CN102518040B - 用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其包括套筒及减振环，套筒套设于拉索或吊杆上，其内侧壁与拉索或吊杆之间具有间距，减振环由形状记忆合金制成，其位于套筒与拉索(或吊杆)之间。本发明的减振阻尼装置的减振环由形状记忆合金制成，其具有形状记忆效应、超弹性等优良特性，从而可增强减振拉索(或吊杆)装置的耗能性能和大变形自复位能力，同时具有良好的耐久性。减振环位于拉索(或吊杆)与套筒之间，其与套筒形成一个阻尼结构体系，提升了拉索(或吊杆)的振动阻尼，可有效抵制各种激励导致的振动。再者，上述减振阻尼装置还具有结构简单、施工和维护方便等优点，同时其还具有使用寿命长，易于制造、安装等优点。

Description

用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，尤其涉及一种用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置。

背景技术

作为斜拉桥、悬索桥及大跨度拱桥主要受力构件的拉索(或吊杆)，具有柔性大、内阻尼低、固有频率分布广等特点，极易在风、风雨和支承端位移的激励下发生振动。已有研究表明拉索(或吊杆)的致振机理非常复杂，按不同的成因可分为涡激共振、参数振动、抖振、风雨振、冰振及并列索的尾流驰振等。目前，抑制拉索(或吊杆)振动的主要手段是被动控制，其主要措施包括三种：一种是通过改变拉索(或吊杆)表面形状以改变拉索(或吊杆)的气动特性；另一种是在拉索(或吊杆)近端增设被动减振阻尼器，还有一种是增设辅助索。气动措施和减振阻尼装置在我国工程实践中得到了推广应用，但辅助索减振措施在国内尚未推广。

我国工程实践中增加拉索(或吊杆)结构阻尼普遍采用两种方式：一种是液压阻尼器，其主要缺点是其耐久性能不佳，密封性能不好容易漏油，维修养护费用较高，同时液压阻尼器体积较大，放置在桥面上对桥梁景观有负面作用；另一种方式是采用高阻尼橡胶材料做成的阻尼圈，其具有结构简单、不影响桥面景观等优点，缺点是安装时调节优化参数比较困难，减振效果不佳。

形状记忆合金是一种兼有感知和驱动功能的新型材料，它与传统材料的区别是具有形状记忆效应和大变形超弹性特性，高阻尼，耐腐蚀，耐疲劳，能够重复屈服而不产生永久变形，耐久性好等特点。随着研究的深入和成本的降低，研发用于桥梁拉索(或吊杆)的形状记忆合金阻尼装置具有很大的潜力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种耗能性能较佳、耐久性好的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其包括套筒及减振环，所述套筒套设于拉索或吊杆上，其内侧壁与所述拉索或吊杆之间具有间距，所述减振环由形状记忆合金制成，其位于所述套筒与所述拉索或吊杆之间。

进一步地，所述减振环由多根形状记忆合金丝缠绕成绞线后，由所述绞线绕制成环状圈，该环状圈尺寸等参数现场可调。

进一步地，所述套筒套设于所述拉索或吊杆的底部一段长度，所述套筒的底部固定于桥面内。

进一步地，所述套筒套设于所述拉索或吊杆上部一段长度，所述减振阻尼装置还包括支架，所述支架的两端分别支撑并固定在所述套筒及桥面上。

进一步地，所述套筒顶端设有截面呈伞状的防水帽，或者于所述套筒顶端与拉索或吊杆之间设有起防水作用的防腐蚀柔性体。

进一步地，在沿所述拉索或吊杆的长度方向上分布有至少一层所述的减振环，每一层设有至少一个所述的减振环。

进一步地，所述减振环均布于所述拉索或吊杆的周围。

进一步地，所述拉索或吊杆外套设有哈弗管，所述哈弗管上设有索耳，所述套筒内侧壁上对应所述索耳的位置处也设有索耳，所述减振环固定于所述哈弗管的索耳及所述套筒的索耳上。

进一步地，所述索耳呈圆筒状，其长度方向与所述拉索或吊杆的长度方向相平行。

进一步地，所述拉索或吊杆外套设有哈弗管，所述套筒的内侧壁设有索耳，所述减振环预张拉后绕过所述拉索或吊杆外的哈弗管并固定于所述索耳上。

与现有技术相比较，本发明的减振阻尼装置的减振环由形状记忆合金制成，其具有形状记忆效应、超弹性等优良特性，从而可增强减振拉索(或吊杆)装置的耗能性能和大变形自复位能力，同时具有良好的耐久性。施工时可根据现场情况调节优化减振环的尺寸，易于安装。减振环位于拉索(或吊杆)与套筒之间，其与套筒形成一个阻尼结构体系，提升了拉索(或吊杆)的振动阻尼，可有效抵制各种激励导致的振动，如涡激振动、风雨振动、参数振动和线性内部共振等。再者，上述减振阻尼装置还具有结构简单、寿命长、维护保养方便等优点。此外，上述减振环均布于拉索(或吊杆)周围，振动时，各个方向可同时起作用，可进一步有效地提高装置的减振耗能效果。

附图说明

图1是本发明用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置第一实施例的结构示意图。

图2是本发明用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置第二实施例的结构示意图。

图3是沿图1及图2中A-A线的剖面示意图。

图4是本发明用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置第三实施例的结构示意图。

图5是沿图4中B-B线的剖面示意图。

图6制作本发明用于桥梁拉索吊杆的减振阻尼装置中减振环的形状记忆合金绞线的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一同参阅图1、图2及图4，是本发明的三种实施方式。该减振阻尼装置主要包括套筒1及减振环2。套筒1套设于斜拉桥的拉索3上，其内侧壁与拉索3之间具有间距；减振环2由形状记忆合金制成，其位于套筒1与拉索3之间。

