基于环形TMD的高架桥减振系统技术方案

基于环形TMD的高架桥减振系统，包括上下设置在桥墩上的环形抱箍和环形质量块，环形质量块和环形抱箍之间连接有钢丝绳；环形抱箍沿周向等分为四个弧形抱箍片，每个弧形抱箍片的外侧设有一个牛腿Ⅰ；环形质量块的内侧设有环形的内包连接软钢板，环形的内包连接软钢板沿周向等分为四个弧形连接软钢板，每个弧形连接软钢板的外侧设有第一弹簧垫块和第一阻尼垫块；环形质量块沿周向等分为四个弧形质量块，每个弧形质量块的外侧设有一个牛腿Ⅱ，每个弧形质量块的内侧设有第二弹簧垫块和第二阻尼垫块；第一弹簧垫块和第二弹簧垫块之间连接有弹簧，第一阻尼垫块和第二阻尼垫块之间连接有阻尼器，牛腿Ⅰ与牛腿Ⅱ之间连接有钢丝绳。本发明专利技术同时减少桥墩竖直方向和水平方向的振动。明同时减少桥墩竖直方向和水平方向的振动。明同时减少桥墩竖直方向和水平方向的振动。

【技术实现步骤摘要】
基于环形TMD的高架桥减振系统


[0001]本专利技术涉及交通桥墩
，尤其涉及基于环形TMD的高架桥减振系统。

技术介绍

[0002]随着我国经济快速发展、人口持续增长，城市地面交通愈发拥挤，为缓解城市交通压力，城市交通形式变得愈发丰富。现如今除了常规的路面交通以外，城市高架桥也逐渐成为主要的交通形式，尤其是在人口密集、交通紧张的城市地区随处可见，如重庆、上海、杭州等地。由交通荷载引发的振动、噪声污染已被列为七大环境公害之一，而城市地面用地紧张，现有许多城市高架桥线路近距离从居民住宅区、医院、实验室等振动、噪声敏感单位穿过，对各种人员的工作、生活和学习造成了较大影响。此外，科研所用的精密仪器对于振动幅度的要求极高，若高架桥穿过高教园区，也会对这些仪器产生影响。高架桥作为城市高空交通的重要载体，在修建时设计师们通常在高架桥桥面两侧设置透明围挡以减少直接噪声污染。虽然桥面两侧的透明围挡对于桥面车辆鸣笛、轮轨直接辐射噪声等有着较好的阻挡效果，但另一方面，桥面车辆作为典型的移动源还会引起桥墩振动，桥墩振动会通过固体和空气两个媒介以辐射噪声的形式向外传播，进而对周边居民的正常学习生活产生干扰。同时，高架桥普遍达到十几米甚至几十米，若桥面发生较大的振动引起桥墩振动，还会影响周围建筑物的稳定。综上，桥墩减振的重要性不言而喻。
[0003]为减轻车辆在高架桥桥面行驶对桥墩造成的振动，现如今应用更多的是在桥面与桥墩之间设计减振措施。虽然在桥面与桥墩的连接处设计减振措施，并使减振系统和整个高架桥合为一体有一定效果，但连接处措施发生故障往往会使桥梁的整体性受到破坏，直接影响到人们的出行安全以及周边居民的居住安全。再者，当减振系统设备老化需要更换时，操作会比较复杂，而且还会影响桥面交通。此外，现如今的桥墩减振大多是针对于横向振动，而桥墩除了会在横向产生振动外还会产生竖向振动，竖向振动通过桥墩传导至地基，同样会引起周边建筑物振动，对居民产生影响。

