CN102409604A - 桥梁结构吊杆减振防护装置 - Google Patents

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本发明提供一种桥梁结构吊杆减振防护装置。它是由桥梁结构吊杆、内部连接管、阻尼材料和侧向减振管组成的，桥梁结构吊杆连接内部连接管，内部连接管连接阻尼材料，阻尼材料连接侧向减振管，四个阻尼材料按照90°间隔布置。侧向减振管、阻尼材料、内部连接管组成桥梁结构吊杆减振防护装置的两半，桥梁结构吊杆减振防护装置的两半在现场通过内部连接管的预留螺栓孔连接，并固定在桥梁结构吊杆外侧。本发明通过侧向减振管替代吊杆承受风荷载，同时侧向减振管在风荷载作用的振动能量通过装置内部的阻尼材料耗散。结构简单，减振原理清晰，能够较好地减小桥梁吊杆的风致振动。

Description

桥梁结构吊杆减振防护装置
(一)技术领域
本发明涉及桥梁结构风致振动控制技术，具体说就是一种桥梁结构吊杆减振防护装置。
(二)背景技术
随着跨度的增加，其桥塔尺寸也越来越大。对于大跨度悬索桥而言，很多钢筋混凝土桥塔截面尺寸可达20-30米，风致绕流场的范围可达数倍桥塔截面尺寸，因此桥塔两侧附近的吊杆处于其钝体绕流场内，易受到桥塔的风致干扰。风经过桥塔之后会在其周围形成绕流场，绕流场脉动风速的频率可由公式fv＝St·U/D得到，式中St对于方柱可取0.15，U为来流风速，D为桥塔在来流垂直方向的投影。由于钢筋混凝土桥塔截面尺寸很大，风经过桥塔之后的脉动风速频率大大降低，接近于吊杆的前几阶自振频率，使得吊杆在桥塔钝体绕流场内易发生大幅值风致振动。对于大跨度悬索桥吊杆而言，台风来临时，风速一般在20-50m/s。在此风速段，吊杆处于桥塔钝体绕流场内极易发生大幅值风致振动，易造成吊杆的疲劳损伤和锚固系统的损坏。对于吊杆成对布置时，还易发生成对吊杆之间的相互碰撞，从而破坏吊杆表面的防腐层，加快吊杆的腐蚀破坏过程，同时也会给过往车辆造成恐慌。大跨度桥梁桥塔钝体绕流场内的吊杆振动目前是一个新的振动类型，研究其控制方法，减小其振动，对于大跨度及超大跨度桥梁的设计、建造、使用及安全评定具有重要的意义。目前，吊杆风致振动的控制主要通过阻尼器等机械装置来实现，但结果并不理想，其原因是目前阻尼器并不是按照吊杆多模态振动来设计，而且阻尼器不能从根本上减小吊杆的风荷载，其振动的根源并没有被消除。若能从根本上消除风荷载，使吊杆隔离于风场之外则能达到较好的控制效果。
(三)、发明内容
本发明的目的在于提供一种桥梁结构吊杆减振防护装置。
本发明的目的是这样实现的：它是由桥梁结构吊杆、第一内部连接管、第二内部连接管、第一阻尼材料、第二阻尼材料、第三阻尼材料、第四阻尼材料、第一侧向减振管和第二侧向减振管组成的，桥梁结构吊杆分别连接第一内部连接管和第二内部连接管，第一内部连接管分别连接第一阻尼材料和第二阻尼材料，第二内部连接管分别连接第三阻尼材料和第四阻尼材料，第一侧向减振管连接第一阻尼材料、第二阻尼材料、第二侧向减振管，第二侧向减振管连接第三阻尼材料和第四阻尼材料。本发明还有以下技术特征：
(1)所述的第一阻尼材料、第二阻尼材料、第三阻尼材料和第四阻尼材料按照90°间隔布置。
(2)所述的第一侧向减振管、第一阻尼材料、第二阻尼材料、第一内部连接管组成桥梁结构吊杆减振防护装置的一半，第一阻尼材料与第二阻尼材料两端分别固定在第一侧向减振管与第一内部连接管表面，第二侧向减振管、第三阻尼材料、第四阻尼材料与第二内部连接管组成桥梁结构吊杆减振防护装置另一半，第三阻尼材料与第四阻尼材料两端分别固定在第二侧向减振管与第二内部连接管表面，桥梁结构吊杆减振防护装置的两半在现场通过第一内部连接管与第二内部连接管的预留螺栓孔连接，并固定在桥梁结构吊杆外侧。
本发明一种桥梁结构吊杆减振防护装置，通过侧向减振管替代吊杆承受风荷载，同时侧向减振管在风荷载作用的振动能量通过装置内部的阻尼材料耗散。减振工作流程如下：
(1)通过侧向减振管隔离吊杆，使得吊杆不承受风荷载；
(2)侧向吊杆在风荷载作用下发生振动的能量，通过装置内部的阻尼材料耗能。
本发明桥梁结构吊杆减振防护装置由侧向减振管、阻尼材料及内部连接管组成，通过侧向减振管替代吊杆承受风荷载，同时侧向减振管在风荷载作用的振动能量通过装置内部的阻尼材料耗散。结构简单，减振原理清晰，能够较好地减小桥梁吊杆的风致振动。
(四)附图说明
图1为大跨度悬索桥及风致桥塔绕流场示意图；
图2为本发明桥梁结构吊杆减振防护装置横截面示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
实施例1：结合图2，本发明一种桥梁结构吊杆减振防护装置，它是由桥梁结构吊杆(1)、第一内部连接管(2)、第二内部连接管(3)、第一阻尼材料(4)、第二阻尼材料(5)、第三阻尼材料(6)、第四阻尼材料(7)、第一侧向减振管(8)和第二侧向减振管(9)组成的，桥梁结构吊杆(1)分别连接第一内部连接管(2)和第二内部连接管(3)，第一内部连接管(2)分别连接第一阻尼材料(4)和第二阻尼材料(5)，第二内部连接管(3)分别连接第三阻尼材料(6)和第四阻尼材料(7)，第一侧向减振管(8)连接第一阻尼材料(4)、第二阻尼材料(5)、第二侧向减振管(9)，第二侧向减振管(9)连接第三阻尼材料(6)和第四阻尼材料(7)。
本发明还有以下技术特征：
所述的第一阻尼材料(4)、第二阻尼材料(5)、第三阻尼材料(6)和第四阻尼材料(7)按照90°间隔布置。
所述的第一侧向减振管(8)、第一阻尼材料(4)、第二阻尼材料(5)、第一内部连接管(2)组成桥梁结构吊杆减振防护装置的一半，第一阻尼材料(4)与第二阻尼材料(5)两端分别固定在第一侧向减振管(8)与第一内部连接管(2)表面，第二侧向减振管(9)、第三阻尼材料(6)、第四阻尼材料(7)与第二内部连接管(3)组成桥梁结构吊杆减振防护装置另一半，第三阻尼材料(6)与第四阻尼材料(7)两端分别固定在第二侧向减振管(9)与第二内部连接管(3)表面，桥梁结构吊杆减振防护装置的两半在现场通过第一内部连接管(2)与第二内部连接管(3)的预留螺栓孔连接，并固定在桥梁结构吊杆(1)外侧。
实施例2：对于正在使用中的桥梁吊杆，结合图1和图2，在吊杆上安装桥梁结构吊杆减振防护装置，该装置横截面如图2所示。由于吊杆被侧向减振管隔离，风荷载全部作用在侧向减振管上，使得吊杆不会发生风致振动。侧向减振管在风荷载作用下的振动能量通过阻尼材料来消耗，从而达到减小桥梁吊杆的风致振动。对于新制的桥梁吊杆，在其生产过程中直接安装桥梁结构吊杆减振防护装置。此时，侧向减振管为一个整体，内部连接管也为一个整体，由于吊杆被侧向减振管隔离，风荷载全部作用在侧向减振管上，使得吊杆不会发生风致振动。侧向减振管在风荷载作用下的振动能量通过阻尼材料来消耗，从而达到减小桥梁吊杆的风致振动。

