CN103362064B - 特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，所述索网系统包括在各根主索之间起连接作用的辅助索索体（6）及其锚具（5），以及连接所述锚具（5）与主索的索网结点装置，所述索网结点装置包括索夹，所述索夹夹置于所述主索上，并与所述锚具（5）相连。采用本发明施工方便、耐久性好、抗松弛性能高、抗疲劳性能好、可调整张力且能提供较大的内阻尼，使辅助索网能很好的吸收主索的振动能量，达到抑制振动的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁缆索减振系统。属建筑桥梁技术领域。
背景技术
现代斜拉桥的跨度己超过1000米，目前世界第一跨度斜拉桥为苏通大桥，其主跨跨径为1088m，现代斜拉桥在向更大的跨度发展，这一发展趋势对拉索也提出了更多的要求。随着斜拉桥跨径的增加，斜拉索的长度也随之增加，斜拉桥及其拉索越来越易发生振动。作为斜拉桥的主要构件， 拉索振动有可能成为关系桥梁安全的重大问题。而拉索作为斜拉桥的重要承重部件，造价约为全桥的25%-30%，随着斜拉桥跨度的增加，拉索造价所占的比例还将提高，因此拉索损坏会造成很大的经济损失，对大桥的正常营运也造成不良影响。拉索风振控制目前主要包括空气动力学减振措施和机械减振措施，拉索空气动力学减振措施是一个新的研究课题，目前对减振措施的作用机理还无法进行理论分析，各种减振方案的提出和细节设计都需要试验验证，在提出减振措施的初步方案后，需要对拉索本身以及拉索与水线的组合外形在多种工况下进行详细的气动稳定性研究。但由于拉索风雨激振的机理尚未完全研究清楚，因此从空气动力学机理方面减振存在很大的局限性。这方面的研究应用只有待风雨激振和轴向流激振等振动机理完全研究清楚后，才能够大范围推广应用。从理论上分析，机械减振措施通过在拉索上附加阻尼器或辅助索等机械（结构）装置，增加拉索的等效阻尼或形成有干扰效应的索网，提高索网的频率，达到抑制振动的目的。但是，由于阻尼器的制振作用与其所处的位置有关，其安装位置离锚头的长度与斜拉索整体长度的比值越大越好。而阻尼器一般安装在桥面上，因此随着斜拉索整体长度的不断加长，其安装位置离锚头的长度与斜拉索整体长度的比值不断变小，其减振效果也不断变小。
而传统的桥梁工程师采用一般钢丝绳用作辅助索将各斜拉索连接，形成索网，但这种索网存在缺点问题：
1）辅助索一般采用在一根整绳与主斜拉索的交叉连接，绳弹性模量小且离散度大，使辅助索在安装张拉时弹性伸长大且不统一。另外，没有专门设计辅助索锚具结构，导致了辅助索安装难度大、安装位置达不到设计要求，起不到设计工程师需要的减振效果；
2）辅助索在长期使用中易松弛，不能保持一定的张力，且不能调整张力，使索网中的辅助索松弛，从而导致索网起不到吸收主索振动能量的作用；
3）辅助索抗疲劳性能差，不能适应微动疲劳，容易出现疲劳损坏；
4）辅助索耐久性差，不能达到主索等寿命，需要经常更换；
5）辅助索本身没有内阻尼，自身也会产生振动，该振动严重影响了辅助索索网系统设计计算的精确性。
鉴于以上问题，人们虽然认识到辅助索可以减震，但在实际桥梁工程设计、规划和建设中，并不为广大的桥梁设计人员和工程师所接受。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种弹性模量大、施工方便、耐久性较好、抗松弛性能高、抗疲劳性能好、可调整辅助索张力且能提供较大的内阻尼的特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统。
本发明的目的是这样实现的：一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，所述索网系统包括在各根主索之间起连接作用的辅助索索体及其锚具，以及连接所述锚具与主索的索网结点装置，所述索网结点装置包括索夹，所述索夹夹置于所述主索上，并与所述锚具相连。
本发明特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，所述索夹采用钢制的哈夫式索夹，哈夫式索夹的上下两部分采用螺栓连接，对于最外的主索，所述的哈夫式索夹采用的是外索索夹，该外索索夹下部设置第一耳板；对于内侧的主索，所述的哈夫式索夹采用的是内索索夹，该内索索夹上下均有耳板。
本发明特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，所述的外索索夹和内索索夹内表面，设置了厚度为3mm到10mm的损耗因子为不小于1.3的高阻尼的橡胶板，形成阻尼装置。
本发明特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，所述锚具采用了双耳板销接式结构。
本发明特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，所述锚具带有可调节辅助索索力的调节套筒，所述锚具通过该调节套筒与所述索夹相连。
机械减振措施虽然也存在理论分析上的困难，但与空气动力学减振措施相比己有较多的理论研究基础，因此结合拉索风致振动的风洞试验，可以对减振措施做初步的理论分析。
本发明的有益效果是：
1）该辅助索材料弹性模量较高，张拉时弹性伸长且辅助索锚具及索夹等连接结构简单，使辅助索安装施工方便。而单独安装的每根单体辅助索都可与一个主索垂直，使辅助索网能实现理论设计的结构，获得理想的制振效果；
2）该辅助索采用低松弛索体材料，且辅助索锚具结构具有张力调整装置，可实现索网中的辅助索在桥梁的长期运营中始终具有一定的张力的目的，使辅助索网始终具有吸收主索振动能量，抑制主索振动的作用；
3）该辅助索抗疲劳性能好，能适应主索振动导致的微动疲劳，保证辅助索网系统的疲劳寿命；
4）辅主索索体的环氧树脂涂层与索夹内的高阻尼橡胶给索网本身提供较大的内阻尼，索网本身不易发生振动，计算理论简单。
