用于阻尼桥梁的振动的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于阻尼具有桥面板的桥梁的振动的装置，所述装置包括沿着桥面板的至少一侧布置的至少一个阻尼翼，所述至少一个阻尼翼衰减桥梁的振动，其中，所述至少一个阻尼翼的纵向方向布置成平行于桥面板的纵向方向，其特征在于，所述至少一个阻尼翼布置在至少一个支撑结构上，其中，所述至少一个支撑结构侧向地附接到桥面板，使得所述至少一个阻尼翼布置成与桥面板的面向所述至少一个阻尼翼的外边缘具有侧向偏移，其中，所述至少一个阻尼翼的中心与桥面板的中心之间的距离为桥面板的半宽度的至少1.2倍，并且所述至少一个阻尼翼是永久固定的或者当风沿着给定方向作用在桥梁上时是固定的。

A device for damping the vibration of a bridge

The invention relates to a device for vibration damping bridge for bridge deck with the said device comprises at least one wing along at least one side damping of the bridge deck layout, vibration, the at least one wing of the bridge damping attenuation which arranged in the longitudinal direction of at least one wing into a longitudinal direction parallel damping on the bridge deck, which is characterized in that the at least one damping vane disposed on at least one support structure, wherein the at least one lateral support structure attached to the deck, so that the at least one damping wing arranged outside edge and bridge deck board for the at least one damping wing with lateral deviation, the bridge between the centre and the panel of the at least one damping wing of the distance from the center of the half width of deck of at least 1.2 times, and the at least one damping wing is permanent Fixed or fixed when the wind is acting on a bridge in a given direction.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于阻尼桥梁的振动的装置
本专利技术涉及一种用于阻尼具有桥面板的桥梁的振动的装置，所述装置包括沿着桥面板的至少一侧布置的至少一个阻尼翼，所述至少一个阻尼翼衰减桥梁的振动，其中，所述至少一个阻尼翼的纵向方向布置成平行于桥面板的纵向方向。
技术介绍
希望建造具有大跨距长度的悬索桥。例如，20世纪90年代后期在日本建造的明石海峡大桥具有将近2000米的跨距长度。如此大的桥梁长度在振动方面会导致相当大的问题。这尤其包括风引起的振动和颤动。在桥梁的颤振期间发生扭转振动和弯曲振动。它们通常是自感振动，其中，动态风力由桥面板的振动引起。尤其是通过在时间上恒定的风速造成颤振，而不是阵风等。如果作用在桥梁上的风速超过临界值，桥面板的结构阻尼就被负空气动力学阻尼克服。在风速进一步增加的情况下，可能出现具有负总阻尼的系统，其中，小的初始变形会导致实际上具有无限的幅度的增加的振动，从而导致桥梁的失效。桥梁的颤振稳定性的特征结构值是临界风速Ucr。已知的是，Ucr随着振动的固有频率和桥梁的阻尼的降低而下降。特别地，具有大跨距长度的桥梁具有低的固有频率，使得它们特别容易颤动。从WO2006/050802已知一种用于阻尼特别是在桥梁中的振动的装置，所述装置包括以旋转和/或可移位的方式安装的至少一个空气动力学控制表面和包括弹簧元件的至少一个机械阻尼器。在机械阻尼器和空气动力学控制表面之间布置至少一个受约束的运动学联接。当风作用于桥梁上时，空气动力学控制表面振动，使得桥梁的不希望的振动被衰减。已知的装置具有的优点在于是被动系统，并且因此高度地可靠。但是，它具有可动部件，这使得实施到土木工程结构中是不寻常的任务，并且可能是昂贵的。还有争论在于，即使比主动阻尼器更可靠，由于移动部件可能失效，它在某些方面也不太可靠。此外，从EP0233528A2已知一种结构，所述结构具有相对于桥面板竖向偏移地定位的固定翼。这些翼安装在悬索桥的悬架上，因此安置在桥面板的边缘的正上方。虽然这种已知的装置具有无可动部件的优点，并且因此特别坚固和可靠，但是它在实践中不能令人满意地衰减桥梁的振动。
技术实现思路
