悬索桥减振阻尼索制造技术

技术编号:22547107 阅读:12 留言:0更新日期:2019-11-13 16:18
本实用新型专利技术公开了一种悬索桥减振阻尼索。本实用新型专利技术的技术要点是,它包括沿悬索桥跨中断面对称安装、连接于悬索桥主塔上部与主梁间的阻尼索装置;所述阻尼索装置包括主索和副索,副索垂度较大,安装在主索的正上方,其上端与主塔上部相连,其下端通过副索复位弹簧与主梁相连;主索上端与主塔上部相连,主索下端绕过固定于主梁上的定滑轮后、向下依次通过固定于主梁上的复位弹簧装置和阻尼器与主梁相连;主索与副索间通过多根吊杆连接,使得主索从主塔上部锚固端至定滑轮段成近似直线形。本实用新型专利技术利用主梁风致振动时与桥塔的振动位移,驱动耗能阻尼器消耗主梁振动能量,从而抑制主梁振动。

Damping cable of suspension bridge

The utility model discloses a vibration damping cable of a suspension bridge. The technical key point of the utility model is that the utility model comprises a damping cable device symmetrically installed along the midspan section of the suspension bridge and connected between the upper part of the main tower and the main beam of the suspension bridge; the damping cable device comprises a main cable and a auxiliary cable, the suspension of the auxiliary cable is large, which is installed directly above the main cable, the upper end of the damping cable device is connected with the upper part of the main tower, and the lower end is connected with the main beam through the auxiliary cable return spring; the upper end of the main cable is connected with the main tower The upper part is connected, and the lower part of the main cable is connected with the main beam by bypassing the fixed pulley fixed on the main beam, and then downward through the return spring device and damper fixed on the main beam; the main cable and the auxiliary cable are connected by multiple suspenders, so that the main cable is approximately straight from the anchorage end of the upper part of the main tower to the fixed pulley section. The utility model uses the vibration displacement between the main beam and the bridge tower in the wind-induced vibration, drives the energy dissipation damper to consume the vibration energy of the main beam, so as to suppress the vibration of the main beam.