Claims (3)

1.一种桥梁结构吊杆减振防护装置，它是由桥梁结构吊杆(1)、第一内部连接管(2)、第二内部连接管(3)、第一阻尼材料(4)、第二阻尼材料(5)、第三阻尼材料(6)、第四阻尼材料(7)、第一侧向减振管(8)和第二侧向减振管(9)组成的，其特征在于：桥梁结构吊杆(1)分别连接第一内部连接管(2)和第二内部连接管(3)，第一内部连接管(2)分别连接第一阻尼材料(4)和第二阻尼材料(5)，第二内部连接管(3)分别连接第三阻尼材料(6)和第四阻尼材料(7)，第一侧向减振管(8)连接第一阻尼材料(4)、第二阻尼材料(5)、第二侧向减振管(9)，第二侧向减振管(9)连接第三阻尼材料(6)和第四阻尼材料(7)。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁结构吊杆减振防护装置，其特征在于：所述的第一阻尼材料(4)、第二阻尼材料(5)、第三阻尼材料(6)和第四阻尼材料(7)按照90°间隔布置。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁结构吊杆减振防护装置，其特征在于：所述的第一侧向减振管(8)、第一阻尼材料(4)、第二阻尼材料(5)、第一内部连接管(2)组成桥梁结构吊杆减振防护装置的一半，第一阻尼材料(4)与第二阻尼材料(5)两端分别固定在第一侧向减振管(8)与第一内部连接管(2)表面，第二侧向减振管(9)、第三阻尼材料(6)、第四阻尼材料(7)与第二内部连接管(3)组成桥梁结构吊杆减振防护装置另一半，第三阻尼材料(6)与第四阻尼材料(7)两端分别固定在第二侧向减振管(9)与第二内部连接管(3)表面，桥梁结构吊杆减振防护装置的两半在现场通过第一内部连接管(2)与第二内部连接管(3)的预留螺栓孔连接，并固定在桥梁结构吊杆(1)外侧。
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