用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板、控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板、控制系统及方法，其中可调防眩板包括旋转防眩板、转动装置、底座，所述转动装置安装于所述底座上，所述旋转防眩板安装于所述转动装置上。可调防眩板具备旋转功能，可根据桥址处实时风向风速及桥梁的涡振阶数选择对应的可调防眩板最优转速控制可调防眩板进行转动，以进行扰流，可起到抑制桥梁涡振的作用；同时可调防眩板可通过随风向变化而调整角度以应对强风天气使防眩板摇摆的问题，避免防眩板损坏带来安全隐患；同时还具备防眩功能，确保行车安全。确保行车安全。确保行车安全。

【技术实现步骤摘要】
用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板、控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及公路安全交通
，尤其涉及一种用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板、控制系统及方法。

技术介绍

[0002]当前，公路交通在我国经济发展中发挥着举足轻重的作用。桥梁是公路交通运输系统的重要组成部分，是跨越河海和峡谷地形的重要结构设施，是国家经济发展中的重要基础设施。近年来，随着现代施工技术的发展、设计理论和计算方法的不断进步，桥梁主梁结构往轻柔化和低阻尼的方向发展。在这种发展形势下，桥梁对风的作用较为敏感，尤其是位于河海和峡谷地区的桥梁。风对桥梁的影响，不仅要考虑高风速情况下，桥梁发生颤振和静风失稳；还应考虑低风速情况下，桥梁发生涡振，影响车辆行驶的平稳性。
[0003]现阶段使用较多的桥梁涡振抑制措施是被动抑制措施，例如采用阻尼器或增加附属设施以改变主梁断面外形。其中，调谐质量阻尼器(TMD)是一种被动吸能减振装置，适合用于单一模态下大桥涡振控制。此外，在桥梁栏杆处设置扰流板是控制低风速下桥梁涡振的有效方法，随着扰流板高度增加，涡振减振效果有提高的趋势。然而，在高风速段，桥梁不易产生涡振，较高的扰流板不但难以起到很好的桥梁减振作用，甚至还会降低桥梁的静风稳定性。
[0004]随着对桥梁涡振控制研究的深入，近年来出现了许多新的措施。赵林等提出在分体式双箱梁的分体箱内侧布置压电片来抑制主梁涡振现象。该专利技术未改变桥梁断面形状，只要双箱梁空隙内存在涡脱现象就开始发挥作用，但不能随桥梁涡振位移变化调整强度。王浩等提出大跨桥梁钢箱梁低风速下涡振控制的吹气方法，自动调节钢箱梁两侧吹气装置的速度以干扰桥梁涡脱现象的形成。该专利技术通过风速风向传感器实时监测数据以指导控制系统调节吹气速度，自动化程度高，但吹吸气装置需在钢箱梁侧面打孔，适用范围不广。张晗等利用水平轴风力机产生顺流向螺旋状涡结构来控制主梁涡振。风力机在来流风作用下旋转，进而产生大尺度的顺流向涡来抑制主梁展向涡的形成和发展，进而抑制主梁的涡振。但水平轴风力机只能利用风能使叶片旋转发挥作用，作用效果与来流风速大小相关，来流风速较小时叶片旋转作用小，不能准确高效地抑制低风速下桥梁的涡振。
[0005]为防止相向行驶的汽车在夜间会车时产生眩光现象，通常会在高速公路中央隔离带中设置防眩板。根据防眩板的结构形式和以往的研究可知，相比于高速公路普通路段上安装的防眩板，桥梁上的防眩板常面对变化更大的风环境，多次面对风速较大的强风天气使防眩板频繁出现较大幅度的左右摇摆，进而在防眩板与支座连接处出现裂缝，给交通带来安全隐患。杨春风等从行车安全的角度出发，提出了防眩板高度验算模型，并用该模型结合防眩板高度对交通安全影响关键系数进行模拟仿真验证。该方法未考虑防眩板自身和桥梁的安全性，而桥梁断面形状的任何微小改变，均会对涡振性能产生巨大的影响。李旭峰等设计了增加竖向筋的防眩板，增加在强风环境下防眩板的整体抗风能力。但该专利技术不能对防眩板的角度进行调整，防眩板角度固定，仅考虑了高风速下防眩板本身的安全性，并未考
虑低风速下其对桥梁涡激振动的影响。以上方法中的防眩板仍为传统的交通安全设施，在面对变化的风环境时不能为提高桥梁安全性提供协助作用。
[0006]综上所述，亟需研发一种可以应对桥梁涡振的防眩板及相应的控制系统，同时兼顾行车安全、桥梁安全、防眩板安全这三方面要求，主动控制防眩板转动情况，以达到最优的涡振控制效果。

技术实现思路

[0007]鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术提供了一种用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板、控制系统及方法，能同时兼顾行车安全、桥梁安全、防眩板安全这三方面要求。
[0008]第一方面，提供了一种用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板，包括旋转防眩板、转动装置、底座，所述转动装置安装于所述底座上，所述旋转防眩板安装于所述转动装置上。
[0009]进一步地，所述旋转防眩板通过连接件安装于所述转动装置的动力输出端。
[0010]进一步地，所述底座包括底板及设置于底板上支撑腿。
[0011]第二方面，提供了一种用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板控制系统，应用于桥梁上，其包括多个如上所述的可调防眩板、多个第一风速风向传感器、多个主梁位移检测装置、控制系统及供电系统；
[0012]所述供电系统为所述可调防眩板、多个第一风速风向传感器、多个主梁位移检测装置及控制系统供电；
[0013]所述多个可调防眩板沿桥向间隔布设在桥梁的中间；
[0014]所述多个第一风速风向传感器设置于所述桥梁的两侧，用于检测风速风向数据并传输至控制系统；
[0015]所述多个主梁位置检测装置沿桥向间隔设置，用于检测主梁位移数据并传输至控制系统；
[0016]所述控制系统根据接收的风速风向数据及主梁位移数据控制可调防眩板的启停及转速。
[0017]进一步地，所述控制系统内存储有涡振风速区间及不同涡振阶数情况下对应的可调防眩板最优转速。
[0018]进一步地，所述涡振风速区间及不同涡振阶数情况下对应的可调防眩板最优转速通过如下方法得到：
[0019]基于目标桥梁建立桥梁模型及可调防眩板模型；
[0020]基于桥梁模型和可调防眩板模型进行CFD数值模拟，得到涡振风速区间及不同涡振阶数情况下对应的可调防眩板最优转速。
[0021]进一步地，还包括多个沿桥向间隔设置于桥梁中间的第二风速风向传感器，用于检测经可调防眩板扰流后的风速风向数据并传输至控制系统。
[0022]进一步地，所述供电系统包括桥上供电系统、蓄电池、应急电源，所述桥上供电系统与所述蓄电池连接。
[0023]第三方面，提供了一种用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板控制方法，基于如上所述的可调防眩板控制系统进行控制，步骤包括：
[0024]S1：实时获取主梁位移数据及风速风向数据；
[0025]S2：判断主梁最大位移是否大于预设位移阈值，若是，进入步骤S3；
[0026]S3：判断风速是否在预设涡振风速区间内，若否，则发出报警信号；若是，则进入步骤S4；
[0027]S4：根据实时桥梁全路段主梁位移数据计算桥梁实时涡振阶数，并选择与桥梁实时涡振阶数对应的可调防眩板最优转速对可调防眩板进行控制；
[0028]S5：按预设时间间隔重新获取主梁位移数据及风速风向数据，并重复步骤S2至S5。
[0029]进一步地，所述步骤S2还包括：
[0030]若主梁最大位移未超过预设位移阈值，则判断风速是否大于预设风速阈值，若是，则随风向变化调整可调防眩板角度，若否，则控制可调防眩板不转动。
[0031]有益效果
[0032]本专利技术提出了一种用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板、控制系统及方法，可调防眩板具备旋转功能，可根据桥址处实时风向风速及桥梁的涡振阶数选择对应的可调防眩板最优转速控制可调防眩板进行转动，以进行扰流，可起到抑制桥梁涡振的作用；同时可调防眩板随风向变化而调整角度，使之迎风面积最小，以应对强风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板，其特征在于，包括旋转防眩板、转动装置、底座，所述转动装置安装于所述底座上，所述旋转防眩板安装于所述转动装置上。2.根据权利要求1所述的用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板，其特征在于，所述旋转防眩板通过连接件安装于所述转动装置的动力输出端。3.根据权利要求1所述的用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板，其特征在于，所述底座包括底板及设置于底板上支撑腿。4.一种用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板控制系统，其特征在于，应用于桥梁上，其包括多个如权利要求1所述的可调防眩板、多个第一风速风向传感器、多个主梁位移检测装置、控制系统及供电系统；所述供电系统为所述可调防眩板、多个第一风速风向传感器、多个主梁位移检测装置及控制系统供电；所述多个可调防眩板沿桥向间隔布设在桥梁的中间；所述多个第一风速风向传感器设置于桥梁的两侧，用于检测风速风向数据并传输至控制系统；所述多个主梁位置检测装置沿桥向间隔设置，用于检测主梁位移数据并传输至控制系统；所述控制系统根据接收的风速风向数据及主梁位移数据控制可调防眩板的启停及转速。5.根据权利要求4所述的用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板控制系统，其特征在于，所述控制系统内存储有涡振风速区间及不同涡振阶数情况下对应的可调防眩板最优转速。6.根据权利要求5所述的用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板控制系统，其特征在于，所述涡振风速区间及不同涡振阶数情况下对应的可调防眩板最优转速通过如下方法得到：基于目标桥梁建立桥梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗颖，韩艳，丁卉琦，胡朋，刘汉云，李春光，王力东，董国朝，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：