CN108396636B - 一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构 - Google Patents

一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，包括位于闭口箱梁顶面中央的可动翼板和位于闭口箱梁内部的动力装置以及连接所述可动翼板外缘和所述动力装置的拉索；所述可动翼板和所述闭口箱梁之间设置支架，所述支架包括固定部分和可伸缩部分，所述固定部分与所述闭口箱梁固定连接，所述可伸缩部分与所述可动翼板固定连接，通过所述动力装置带动所述拉索控制所述可动翼板转动。本发明通过动力装置调整翼板的姿态，可以很好地提高桥梁颤振稳定性，另一方面，翼板的大幅度旋转角度，以及支架的可伸缩特性都将大大扩大了此类气动措施在提高桥梁颤振稳定性方面的适用性。

Description

一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构
技术领域
本发明涉及桥梁技术领域，具体来说，涉及一种能够提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构。
背景技术
桥梁在一定的风速下会发生一种发散性的扭转振动，这种发散性的振动最终会导致桥梁结构的破坏，称这种振动为颤振。桥梁开始发生颤振时的风速称为颤振临界风速，当实际风速小于这个临界风速时，桥梁结构就不会发生颤振。目前，提高桥梁结构颤振稳定性的方法主要是通过某些措施来提高桥梁颤振发生的临界风速，主要分为三类措施：结构措施，即提高桥梁结构的扭转刚度，减小质量惯性矩，从而以提高提高桥梁结构的扭转基频来提高颤振临界风速；机械措施，即通过在桥梁结构特定位置设置阻尼器来耗散能量，从而抑制桥梁结构的振动；气动措施，即通过特定措施来改善桥梁结构的气动外形，从而提高桥梁结构稳定性。三类措施中，结构措施对提高桥梁结构颤振稳定性提高程度有限，机械措施的改善效果较好，但造价高。气动措施由于造价低，效果好而被广泛地应用于桥梁结构的颤振控制。
当前常用的桥梁颤振控制措施是气动措施，如风嘴，导流板，稳定板等，如专利文献(公开号：CN101892625A，CN206553911U)，如图1所示，其公开了一种风鳍板1，其以一定的角度固定在桥梁主体结构上，用于改善桥梁的气动性能，提高颤振稳定性，也就是说，相关现有技术基本是在桥梁的一定位置上通过焊接或铆接或其它固定方式固定导风板或称为稳定板，或者称为风鳍板，通常顺着来风的方向固定，对气流进行导流，从而提高颤振稳定性，提高桥梁抗风性能，但其缺点是这些导风板都是固定在桥梁的特定位置的，是被动的控制措施，适用范围有限，只能在特定风场下适用，只有在风水平经过桥梁(或者其他特定倾角)的时候才表现出较好的气流引导作用，对于自然界存在的各种特异风，这些固定的措施很难做到在各种情况下均能提高桥梁的颤振稳定性，普适性较差，这主要是由于附加措施在桥梁上的相对位置是固定的，不能根据来流风特性实时反馈调整，适应性差。本发明所提出的可变姿态的中央稳定机构可以根据来流风的特性进行姿态的调整，这种调整扩大了稳定机构作为颤振稳定控制面的适用性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，解决了目前现有桥梁结构中提高颤振稳定性的气动结构存在的普适性差，不能根据风向的变化进行调整，技术效果差的问题，显著提高桥梁结构的整体颤振稳定性，提高了桥梁的寿命，降低了风险。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：包括位于闭口箱梁顶面中央的可动翼板和位于闭口箱梁内部的动力装置以及连接所述可动翼板外缘和所述动力装置的拉索；所述可动翼板和所述闭口箱梁之间设置支架，所述支架包括固定部分和可伸缩部分，所述固定部分与所述闭口箱梁固定连接，所述可伸缩部分与所述可动翼板固定连接，通过所述动力装置带动所述拉索控制所述可动翼板转动。
进一步的，所述可动翼板与梁体具有预定的距离。
进一步的，所述支架的可伸缩部分的一端通过可转动的铰与所述可动翼板中心连接，所述可动翼板可绕所述可伸缩部分的一端旋转，旋转角度接近180°。
进一步的，所述可动翼板的两端都设置有所述拉索，其中一侧所述拉索带动所述可动翼板旋转，另一侧所述拉索使所述可动翼板恢复起始姿态。
进一步的，所述支架的可伸缩部分来回伸缩调整所述可动翼板与所述闭口箱梁的距离，所述支架为液压式结构或电动结构或者手动调节结构。
进一步的，所述闭口箱梁宽度32.24cm，高度35cm，所述可动翼板宽度5cm，长度50cm，所述支架固定部分长5cm，所述可伸缩部分长4cm。
(三)有益效果
本发明提供了一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，具备以下有益效果：通过动力装置调整翼板的姿态，可以很好地提高桥梁颤振稳定性，另一方面，翼板的大幅度旋转角度，以及支架的可伸缩特性都将大大扩大了此类气动措施在提高桥梁颤振稳定性方面的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中提高桥梁颤振稳定性的一种结构示意图；
图2是根据本发明实施例的设置有提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构的桥梁断面图；
图3是根据本发明实施例的设置有提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构的桥梁箱梁节段俯视图；
图4是根据本发明实施例的翼板支架动作示意图；
图5是根据本发明实施例的翼板支架动作示意图。
图中：1风鳍板、10闭口箱梁、11可动翼板、12支架固定部分、13支架可伸缩部分、14拉索、15动力装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2和图3是箱梁的节段断面图和俯视图，由位于闭口箱梁10顶面中央的可动翼板11以及位于闭口箱梁10内部的动力装置15组成，可动翼板11和闭口箱梁10之间由间隔的支架连接，该支架包含与闭口箱梁10连接的固定部分12和与可动翼板11连接的可伸缩部分13。可动翼板11宽度中央处通过可以转动的铰与支架连接。可动翼板11外缘通过拉索14与位于闭口箱梁10内部的动力装置15相连接。
示例模型主体闭口箱梁10宽度32.24cm，高度35cm，可动翼板11宽度5cm，长度50cm，支架固定部分12长5cm，可伸缩部分13长4cm。
工作原理：
在无风条件下，可动翼板11面保持水平，动力装置15不工作，当风吹过桥梁断面的时候，根据实测来流风的特性，通过动力装置15带动拉索运动，从而带动可动翼板11旋转(如图4)，减轻气动荷载，达到减轻桥梁振动，提高颤振稳定性的目的；另一方面，可以人为地调节支架伸缩部分13的长度来优化可动翼板11位置(如图5)，从而更大幅度的提高桥梁颤振稳定性。
1)可动翼板的旋转
在图4中，可动翼板11两侧均有拉索14，一侧的绳索在动力装置15带动下可以使可动翼板11带动绳索旋转，旋转幅度可接近180度，风吹过桥梁断面时，动力装置15根据风特性进行实时调整，带动可动翼板11旋转相应的幅度；另一侧的拉索是具有复位效果的拉索，可以使可动翼板11恢复起初的姿态。两根拉索14在动力装置15带动下，可以使得可动翼板11具有往复运动的效果。
2)支架的伸缩
在图5中，可以人为调节支架伸缩段的长度来改变可动翼板11离开主体闭口箱梁10的距离，从而更好地改善桥梁颤振稳定性，扩大了这种气动措施的使用范围。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，其特征在于：包括位于闭口箱梁(10)顶面中央的可动翼板(11)和位于闭口箱梁(10)内部的动力装置(15)以及连接所述可动翼板(11)外缘和所述动力装置(15)的拉索(14)；所述可动翼板(11)和所述闭口箱梁(10)之间设置支架，所述支架包括固定部分(12)和可伸缩部分(13)，所述固定部分(12)与所述闭口箱梁(10)固定连接，所述可伸缩部分(13)与所述可动翼板(11)固定连接，通过所述动力装置(15)带动所述拉索(14)控制所述可动翼板(11)转动。
2.根据权利要求1所述的一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，其特征在于：所述可动翼板(11)与梁体具有预定的距离。
3.根据权利要求1所述的一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，其特征在于：所述支架的可伸缩部分(13)的一端通过可转动的铰与所述可动翼板(11)中心连接，所述可动翼板(11)可绕所述可伸缩部分(13)的一端旋转，旋转角度接近180°。
4.根据权利要求1所述的一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，其特征在于：所述可动翼板(11)的两端都设置有所述拉索(14)，其中一侧所述拉索(14)带动所述可动翼板(11)旋转，另一侧所述拉索(14)使所述可动翼板(11)恢复起始姿态。
5.根据权利要求1所述的一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，其特征在于：所述支架的可伸缩部分(13)来回伸缩调整所述可动翼板(11)与所述闭口箱梁(10)的距离，所述支架为液压式结构或电动结构或者手动调节结构。
6.根据权利要求1所述的一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，其特征在于：所述闭口箱梁(10)宽度32.24cm，高度35cm，所述可动翼板(11)宽度5cm，长度50cm，所述支架固定部分(12)长5cm，所述可伸缩部分(13)长4cm。
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