【技术实现步骤摘要】
悬索桥减振阻尼索
本技术属于悬索桥减振
,具体涉及一种悬索桥减振阻尼索。
技术介绍
大跨度悬索桥在强风作用下可能发生涡激振动等大幅振动,大幅振动易导致桥梁的疲劳破坏,也易导致交通事故的发生。现有大跨度桥梁减振主要采用调谐减振,调谐减振的原理是在主梁上通过弹簧和阻尼器连接一质量块,通过合理设计质量块的质量,弹簧刚度和阻尼器参数,使形成调谐质量阻尼器(TMD),如图1所示。图1中,m为质量块的质量,k为弹簧刚度,c为阻尼器阻尼,M为主结构的质量,k1为主结构刚度,c1为主结构阻尼,F为结构所受到的风、流体等激励荷载的动力部分,F0为外激励的幅值,ω为外激励的频率,t为时间。当桥梁发生大幅振动时,利用共振原理,即TMD的频率与桥梁频率一致,使TMD发生大幅振动,利用TMD的惯性力平衡外加激励,从而抑制结构的振动。TMD的减振原理决定了其仅能对桥梁的单阶频率进行减振,当TMD本身的频率与结构振动频率偏离时,TMD的振幅迅速减小,导致其减振效果迅速下降。同时,随着结构振动频率的减小,惯性力迅速减小,可能难以平衡外加激励。大跨度悬索桥不但具有极低的基频,同时会发生多阶频率的振动,如西侯门大桥(主跨1650m)的涡激振动一直没有得到有效的控制。采用耗能阻尼器(包括各种流体阻尼器、摩擦阻尼器、橡胶阻尼器、金属阻尼器、电涡流阻尼器等耗能元件)减振的方式,由于阻尼器本身尺寸小,仅能安装在塔梁连接处,目前主要用其保护强震作用下可能发生的塔梁碰撞。而对于主梁的涡激振动等风致振动,主梁表现为多阶正弦波式振动,主梁与桥塔的相对位移非常小,波峰远离桥塔,耗能阻尼器的效果无法发挥,因而耗能阻尼器无法抑制大跨度悬索桥的风致振动。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷,提供一种利用主梁风致振动时与桥塔的振动位移,驱动耗能阻尼器消耗主梁振动能量,从而抑制主梁振动的悬索桥减振阻尼索。本技术的目的是通过如下的技术方案来实现的:该悬索桥减振阻尼索,它包括沿悬索桥跨中断面对称安装、连接于悬索桥主塔上部与主梁间的阻尼索装置;所述阻尼索装置包括主索和副索,副索垂度较大,安装在主索的正上方,其上端与主塔上部相连,其下端通过副索复位弹簧与主梁相连;主索上端与主塔上部相连,主索下端绕过固定于主梁上的定滑轮后、向下依次通过固定于主梁上的复位弹簧装置和阻尼器与主梁相连;主索与副索间通过多根吊杆连接,使得主索从主塔上部锚固端至定滑轮段成近似直线形。具体的,所述复位弹簧装置包括通过上连接器与主索下端连接的拉杆,位于上连接器之下的主梁上依次固连有上限位板和下限位板,上限位板与下限位板之间固连有保护筒,拉杆活动穿过上限位板的中心孔后套有主索复位弹簧,主索复位弹簧底端的拉杆上固连有承压板,主索复位弹簧位于保护筒内;所述阻尼器包括固接于下限位板底面上的阻尼器外缸体,阻尼器活塞杆的上端活动穿过下限位板的中心孔后,通过下连接器与拉杆下端连接。进一步的,为了抑制阻尼索本身的振动,在悬索桥同一侧边的悬索桥主缆与主索之间、悬索桥主缆与副索之间连接有小阻尼索,小阻尼索上设有阻尼索减振装置;在沿悬索桥纵向对称轴对称的两边主索之间、副索之间设有连接索连接。具体的,所述阻尼索减振装置包括并联连接于小阻尼索上的小阻尼器和小弹簧。进一步的,为了平衡阻尼索的预张力对悬索桥主梁线形的影响,在悬索桥主梁的箱梁内增加配重块,使得阻尼索张拉力的竖向分力与配重块重力相等。本技术具有如下创新点及有益效果:(1)利用桥塔抑制主梁的大幅振动。(2)利用副索的大垂度、小索力,对主索进行多点弹性悬挂,使主索在较小的预张力下保持近似直线,具有最大的张拉刚度。(3)利用主索与复位弹簧的大刚度比,实现当主梁振动时,复位弹簧发生较大变形,而主索变形较小。(4)利用复位弹簧的大变形,驱动阻尼器耗能减振。(5)利用悬索桥主缆在强风作用下较小的振动,在主梁、阻尼索的主索、副索间增加弹性、耗能装置,抑制阻尼索本身可能的横向振动。(6)利用配重块,平衡阻尼索预张力对悬索桥主梁线形的影响。(7)适当的预张力和阻尼器参数,可以保证主索总保证张紧状态。附图说明图1是现有调谐质量阻尼器(TMD)的原理示意图。图2是本技术实施例安装使用时的立面结构示意图。图3是图2中Ⅰ处的放大图。图4是图3中上连接器的结构示意图。图5是图4中B-B剖面图。图6是图2中A-A剖视图。图7是图6中阻尼索减振装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的描述。参见图2至图7,本实施例的悬索桥减振阻尼索,它包括沿悬索桥跨中断面1对称安装、连接于悬索桥主塔2上部与主梁3间的阻尼索装置(图中仅画出了一套阻尼索装置);在强风作用下,主梁可能发生大幅振动,主塔因巨大的刚度而振动很小。阻尼索装置包括主索4和副索5,副索5垂度较大,安装在主索4的正上方,其上端与主塔2上部相连,其下端通过副索复位弹簧6与主梁3相连;主索4上端与主塔2上部相连,主索4下端绕过固定于主梁3上的定滑轮7后、向下依次通过固定于主梁3上的复位弹簧装置和阻尼器与主梁3相连;主索4与副索5间通过多根吊杆8连接,吊杆对主索形成多点弹性悬挂,适当调整主索、副索的张拉力,使得主索从主塔上部的锚固端至滑轮段成近似直线形。参见图3,复位弹簧装置包括通过上连接器9与主索4下端连接的拉杆10,参见图4、图5,上连接器9是一个带有中心孔91和多个边孔92的圆盘,拉杆10上端穿过中心孔91并用螺母固定,由多股钢绞线(或其它高强度、高刚度的材料)组成的主索4的每股钢绞线穿过边孔92并用锚具固定。位于上连接器9之下的主梁3上依次固连有上限位板11和下限位板12,上限位板11与下限位板12之间固连有保护筒13,拉杆10活动穿过上限位板11的中心孔后套有主索复位弹簧14,主索复位弹簧14底端的拉杆10上固连有承压板15,主索复位弹簧14位于保护筒13内;在预紧力的作用下,主索处于受拉状态,主索复位弹簧处于受压状态,近似直线的主索因垂度小,其上下锚固端的抗拉刚度(弦向刚度)接近于直线刚度。当主梁上下振动时,主索上锚固端与上限位板间的距离发生周期性变化,由于主索抗拉刚度远大于主索复位弹簧刚度,并且主索拉力与主索复位弹簧压力的大小相等,导致主索长度变化小,而主索复位弹簧的长度变化较大,主索复位弹簧长度的变化表现为拉杆与主梁(或限位板)的相对运动。阻尼器包括固接于下限位板12底面上的阻尼器外缸体16,阻尼器活塞杆17的上端活动穿过下限位板12的中心孔后,通过下连接器18与拉杆10下端连接;下连接器18是一个轴向较长的螺母,其上端与拉杆10下端螺纹连接,其下端与阻尼器活塞杆17上端螺纹连接。通过连接器连接拉杆,主梁的振动带动阻尼器活塞杆相对于阻尼器缸体运动,推导阻尼器消耗主梁振动能量,从而抑制主梁振动。参见图6、图7,为了抑制阻尼索本身的振动,在悬索桥同一侧边的悬索桥主缆19与主索4之间、悬索桥主缆19与副索5之间连接有小阻尼索20(其直径为副索直径的1/100~1/10),小阻尼索20上设有阻尼索减振装置21;在沿悬索桥纵向对称轴22对称的两边主索4之间、副索5之间设有连接索23连接。从图7中可见,阻尼索减振装置21包括并联连接于小阻尼索20上的小阻尼器24(其本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种悬索桥减振阻尼索,其特征在于:它包括沿悬索桥跨中断面对称安装、连接于悬索桥主塔上部与主梁间的阻尼索装置;所述阻尼索装置包括主索和副索,副索垂度较主索垂度大,安装在主索的正上方,其上端与主塔上部相连,其下端通过副索复位弹簧与主梁相连;主索上端与主塔上部相连,主索下端绕过固定于主梁上的定滑轮后、向下依次通过固定于主梁上的复位弹簧装置和阻尼器与主梁相连;主索与副索间通过多根吊杆连接,使得主索从主塔上部锚固端至定滑轮段成近似直线形。

【技术特征摘要】
1.一种悬索桥减振阻尼索,其特征在于:它包括沿悬索桥跨中断面对称安装、连接于悬索桥主塔上部与主梁间的阻尼索装置;所述阻尼索装置包括主索和副索,副索垂度较主索垂度大,安装在主索的正上方,其上端与主塔上部相连,其下端通过副索复位弹簧与主梁相连;主索上端与主塔上部相连,主索下端绕过固定于主梁上的定滑轮后、向下依次通过固定于主梁上的复位弹簧装置和阻尼器与主梁相连;主索与副索间通过多根吊杆连接,使得主索从主塔上部锚固端至定滑轮段成近似直线形。2.根据权利要求1所述悬索桥减振阻尼索,其特征在于:所述复位弹簧装置包括通过上连接器与主索下端连接的拉杆,位于上连接器之下的主梁上依次固连有上限位板和下限位板,上限位板与下限位板之间固连有保护筒,拉杆活动穿过...

【专利技术属性】
技术研发人员:禹见达段志博杨善斌彭剑孙洪鑫禹蒲阳
申请(专利权)人:湖南科技大学
类型:新型
国别省市:湖南,43

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