CN109555006B - 梁弹簧减振装置 - Google Patents

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CN109555006B CN201811272825.3A CN201811272825A CN109555006B CN 109555006 B CN109555006 B CN 109555006B CN 201811272825 A CN201811272825 A CN 201811272825A CN 109555006 B CN109555006 B CN 109555006B
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    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges

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Abstract

本发明专利提出一种桥梁弹簧减振装置与控制方法，利用弹簧减振器对桥梁进行弯矩控制，减小桥梁的振动幅值，减小振动导致的桥梁损伤。弹簧减振装置由简支梁系统、弹簧弯矩控制系统两个部分组成。简支梁系统由梁、固定铰链支座和滚动支座组成。弹簧弯矩控制系统由固定端、时滞控制器、弹簧控制器和控制梁组成。桥梁外伸弹簧减振装置，利用弹簧减振器对桥梁进行弯矩控制，控制器占用空间小，易于安装。

Description

梁弹簧减振装置
技术领域
提出一种桥梁弹簧弯矩控制装置，特别是桥梁弹簧减振控制装置，属于桥梁弯矩控制领域。
背景技术
当运载工具通过桥梁时，桥梁结构不仅承受静力作用，还要承受移动荷载以及桥梁振动惯性力的作用，引起桥梁的振动，桥梁上部结构的振动可能使结构构件产生疲劳，降低其强度和稳定性。当运载工具过桥时的振动频率与桥跨结构自振频率相等或接近时，引起的共振会使车桥动力响应加剧，桥梁振动过大可能会对桥上运载工具的运行安全和稳定性产生影响，甚至产生破坏。通过安装调制弹簧器对桥梁进行振动控制，并取得较好的效果，但是桥梁自身结构难以为调制弹簧安装留出空间，难以有效应用于桥梁的弹簧减振。针对此现象，本发明提出一种桥梁控制结构弹簧减振装置，利用弹簧减振器对桥梁进行弯矩控制，减小桥梁的振动幅值，减小振动导致的桥梁损伤。
发明内容
针对桥梁振动控制现有技术存在的缺陷，本发明提出一种桥梁弹簧减振装置，由简支梁系统、弹簧弯矩控制系统两个部分组成。
简支梁系统由梁、固定铰链支座和滚动支座组成。梁左端与固定铰链支座连接，梁左端与滚动支座连接，滚动支座与控制梁连接。弹簧弯矩控制系统由固定端、弹簧控制器和控制梁组成，在控制梁右端处，控制梁与弹簧控制器上端固定连接，弹簧控制器下端与固定端铰接。
弹簧减振器控制的梁振动挠度值为
Figure GDA0002590924170000011
式中，梁振动响应幅值
Figure GDA0002590924170000012
梁振动响应相位
Figure GDA0002590924170000013
梁固有圆频率
Figure GDA0002590924170000014
梁振动阻尼比
Figure GDA0002590924170000015
作用于梁的等效力激励幅值
Figure GDA0002590924170000016
梁的截面面积S＝bh，梁的截面惯性矩I＝bh3/12，w为梁振动挠度，b 为梁的宽度，h为梁的高度，ρ为梁的密度，c为梁的阻尼系数，k为弹簧控制器弹性系数， s为控制梁长度，Ω为集中力激励频率，ω0为梁固有圆频率，t为时间变量，f为作用于桥梁上的激励幅值，a为集中力到固定铰链支座的距离，E为梁的弹性模量，l为梁的长度， x为梁位置坐标，π为圆周率。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.桥梁外伸弹簧减振装置，利用弹簧减振器对桥梁进行弯矩控制，控制器占用空间小，易于安装。
附图说明
图1桥梁控制弹簧减振控制装置示意图。
图中：1、梁，2、集中力，3、控制梁，4、弹簧控制器，5、滚动支座，6、固定铰链支座
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
下面结合附图1对本发明进一步说明：
简支梁系统由梁1、固定铰链支座6和滚动支座5组成。梁1左端与固定铰链支座6连接；梁1左端与滚动支座5连接，滚动支座5与控制梁3连接。自适应弹簧弯矩控制系统由固定端、弹簧控制器4和控制梁3组成。在控制梁3右端处，控制梁3与弹簧控制器4上端固定连接，弹簧控制器4下端与固定端铰接。
梁弹簧减振装置对应的梁1振动挠度值为
Figure GDA0002590924170000021
式中，梁1振动响应幅值
Figure GDA0002590924170000022
梁1振动响应相位
Figure GDA0002590924170000023
梁1固有圆频率
Figure GDA0002590924170000024
梁1振动阻尼比
Figure GDA0002590924170000025
作用于梁1的等效力激励幅值
Figure GDA0002590924170000026
梁1的截面面积S＝bh，梁1的截面惯性矩I＝bh3/12，w为梁1振动挠度，b为梁1的宽度，h为梁1的高度，ρ为梁1的密度，c为梁1的阻尼系数，k为弹簧控制器4弹性系数，s为控制梁3长度，Ω为集中力2激励频率，ω0为梁1固有圆频率， t为时间变量，f为作用于梁1上的激励幅值，a为集中力2到固定铰链支座6的距离，E为梁1的弹性模量，l为梁1的长度，x为梁1位置坐标，π为圆周率。
算例1：
梁1的宽度b为0.5m，梁1的高度h为0.04m，梁的密度ρ为为7800kg/m3，梁1的阻尼系数c为100Ns/m，弹簧控制器4弹性系数k为5*105N/m，控制梁3长度s为2m，集中力2激励频率Ω为25rad/s，作用于桥梁1上的激励幅值f为5*104N，E为梁1的弹性模量 200GPa，l为桥梁1的长度10m，x为桥梁1位置坐标5m。计算可得弹簧减振器减振后梁1 的振动幅值为0.0054m，未加弹簧减振器减振控制的梁1振动幅值为0.0278m，减振幅度为 0.0117m，减振幅度为53.85％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换以及改进，均应包含在本发明所述的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种梁弹簧减振装置，梁弹簧减振装置由简支梁系统、弹簧弯矩控制系统两部分组成；简支梁系统由梁(1)、固定铰链支座(6)和滚动支座(5)组成；梁(1)左端与固定铰链支座(6)连接；梁(1)右端与滚动支座(5)连接，滚动支座(5)与控制梁(3)连接；弹簧弯矩控制系统由固定端、弹簧控制器(4)和控制梁(3)组成；在控制梁(3)右端处，控制梁(3)与弹簧控制器(4)上端固定连接，弹簧控制器(4)下端与固定端铰接；
梁弹簧减振装置对应的梁(1)振动挠度值为
Figure FDA0002590924230000011
；
式中，梁(1)振动响应幅值
Figure FDA0002590924230000012
梁(1)振动响应相位
Figure FDA0002590924230000013
梁(1)固有圆频率
Figure FDA0002590924230000014
梁(1)振动阻尼比
Figure FDA0002590924230000015
作用于梁(1)的等效力激励幅值
Figure FDA0002590924230000016
梁(1)的截面面积S＝bh，梁(1)的截面惯性矩I＝bh3/12，w为梁(1)振动挠度，b为梁(1)的宽度，h为梁(1)的高度，ρ为梁1的密度，c为梁(1)的阻尼系数，k为弹簧控制器(4)弹性系数，s为控制梁(3)长度，Ω为集中力(2)激励频率，t为时间变量，f为作用于梁(1)上的激励幅值，a为集中力(2)到固定铰链支座(6)的距离，E为梁(1)的弹性模量，I为梁(1)的截面惯性矩，l为梁(1)的长度，x为梁(1)位置坐标，π为圆周率。
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