上述减振阻尼装置的减振环2由形状记忆合金绞线制成，其具有形状记忆效应、超弹性等优良特性，从而可增强减振拉索装置的耗能性能和大变形自复位能力，同时具有良好的耐久性。减振环2位于拉索3与套筒1之间，其与套筒1形成一个阻尼结构体系，提升了拉索3的振动阻尼，可有效抵制各种激励导致的振动，如涡激振动、风雨振动、参数振动和线性内部共振等。再者，上述减振阻尼装置还具有结构简单、施工和维护方便等优点，同时其还具有使用寿命长，易于制造、安装等优点。

具体地，图1所示的第一实施例中，套筒1为钢套筒，其套设于拉索3的底部一段长度，套筒1的底部可伸进并固定在桥面4内的横梁锚箱上，于套筒1顶部设有截面大致呈伞状的防水帽11。

图2所示的第二实施例中，套筒1′套设于拉索3上部一段长度，其由两个半环所组成，通过螺栓固定成整体，于套筒1′顶部与拉索3之间设有防腐蚀柔性体11′，以起防水作用。减振阻尼装置还包括支架5，支架5可为钢支架，其两端分别支撑并固定在套筒1′及桥面4上。

上述第一及第二实施例中，在沿拉索3的长度方向上可分布至少一层减振环2(优选为多层)，每一层设有至少一个减振环2(优选为多个)。作为优选的实施方式，在沿拉索3的长度方向上减振环2可均布于拉索3的周围(如图3所示)，这样，当拉索3振动时，各个方向的减振环2可同时起作用，可进一步有效地提高装置的减振耗能效果。

请一同参阅图3，拉索3外套设有哈弗管6，哈弗管6呈两个半环形，于哈弗管6与拉索3之间设有柔性防护层(图中未示出)，以防止哈弗管6对拉索3的磨损。哈弗管6上设有索耳7，套筒1内侧壁上对应索耳7的位置处也设有索耳8。索耳7、8呈圆筒状，其长度方向与拉索3的长度方向相平行。减振环2穿设并固定于拉索3的索耳7及套筒1的索耳8上。

正常状态下，减振环2不受力，当拉索3振动时，所有的减振环2可以同时起作用，由安装位置决定其受拉或受压，耗散拉索3振动的能量，对拉索3起减振作用。由于减振环2安装在拉索3与套筒1的四周之间，振动时每个减振环2同时起作用(受拉或受压)，从而可充分有效地发挥所有减振环2的耗能作用。

如图5所示，是本发明的第三实施例，其套筒1″安装在拉索3上的位置与上述第二实施例相似，其套筒1″套设于拉索3上部一段长度，并通过支架5支撑于桥面4上。本实施例中，套筒1″的内侧壁设有索耳9，减振环2″预张拉后绕过拉索3外的哈弗管6并固定于索耳9上。拉索3与套筒1″的四周之间可重复上述步骤经缠绕多个预张拉的减振环2″，上、下可多层设置。当拉索3由外界激励引起振动时，减振环2″起作用，其可在不同方向上拉住拉索3，耗散拉索3振动时的能量，从而对拉索3减振起到十分有利的作用。

请一同参阅图6，本发明中的减振环2可由多根形状记忆合金丝21缠绕成绞线后，再由绞线绕制成环状圈。

上述三种实施方式均是通过斜拉桥中的拉索3示例来说明，但本发明的减振阻尼装置不仅仅可作为斜拉桥中的拉索3减振装置，还可以作为悬索桥及拱桥中的吊杆阻尼装置，其安装方法及使用与斜拉桥的类似，只需要将附图中倾斜的拉索3转换成垂直的吊杆即可，对此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，包括套筒及减振环，所述套筒套设于拉索或吊杆上，其内侧壁与所述拉索或吊杆之间具有间距，所述减振环由形状记忆合金制成，其位于所述套筒与所述拉索或吊杆之间。

2.如权利要求1所述的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，所述减振环由多根形状记忆合金丝缠绕成绞线后，由所述绞线绕制成环状圈。

3.如权利要求1所述的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，所述套筒套设于所述拉索或吊杆的底部一段长度，所述套筒的底部固定于桥面内。

4.如权利要求1所述的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，所述套筒套设于所述拉索或吊杆上部一段长度，所述减振阻尼装置还包括支架，所述支架的两端分别支撑并固定在所述套筒及桥面上。

5.如权利要求1所述的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，所述套筒顶端设有截面呈伞状的防水帽，或者于所述套筒顶端与拉索或吊杆之间设有起防水作用的防腐蚀柔性体。

6.如权利要求1所述的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，在沿所述拉索或吊杆的长度方向上分布有至少一层所述的减振环，每一层设有至少一个所述的减振环。

7.如权利要求6所述的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，所述减振环均布于所述拉索或吊杆的周围。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，所述拉索或吊杆外套设有哈弗管，所述哈弗管上设有索耳，所述套筒内侧壁上对应所述索耳的位置处也设有索耳，所述减振环固定于所述哈弗管的索耳及所述套筒的索耳上。

9.如权利要求8所述的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，所述索耳呈圆筒状，其长度方向与所述拉索或吊杆的长度方向相平行。

10.如权利要求1至7中任意一项所述的用于桥梁拉索或吊杆的减振阻尼装置，其特征在于，所述拉索或吊杆外套设有哈弗管，所述套筒的内侧壁设有索耳，所述减振环预张拉后绕过所述拉索或吊杆外的哈弗管并固定于所述索耳上。

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