从上述现有技术出发，本专利技术的目的是提供一种用于阻尼桥梁的振动的装置，所述装置具有坚固和可靠的构造，并且同时就桥梁振动的阻尼而言具有高效率。本专利技术通过根据权利要求1的装置解决该目的。有利的实施例可以在从属权利要求、说明书和附图中找到。本专利技术这样的解决该目的，即，所述至少一个阻尼翼布置在至少一个支撑结构上，其中，所述至少一个支撑结构侧向地附接到桥面板，使得所述至少一个阻尼翼布置成与桥面板的面向所述至少一个阻尼翼的外边缘具有侧向偏移，其中，所述至少一个阻尼翼的中心与桥面板的中心之间的距离为桥面板的半宽度的至少1.2倍，优选为桥面板的半宽度的至少1.5倍，并且所述至少一个阻尼翼是永久固定的或者当风沿着给定方向作用在桥梁上时是固定的。设置有本专利技术的装置的桥梁可以是悬索桥，特别是具有例如大于1000米或大于2000米的大跨距长度的悬索桥。本专利技术的装置用于阻尼桥梁的风引起的振动，特别是桥梁的颤动。本专利技术的装置衰减或抑制了这种振动并且因此稳定了桥梁结构。根据本专利技术，至少一个阻尼翼布置在至少一个支撑结构上，所述支撑结构侧向地附接到桥面板。阻尼翼和支撑结构都是重量轻的部件。取决于支撑结构，所述至少一个阻尼翼可以具有翼型的形状、厚度、强度和刚度，或者可以是薄板。其轮廓可以关于水平面对称，并且其可以特别地成形为使得在倾斜的风下，空气动力学升力大并且空气动力学阻力小。所述至少一个翼的纵向方向布置成平行于桥面板的纵向方向。横向于所述至少一个阻尼翼的该纵向方向的是空气动力学地起作用的翼轮廓。机械支撑结构在桥面板和所述至少一个阻尼翼之间提供了固定的空间关系，并且构造成使得所述至少一个阻尼翼至少在给定的风向上固定，即，不移动。特别地，翼本身不相对于桥面板移动，并且至少只要风向不变，翼就不具有移动部件。除了支撑结构之外，所述至少一个阻尼翼与桥面板之间不需要连接。特别地，在所述至少一个阻尼翼与机械阻尼器等之间没有设置运动学联接。这使得本专利技术的装置结构简单、坚固和可靠。同时，支撑结构布置成使得所述至少一个翼与桥面板的最靠近翼的外边缘具有侧向距离。所述至少一个阻尼翼的中心与桥面板的中心之间的距离为桥面板的半宽度的至少1.2倍，优选为桥面板的半宽度的至少1.5倍。翼的中心是翼的轮廓深度的中间，即，翼的垂直于其纵向方向的延伸部的中间。如果翼被支撑为可动的而使得其可以在不同的风向下处于不同的位置(参见下文)，则这方面所涉及的距离是在方向垂直于桥面板的纵向方向的风作用在桥面板上的情况下并且当相应的阻尼翼位于桥面板的背风侧时测量的。本专利技术的专利技术人已经发现，以与桥面板具有大的侧向偏移的这种方式设置所述至少一个固定翼大大提高了振动阻尼性能的效率。专利技术人已经用有限元颤振分析程序研究了本专利技术的作为颤振稳定器的固定翼对临界风速Ucr的影响。该程序能够建模和分析包括桥面板和所述至少一个阻尼翼的多自由度空间桥梁系统。已经针对大跨距的悬索桥执行参数化计算。不具有任何阻尼翼的桥梁的临界颤振风速Ucr被计算为46.3m/s。对于本专利技术的阻尼翼的一个特定和可行的几何形状，已经用分析程序示出了，通过根据本专利技术的装置可以将临界颤振风速Ucr提高64％。专利技术人还已经发现，固定翼颤振稳定器的颤振抑制效率随着所述至少一个阻尼翼的侧向偏移而非线性地增加，并且主要源于所述侧向偏移。由于本专利技术的阻尼翼不会相对于桥面板移动(只要风向不变)，本专利技术的固定翼颤振稳定器是静态而非动态的装置。因此，它对于提高扭转发散(一种静态空气动力学弹性稳定性方面的现象)的临界风速Ucr也是有效率的。为了获得最佳的成本效益，优选的是不将一个或多个阻尼翼安置在桥梁的整个长度上，而是仅仅安置在发生大的振动幅度的区域处。如果颤振由振动的第一对称模态主导，则这些区域位于主跨距的中心附近。如果颤振由振动的第一反对称模态主导，则这些区域位于主跨距的四分之一点附近。根据优选实施例，所述至少一个阻尼翼在横向于其纵向方向的方向上的宽度为桥面板宽度的至少0.02倍，优选为桥面板宽度的至少0.05倍，更优选为桥面板宽度的至少0.1倍。阻尼翼的宽度也称为翼的轮廓深度，即，翼的垂直于其纵向方向的延伸长度。如上所述，所述至少一个翼的侧向偏移是大的。特别地，所述至少一个阻尼翼的中心与桥面板的中心之间的距离为桥面板的半宽度的至少1.5倍。由于阻尼翼的效率随着侧向偏移而增加，可以有利的是将上述值增加到相当地高于1.5。这方面的最大值将主要受建造限制的制约。仅仅作为示例，上述值可以高达3.0。本专利技术的专利技术人已经发现，关于本专利技术的阻尼翼的阻尼效率的另一个重要参数是翼的宽度。如所解释的那样，其可以为桥面板宽度的至少0.02倍，优选为桥面板宽度的至少0.05倍，更优选为为桥面板宽度的至少0.1倍。再次，上限将受建造条件的制约。其可以例如是桥面板宽度的0.25倍。根据再一实施例，所述至少一个阻尼翼可以布置在所述至少一个支撑结构上，使得所述至少一个阻尼翼定位成与桥面板的面向所述至少一个阻尼翼的外边缘具有侧向偏移并且位于桥面板的上方或下方。将所述至少一个翼定位成具有侧向偏移但是在桥面板的上方或下方具有足够的竖向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于阻尼具有桥面板(10)的桥梁的振动的装置，所述装置包括沿着桥面板(10)的至少一侧布置的至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)衰减桥梁的振动，其中，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的纵向方向布置成平行于桥面板(10)的纵向方向，其特征在于，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)布置在至少一个支撑结构(22)上，其中，所述至少一个支撑结构(22)侧向地附接到桥面板(10)，使得所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)布置成与桥面板(10)的面向所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的外边缘具有侧向偏移