5）通过调节调节套筒可为辅助索导入张力，保证辅助索达到设计的初始张力，实现桥梁运行过程中的振动抑制。
图1为本发明特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统的总体结构示意图。
图2为图1的局部放大图。
图3为图2的A-A剖示图。
图4为图3中辅助索内索索夹结构示意图。
图5为图3中辅助索外索索夹结构示意图。
图中附图标记：
最外的主索1、内侧的主索2、外索索夹3、第一耳板31、调节套筒4、锚具5、辅助索索体6、内索索夹7、第二耳板71。
具体实施方式
参见图1~3，图1为本发明特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统的总体结构示意图。图2为图1的局部放大图。图3为图2的A-A剖示图。由图1~图3可以看出，本发明特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，包括：在各根主索（斜拉索或悬索主缆）之间起连接作用的辅助索索体6及其锚具5，以及连接所述锚具5与主索（斜拉索或悬索主缆）的索网结点装置，所述索网结点装置包括索夹，所述索夹夹置于所述主索上，并与所述锚具5相连。其中辅助索索体6采用热挤高密度聚乙烯环氧涂层钢丝拉索。该辅助索抗拉强度为1670MPa以上，索体弹性模量为1.90~2.10X105MPa，抗疲劳应力上限为0.45σb，应力范围为250MPa以上，循环200万次不断裂。辅助索索体钢丝采用松弛率不大于2.5%的低松弛钢丝，保证辅助索在使用中始终具有一定的张力。而辅助索钢丝上的环氧涂层可为辅助索网系统提供内阻尼。索体外挤的高密度聚乙烯和钢丝上的环氧涂层可使辅助索的耐久性得到保证。
其中索网结点采用钢制的哈夫式索夹，哈夫式索夹的上下两部分采用螺栓连接。对于最外的主索1，所述的哈夫式索夹采用的是外索索夹3，该外索索夹3下部设置第一耳板31。对于内侧的主索2，所述的哈夫式索夹采用的是内索索夹7，该内索索夹7上下均有第二耳板71。另外，所述的外索索夹3和内索索夹7内表面，设置了厚度为3mm到10mm的损耗因子不小于1.3的高阻尼的橡胶板，既保护了斜拉索或者悬索主缆的索体，又为辅助索结点装置提供适宜的内阻尼。还有，辅助索索体的锚具5采用了双耳板销接式结构，与外索索夹3（图5）和内索索夹7（图4）通过销轴连接。销轴连接使得索网结点装置具有一定的灵活性，可适应振动引起的微小位移和转动，可提高辅助索网系统的抗疲劳性能。再者，辅助索索体的锚具5带有可调节辅助索索力的调节套筒4，所述锚具5通过该调节套筒4与所述索夹相连，通过调节该调节套筒可为辅助索导入张力，保证辅助索达到设计的初始张力，实现桥梁运行过程中的振动抑制。
Claims (8)
1.一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，其特征在于：所述索网系统包括在各根主索之间起连接作用的辅助索索体（6）及其锚具（5），以及连接所述锚具（5）与主索的索网结点装置，所述索网结点装置包括索夹，所述索夹夹置于所述主索上，并与所述锚具（5）相连。
2.根据权利要求1所述的一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，其特征在于：所述索夹采用钢制的哈夫式索夹，哈夫式索夹的上下两部分采用螺栓连接，对于最外的主索（1），所述的哈夫式索夹采用的是外索索夹（3），该外索索夹（3）下部设置第一耳板（31）；对于内侧的主索（2），所述的哈夫式索夹采用的是内索索夹（7），该内索索夹（7）上下均有第二耳板（71）。
3.根据权利要求2所述的一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，其特征在于：所述的外索索夹（3）和内索索夹（7）内表面设置了厚度为3mm到10mm的损耗因子不小于1.3的橡胶板。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，其特征在于：所述锚具（5）采用了双耳板销接式结构。
5.根据权利要求4所述的一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，其特征在于：所述锚具（5）带有可调节辅助索索力的调节套筒（4），所述锚具（5）通过该调节套筒（4）与所述索夹相连。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，其特征在于：所述辅助索索体为热挤高密度聚乙烯环氧涂层钢丝拉索结构，该辅助索抗拉强度为1670MPa以上，索体弹性模量为1.90~2.10X105MPa，抗疲劳应力上限为0.45σb以上，应力范围为250MPa以上，循环200万次不断裂，辅助索索体钢丝采用松弛率不大于2.5%的低松弛钢丝。
7.根据权利要求4所述的一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，其特征在于：所述辅助索索体为热挤高密度聚乙烯环氧涂层钢丝拉索结构，该辅助索抗拉强度为1670MPa以上，索体弹性模量为1.90~2.10X105MPa，抗疲劳应力上限为0.45σb以上，应力范围为250MPa以上，循环200万次不断裂，辅助索索体钢丝采用松弛率不大于2.5%的低松弛钢丝。
8.根据权利要求5所述的一种特大跨径桥梁缆索减振用辅助索网系统，其特征在于：所述辅助索索体为热挤高密度聚乙烯环氧涂层钢丝拉索结构，该辅助索抗拉强度为1670MPa以上，索体弹性模量为1.90~2.10X105MPa，抗疲劳应力上限为0.45σb以上，应力范围为250MPa以上，循环200万次不断裂，辅助索索体钢丝采用松弛率不大于2.5%的低松弛钢丝。
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