CN104233957A - 一种带气动控制措施的悬索桥吊索 - Google Patents

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杜晓庆
孙雅慧
曾静丽
李俊军
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Abstract

本发明涉及一种带气动控制措施的悬索桥吊索，在悬索桥吊索的外表面缠绕一根或数根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。所述螺旋线的间距为吊索捻距的整数倍，螺旋线的直径为吊索公称直径的0.02~0.2倍，螺旋线材料为复合纤维、钢丝、钢丝束或其他材料。本发明缠绕在吊索表面的螺旋线还破坏了风荷载沿吊索轴线方向的相关性，使得同一时刻吊索不同截面上受到的风荷载不相同，从而可以降低作用在吊索上的总体风荷载。螺旋线的缠绕工艺简单，只需对现有钢丝绳的生产工艺作简单的调整即可。

Description

一种带气动控制措施的悬索桥吊索
技术领域
本发明涉及一种带气动控制措施的悬索桥吊索。
背景技术
在大跨度桥梁中，悬索桥以跨越能力大和外形美观等优点得到了迅速发展和广泛应用。随着科学技术的进步，现代大跨度缆索承重桥的跨径大幅度增长。在已建成的大跨度桥梁中，主跨超千米的悬索桥有20 余座，主跨超700m 的斜拉桥有10 余座。另外，国内外有数座跨越海峡的超大跨度缆索承重桥正在规划中。
跨度的增大，使得风对桥梁的作用凸显出来，风荷载逐渐成为悬索桥设计的主要控制荷载之一。在悬索桥结构中，吊索是联系主缆与主梁的传力结构，是悬索桥的主要构件之一，担负着将桥面各种荷载传递到主缆的重任。悬索桥的吊索常成对出现，由于并列的吊索柔度大、质量轻和阻尼低，在风荷载作用下，处在下游的吊索会因为上游索尾流的干扰而发生涡激振动、尾流驰振和尾流颤振。
涡激振动是一种有限振幅的振动，振幅虽然不大，但发生频率高，会造成吊索的疲劳问题。后两种风致振动是自激发散型振动，对吊索的危害大。日本的明石海峡大桥的长吊索就发生了剧烈的尾流颤振，振幅达到吊索直径的8倍，造成了吊索阻尼器的损坏。国内外其他悬索桥上也常发生吊索的尾流干扰振动。
目前在悬索桥上使用的吊索分为钢丝绳吊索和平行钢丝吊索，吊索的尾流干扰振动会造成索锚固区损伤、索阻尼器破坏、索表面防护系统损坏以及索疲劳破坏等问题，严重威胁大桥的安全性。
为了抑制尾流干扰振动，工程上常采用联结器、辅助索、减振阻尼器和空气动力学减振措施等方法。但这些措施的减振效果并不是很好。安装了联结器的拉索可能会发生新的气动失稳现象。辅助索和联结器可能产生疲劳破坏，并且会影响桥梁美观，吊索也会发生大幅振动。提高结构阻尼可提高了尾流干扰振动的起振风速，但振动仍会在更高的风速下发生。因此还需研究能抑制并列吊索大幅尾流干扰振动的新措施。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种带气动控制措施的悬索桥吊索，这种吊索通过其表面的气动减振措施改变吊索周围的流态结构，从而达到抑制大幅尾流振动发生，提高吊索和悬索桥的安全性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种带气动控制措施的悬索桥吊索，在悬索桥吊索的外表面缠绕一根或数根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。所述螺旋线的间距为吊索捻距的整数倍，螺旋线的直径为吊索公称直径的0.02~0.2倍，螺旋线材料为复合纤维、钢丝、钢丝束或其他材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明附加的螺旋线改变了吊索的横截面形状，突起的螺旋线会破坏来流风作用下上游索尾流区漩涡脱落的周期性，进而破坏了作用在下游吊索上的风荷载的规律性，破坏了尾流干扰振动的发生条件，从而达到抑制和减小涡激振动、尾流驰振和尾流颤振的作用。缠绕在吊索表面的螺旋线还破坏了风荷载沿吊索轴线方向的相关性，使得同一时刻吊索不同截面上受到的风荷载不相同，从而可以降低作用在吊索上的总体风荷载。螺旋线的缠绕工艺简单，只需对现有钢丝绳的生产工艺作简单的调整即可。
附图说明
图1为本发明缠绕一根螺旋线的钢丝绳吊索的横截面图。
图2为本发明缠绕一根螺旋线的钢丝绳吊索的侧面图。
图3为本发明缠绕两根螺旋线的钢丝绳吊索的横截面图。
图4为本发明缠绕两根螺旋线的钢丝绳吊索的侧面图。
图5为本发明缠绕四根螺旋线的钢丝绳吊索的横截面图。
图6为本发明缠绕四根螺旋线的钢丝绳吊索的侧面图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例作进一步的说明。
实施例1
如图1和图2所示，一种带气动控制措施的悬索桥吊索，在悬索桥吊索的外表面缠绕一根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。螺旋线的直径为吊索公称直径的0.02倍，螺旋线材料为复合纤维。
实施例2
如图3和图4所示，一种带气动控制措施的悬索桥吊索，在悬索桥吊索的外表面缠绕两根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。所述螺旋线的间距为吊索捻距的整数倍，螺旋线的直径为吊索公称直径的0.1倍，螺旋线材料为钢丝。
实施例3
如图5和图6所示，一种带气动控制措施的悬索桥吊索，在悬索桥吊索的外表面缠绕四根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。所述螺旋线的间距为吊索捻距的整数倍，螺旋线的直径为吊索公称直径的0.2倍，螺旋线材料为钢丝束。 

Claims (2)

1.一种带气动控制措施的悬索桥吊索，其特征在于，在悬索桥吊索的外表面缠绕一根或数根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。
2.根据权利要求1所述的带气动控制措施的悬索桥吊索，其特征在于，所述螺旋线的间距为吊索捻距的整数倍，螺旋线的直径为吊索公称直径的0.02~0.2倍，螺旋线材料为复合纤维、钢丝或钢丝束。
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