，其中，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的中心和桥面板(10)的中心之间的距离为桥面板(10)的半宽度的至少1.2倍，并且所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)是永久固定的或者当风沿着给定方向作用在桥梁上时是固定的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于阻尼具有桥面板(10)的桥梁的振动的装置，所述装置包括沿着桥面板(10)的至少一侧布置的至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)衰减桥梁的振动，其中，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的纵向方向布置成平行于桥面板(10)的纵向方向，其特征在于，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)布置在至少一个支撑结构(22)上，其中，所述至少一个支撑结构(22)侧向地附接到桥面板(10)，使得所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)布置成与桥面板(10)的面向所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的外边缘具有侧向偏移，其中，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的中心和桥面板(10)的中心之间的距离为桥面板(10)的半宽度的至少1.2倍，并且所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)是永久固定的或者当风沿着给定方向作用在桥梁上时是固定的。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)在横向于其纵向方向的方向上的宽度为桥面板(10)宽度的至少0.02倍。3.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)布置在所述至少一个支撑结构(22)上，使得所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)定位成与桥面板(10)的面向所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的外边缘具有侧向偏移并且位于桥面板(10)的上方或下方。4.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)具有在横向于其纵向方向的方向上相对于水平面对称的轮廓。5.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其特征在于，在所述至少一个支撑结构(22)上布置多个阻尼翼(16')，每个阻尼翼与桥面板(10)的面向阻尼翼(16')的外边缘具有侧向偏移，其中，所述多个阻尼翼(16')定位在彼此上方。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，定位在彼此上方的所述多个阻尼翼(16')均相对于彼此侧向偏移。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，定位在彼此上方的所述多个阻尼翼(16')的宽度的总和为桥面板(10)宽度的至少0.02倍。8.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其特征在于，沿着桥面板(1)的每侧布置至少一个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)，其中，每个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的纵向方向布置成平行于桥面板(10)的纵向方向，并且每个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)布置在至少一个支撑结构(22)上，其中，所述至少一个支撑结构(22)侧向地附接到桥面板(10)，使得每个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)布置成与桥面板(10)的面向相应的阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的外边缘具有侧向偏移，其中，每个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)的中心和桥面板(10)的中心之间的距离为桥面板(10)的半宽度的至少1.5倍，并且当风沿着给定方向作用在桥梁上时，每个阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)是固定的，其中，所述阻尼翼(16，16'，16″，18，18'，18″，18′″)中的至少一个衰减桥梁的振动。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，沿着桥面板(10)的两侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·施塔罗塞克，
申请(专利权)人：汉堡哈尔堡工业大学，图泰克创新有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE