一种用来保护拉紧的缆索免于振动的方法技术

一种用于保护拉紧的缆索免于振动的无源方法，所述无源方法包括在连接位置垂直地连接包括单侧弹簧或形状记忆合金线的装置到拉紧的缆索，其中仅当振动的拉紧的缆索超过切换位置(SP)时该装置(特别地，该装置的形状记忆合金线的单侧弹簧)作用在拉紧的缆索上；用来保护拉紧的缆索免于振动的装置，以及在建筑物中的这种装置的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及允许保护拉紧的缆索免于振动的方法，该振动可能由风、雨、地震或交通引起。本专利技术也涉及可用于保护拉紧的缆索免于振动的装置。
技术介绍
遭受风、雨、交通并且(更罕见地)遭受地震的桥缆索展示有时对应于甲板振荡的重要的运动。共振现象是造成这些危险运动的原因，这些危险运动导致疲劳损坏并且在最差的情况下导致缆索破裂或在极端情况中桥坍塌。共振现象可以被定义为“每一个粒子处于具有相同频率的同步谐波运动”。共振是系统在一些频率下比其它频率以更大幅值振荡的倾向。当输入能量主要集中在该结构的一个振动模式上时(这意味着在振荡周期的一个特别的值)，该振动发生。在每一个新的时间周期之后，输入能量被合计到前一个。这种合计导致达到称为共振的高水平的振动。因此，对于桥，缆索的振动可能具有非常有害的结果。鉴于此，已经考虑且提出数种方案以便减小或防止缆索的(过度的)振动。 提出的大多数方案基于通常称为阻尼的相同构思。该阻尼对应于作用在共振现象的结果上而不是原因上的倾向于减小振荡系统中的振荡幅值的任何效果。该阻尼可以根据能量被说明。输入能量(诸如风、雨、地震或交通引起的振动)引起结构运动(振动)，该结构运动可以由该结构的动能度量。通过将称为阻尼器的一些装置连接到缆索，该动能的一部分将通过不同的机制降级到这些装置内的热。阻尼器是减弱，约束或抑制缆索的振动的装置。以这种方式，能量从主结构被移除到阻尼器，在该阻尼器处，粘性流体，或粘弹性材料，或磁流变或磁滞材料转换该能量。通过该阻尼方法，动态运动的形状不改变，但模式的幅值通过该装置实现的阻尼被减小。由于它们的实际应用，它们的减小的成本和它们的稳健性，所用的阻尼器的大多数是无源装置。在缆索的情况中，最经常地靠近缆索的锚固插入阻尼器。这种技术是相当简单的，但效率由于它们在缆索上的位置而受限制。最大阻尼增量系数是大约2并且仅用于数种模式。在一些情况中，另一不便是阻尼器的老化，这是由于所用的材料或液体连续地工作。由于这个问题，在该结构的寿命中阻尼器必须多于一次被更换(当它们变得不太高效时)。有时，它们也侵害桥的设计，这是由于它们通常具有重要的尺寸(由于它们在锚固附近受到的力)。 鉴于此，也使用相同的阻尼过程的新颖的无源系统已经被开发出。所述新颖的无源系统涉及使用形状记忆合金(SMA)材料，该形状记忆合金材料是通常由镍和钛制成的线。相对于经典装置的益处基本上是它们的最小杂乱。在这些系统中，阻尼来自于形状记忆合金材料的磁滞性质。 此外，在最近十年，通过引入使用不同的程序和算法的阻尼器的有源或半有源控制，大多数无源方案被大大改善。这些技术引起振动阻尼的不同改进。然而，阻尼器的有源和半有源控制不容易实现。此外，它们需要电力供应装置和电子支撑件。因此，频繁的维护是必要的并且成本增加，这使桥建造者仍然偏好无源方案并且仅对例外结构使用阻尼器的有源和半有源控制。 在一些情况中，当该结构永久地受到对应于该结构的自然频率的一个的给定的力时，可以使用称为调谐质量阻尼器(TMD)的另一类型的方案。通过将小的质量经由弹簧连接到该结构，通过该小的质量以相反相位运动可以抵消结构运动的一部分。这样，该能量的一部分被传递到添加到该结构的新的自由度。两个新的模式替代一个出现，具有较小的幅值，并且通常阻尼器关联到添加的质量以限制其运动。因此，该机制通常涉及阻尼器，该阻尼器关联到添加的质量以便限制其运动。这种机制通常不应用在缆索上，这是由于刺激谱(最通常为大的波段)可以刺激产生的新的模式的一个。这些装置更通常地当预期特别的频率时在甲板下面应用在桥自身上。然而，这些装置的缺点与添加的重量和它们的部位有关。 用于缆索的一种另外特别系统是枕木，该枕木最通常地由将数个缆索连接在一起的钢杆或钢筋束制成。该效果是大大减小每一个单根缆索的振动幅值。不便是枕木之间的新的局部模式，和枕木的设计(该枕木总是不容易优化)。另外不便是关于桥设计的该方案的美观，这是由于枕木仅在它们处于缆索振动的反节点并且因此远离锚固的情况下工作。因此，这种类型的装置是可见的并且影响桥的设计。 结果，仍然需要开发一种用来保护拉紧的缆索的新的方法，该新的方法高效地中和振动，不需要大量的维护，并且不涉及使用美学上太有侵害性的装置。