技术实现思路

[0004]为克服上述问题，本专利技术提供一种适用于高架桥的基于环形TMD的高架桥减振系统。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：基于环形TMD的高架桥减振系统，包括上下设置在桥墩上的环形抱箍和环形质量块，环形质量块和环形抱箍之间连接有钢丝绳；
[0006]所述环形抱箍沿周向等分为四个弧形抱箍片，四个弧形抱箍片相互靠近的端面设有连接耳板，通过在连接耳板上设置螺栓将四个弧形抱箍片组合连接成一个整体的环形抱箍；环形抱箍箍紧于桥墩上，每个弧形抱箍片的外侧设有一个牛腿Ⅰ；
[0007]所述环形质量块的内侧设有环形的内包连接软钢板，环形的内包连接软钢板沿周向等分为四个弧形连接软钢板，四个弧形连接软钢板相互靠近的端面设有安装耳板，通过在安装耳板上设置螺栓将四个弧形连接软钢板组合连接成一个整体的内包连接软钢板；内
包连接软钢板箍紧于桥墩上，每个弧形连接软钢板的外侧设有第一弹簧垫块和第一阻尼垫块；
[0008]所述环形质量块沿周向等分为四个弧形质量块，四个弧形质量块相互靠近的端面设有耳板，通过在耳板上设置螺栓将四个弧形质量块组合连接成一个整体的环形质量块；每个弧形质量块的内侧与第一弹簧垫块和第一阻尼垫块相对应的位置设有第二弹簧垫块和第二阻尼垫块；第一弹簧垫块和第二弹簧垫块之间连接有弹簧，第一阻尼垫块和第二阻尼垫块之间连接有阻尼器；每个弧形质量块的外侧与牛腿Ⅰ相对应的位置设有牛腿Ⅱ，牛腿Ⅰ与牛腿Ⅱ之间连接有钢丝绳。
[0009]进一步，所述每个弧形连接软钢板外侧的第一弹簧垫块的数量为四个，四个第一弹簧垫块两两一组对称分布在第一阻尼垫块两侧，每组两个第一弹簧垫块呈上下布置；每个弧形质量块的内侧与四个第一弹簧垫块相对应的位置设有四个第二弹簧垫块。
[0010]进一步，所述牛腿Ⅰ和牛腿Ⅱ上设有用于连接钢丝绳的孔洞，钢丝绳的两端分别设有用于防止摩擦的钢丝绳套筒和能够将钢丝绳固定在孔洞内的楔形套筒；钢丝绳与水平面的夹角范围为65
°
～75
°
。
[0011]进一步，所述阻尼器是粘滞阻尼器，阻尼器的两端分别设有用于与第一阻尼垫块、第二阻尼垫块连接的阻尼器连接件，阻尼器连接件包括阻尼器平行连接板和阻尼连接螺栓，阻尼器平行连接板与第一阻尼垫块和第二阻尼垫块焊接固定，阻尼器与阻尼器平行连接板通过阻尼连接螺栓固定连接。
[0012]进一步，所述牛腿Ⅰ、牛腿Ⅱ、环形抱箍、内包连接软钢板和环形质量块均采用低碳钢制成；环形抱箍表面和内包连接软钢板表面均涂覆有防腐漆。
[0013]进一步，所述内包连接软钢板与第一弹簧垫块、第一阻尼垫块焊接固定，环形质量块与第二弹簧垫块、第二阻尼垫块焊接固定；内包连接软钢板、第一弹簧垫块和第一阻尼垫块，环形质量块、第二弹簧垫块和第二阻尼垫块均为整体预制结构。
[0014]进一步，所述环形质量块的厚度为20mm～25mm，宽度为800mm～1000mm；所述内包连接软钢板的厚度为12mm～20mm，内包连接软钢板的宽度与环形质量块的宽度一致。
[0015]进一步，所述环形抱箍的厚度为12mm～20mm，环形抱箍的宽度为400mm～500mm。
[0016]进一步，所述环形质量块内侧与内包连接软钢板外侧之间的距离为桥墩的半径长。
[0017]进一步，所述环形质量块的质量与桥墩的质量的比值范围为2％～5％。
[0018]本专利技术主要通过两部分对桥墩进行减振：
[0019]对于横向振动，主要靠环形质量块、弹簧以及阻尼器组成的TMD系统控制。其次，通过用于悬挂TMD系统的钢丝绳分解在横向上的作用和弹簧一起控制。