技术实现思路
本专利技术的一方面是提供一种用于保护拉紧的缆索免于振动的无源方法，该无源方法引入基于缆索中的共振的成长的原因的振动减小的新的构思。所述无源方法包括在连接位置(或锚固位置)垂直连接包括单侧弹簧或形状记忆合金线的装置到拉紧的缆索，其特征在于，仅当振动的(运动的)拉紧的缆索超过切换位置(SP)时，该装置作用在拉紧的缆索上(或到拉紧的缆索的连接发生)，该切换位置由以下等式(1)确定： SP(Aopt)＝Aopt(1-2/(1+Rk)) 其中： Aopt是具有在SPopt被优化的所述装置的所述拉紧的缆索达到的幅值， Rk是具有所述装置(Kssi)的所述拉紧的缆索和没有所述单侧弹簧(Kcable)的所述拉紧的缆索之间的动态刚性比。 动态刚性比Rk可以通过单独的缆索的共振频率fc(i)和永久连接的缆索的频率f(c+s)(i)的现场测量被计算，Rk可以由等式(2)定义： R k = ( f ( c + s ) ( i ) f ( c ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于保护拉紧的缆索免于振动的无源方法，所述无源方法包括在连接位置垂直地连接包括单侧弹簧或形状记忆合金线的装置到拉紧的缆索，其特征在于，仅当振动的拉紧的缆索超过切换位置(SP)时，所述装置作用在所述拉紧的缆索上，所述切换位置通过以下等式被确定，等式(1)：SP(Aopt)＝Aopt(1‑2/(1+Rk))其中：Aopt是具有在SPopt被优化的所述装置的所述拉紧的缆索达到的幅值，Rk是具有所述装置(Kssi)的所述拉紧的缆索和没有所述单侧弹簧(Kcable)的所述拉紧的缆索之间的动态刚性比并且可以通过以下被确定：通过测量单独的所述缆索的共振频率fc(i)和永久连接的所述缆索的频率f(c+s)(i)，Rk由以下等式定义，等式(2)：Rk=(f(c+s)(i)f(c)(i))2]]>或由以下等式定义，等式(3)：Rk=1+ks.sin(i.π.ap/L)2k(c)(i)]]>其中Ks是所述单侧弹簧的刚性或奥氏体相的所述形状记忆合金线的刚性，i对应于共振模式号，L是缆索长度并且ap是所述装置的连接位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.08 EP 12158673.91.一种用于保护拉紧的缆索免于振动的无源方法，所述无源方法包括在
连接位置垂直地连接包括单侧弹簧或形状记忆合金线的装置到拉紧的缆索，
其特征在于，仅当振动的拉紧的缆索超过切换位置(SP)时，所述装置作用
在所述拉紧的缆索上，所述切换位置通过以下等式被确定，等式(1)：
SP(Aopt)＝Aopt(1-2/(1+Rk))
其中：
Aopt是具有在SPopt被优化的所述装置的所述拉紧的缆索达到的幅值，
Rk是具有所述装置(Kssi)的所述拉紧的缆索和没有所述单侧弹簧(Kcable)
的所述拉紧的缆索之间的动态刚性比并且可以通过以下被确定：
通过测量单独的所述缆索的共振频率fc(i)和永久连接的所述缆索的频率
f(c+s)(i)，Rk由以下等式定义，等式(2)：
R k = ( f ( c + s ) ( i ) f ( c ) ( i ) ) 2 ]]> 或由以下等式定义，等式(3)：
R k = 1 + k s . sin ( i . π . ap / L ) 2 k ( c ...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·蒂雷利，A·安托万，
申请(专利权)人：欧洲联盟，由欧洲委员会代表，
类型：发明
国别省市：比利时;BE