[0020]对于竖向振动，主要靠钢丝绳分解在竖直方向上的作用控制。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]1、现行的桥面减振降噪多采用在桥面设计透明围挡的方式，但这只可以减少一部分的车辆直接噪声。桥面车辆通行还会使桥墩产生水平和竖向振动，桥墩振动会向周边环境辐射噪声，通过空气传播影响周边居民的生活作息。桥墩振动还会通过箱梁、桥墩、承台和桩基传递至地基中，并通过地基传播对地下隧道、管线等产生影响，带来不必要的安全隐患。本专利技术通过分解到竖直方向的钢丝绳作用和水平方向的环形质量块、弹簧、阻尼器组成
的TMD系统作用，同时减少桥墩竖直方向和水平方向的振动，降低桥墩通过振动传至周围环境的能量。
[0023]2、城市高架桥桥墩的横向振动频率一般在5～20Hz之间，竖向振动频率在5～25Hz之间。本专利技术对于5Hz～25Hz之间的振动频率较为敏感，且在环形质量块、弹簧、阻尼器以及钢丝绳的组合控制下，能够很好地解决桥墩在全频率范围内的减振问题。
[0024]3、本专利技术所述的环形减振TMD系统，在桥墩四周环绕着不同方向的弹簧和阻尼器，利用阻尼器和系统刚度结构配合的缓冲作用，该系统能够有效地消耗桥墩振动产生的能量，减缓高架桥桥墩多个方向上的水平振动。
[0025]4、本专利技术安装工艺简单、装配要求低，很大程度上减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于环形TMD的高架桥减振系统，其特征在于：包括上下设置在桥墩上的环形抱箍(2)和环形质量块(11)，环形质量块(11)和环形抱箍(2)之间连接有钢丝绳(4)；所述环形抱箍(2)沿周向等分为四个弧形抱箍片，四个弧形抱箍片相互靠近的端面设有连接耳板(5)，通过在连接耳板(5)上设置螺栓将四个弧形抱箍片组合连接成一个整体的环形抱箍(2)；环形抱箍(2)箍紧于桥墩上，每个弧形抱箍片的外侧设有一个牛腿Ⅰ(3)；所述环形质量块(11)的内侧设有环形的内包连接软钢板(6)，环形的内包连接软钢板沿周向等分为四个弧形连接软钢板，四个弧形连接软钢板相互靠近的端面设有安装耳板(15)，通过在安装耳板(15)上设置螺栓将四个弧形连接软钢板组合连接成一个整体的内包连接软钢板(6)；内包连接软钢板(6)箍紧于桥墩上，每个弧形连接软钢板的外侧设有第一弹簧垫块(7a)和第一阻尼垫块(9a)；所述环形质量块(11)沿周向等分为四个弧形质量块，四个弧形质量块相互靠近的端面设有耳板(14)，通过在耳板(14)上设置螺栓将四个弧形质量块组合连接成一个整体的环形质量块(11)；每个弧形质量块的内侧与第一弹簧垫块(7a)和第一阻尼垫块(9a)相对应的位置设有第二弹簧垫块(7b)和第二阻尼垫块(9b)；第一弹簧垫块(7a)和第二弹簧垫块(7b)之间连接有弹簧(8)，第一阻尼垫块(9a)和第二阻尼垫块(9b)之间连接有阻尼器(10)；每个弧形质量块的外侧与牛腿Ⅰ(3)相对应的位置设有牛腿Ⅱ(12)，牛腿Ⅰ(3)与牛腿Ⅱ(12)之间连接有钢丝绳(4)。2.如权利要求1所述的基于环形TMD的高架桥减振系统，其特征在于：所述每个弧形连接软钢板外侧的第一弹簧垫块(7a)的数量为四个，四个第一弹簧垫块(7a)两两一组对称分布在第一阻尼垫块(9a)两侧，每组两个第一弹簧垫块(7a)呈上下布置；每个弧形质量块的内侧与四个第一弹簧垫块(7a)相对应的位置设有四个第二弹簧垫块(7b)。3.如权利要求1所述的基于环形TMD的高架桥减振系统，其特征在于：所述牛腿Ⅰ(3)和牛腿Ⅱ(12)上设有用于连接钢丝绳(4)的孔洞，钢丝绳(4)的两端分别设有用于防止摩擦的钢丝绳套筒(17)和能够将钢丝绳(4)固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁宗浩，吴靖，史吏，孙宏磊，蔡袁强，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：