CN110374010B - 一种斜拉索临时减振的施工装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种斜拉索临时减振的施工装置及其使用方法，包括固连在桥面上的底座、扣接在底座上的花篮螺栓、螺纹连接在花篮螺栓上方的阻尼器、扣接在阻尼器上的钢丝绳和套接在斜拉索上的索夹，钢丝绳一端与索夹铰接，其中，阻尼器包括壳体、剪切橡胶、长螺杆和弹簧，剪切橡胶置于壳体内，剪切橡胶一端与长螺杆一端固连，长螺杆另一端伸出壳体外与花篮螺栓螺纹连接；剪切橡胶另一端与弹簧一端相连，弹簧另一端与壳体固连，本发明具有采用临时减振装置对斜拉索施工过程中进行有效约束，从而达到斜拉索减振的目的，从而使斜拉索能够有效抑制斜拉索因风振带来的不利影响的优点。

Description

一种斜拉索临时减振的施工装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工领域，尤其涉及一种斜拉索临时减振的施工装置及其使用方法。

背景技术

平潭海峡公铁两用大桥是我国第一座跨海峡公铁两用大桥。海峡大桥不同于以往建设的海湾桥，其建设所面临的风大、浪高、涌激、强台风、复杂地质等恶劣条件，尤其平潭海峡是世界上著名的三大风暴海域之一，给大桥施工带来了巨大挑战和超高风险。本桥为国内在跨海峡桥梁领域的首次尝试，无论是环境的恶劣程度，还是所面临的技术挑战和施工风险都远超国内已建成或在建的其他跨海湾桥梁。平潭海峡公铁两用大桥是世界上第一次在复杂风浪涌环境下建设海峡大桥，建成后将满足海上桥面十级大风(陆地八级风运营)环境下大桥安全运营。

大桥处于施工条件极及恶劣的海洋环境中，工程区域为典型的海洋性季风气候，风向季节性变化明显且稳定，年平均出现过9级风的天数为58天，8级风的天数为115天，7级风的天数为210天，6级风的天数为290天，由于斜拉索具有柔度大、质量轻、阻尼小等特性，使其在风载激励下容易发生涡动，由涡脱产生的大振幅振动易使柔性斜拉索发生疲劳损坏，严重时还会造成拉索失效。除此之外，拉索还可能发生风雨激振、尾流驰振、抖振等。这些风致振动引起拉索中应力的交替变化，造成拉索索股的疲劳以及保护层的破坏，拉索过大的振幅同时也导致队伍施工的不安全感，因此必须进行控制。

目前我国的斜拉桥在施工期间，由于缺少阻尼装置，所采取的主要减振措施为索端辅助索抑振和拉索套管加塞木垫块抑振。

索端辅助索抑振的缺点有以下几点：1、单根辅助索提高主索低阶频率的效果有限，而多根辅助索造价高；2、由于辅助索是刚性结构，在减振时，辅助索与主索连接处承受很大的力，容易损伤连接处的主索PE保护层和连接松动。

拉索套管加塞木垫块抑振的缺点有以下几点：1、随着斜拉索振动次数的增加，振幅的变大，木塞容易出现松动，从而失去减振效果；2、无法保证每根斜拉索木垫块加塞卡紧程度，施工质量与安全不易控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种斜拉索临时减振的施工装置及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种斜拉索临时减振的施工装置及其使用方法，包括固连在桥面上的底座、扣接在底座上的花篮螺栓、螺纹连接在花篮螺栓上方的阻尼器、扣接在阻尼器上的钢丝绳和套接在斜拉索上的索夹，钢丝绳一端与索夹铰接，其中，阻尼器包括壳体、剪切橡胶、长螺杆和弹簧，剪切橡胶置于壳体内，剪切橡胶一端与长螺杆一端固连，长螺杆另一端伸出壳体外与花篮螺栓螺纹连接；剪切橡胶另一端与弹簧一端相连，弹簧另一端与壳体固连。

通过采用上述技术方案，在风载激励下，阻尼器主要通过剪切橡胶的剪切变形能力将斜拉索的振动能量吸收，以实现减振的目的，同时通过压缩弹簧的作用，可以使剪切橡胶自动恢复中位，使剪切橡胶更有效的工作，提高剪切橡胶的使用寿命，从而可以使减振器长时间有效的抑制斜拉索的振动。

作为对本发明的进一步说明，优选地，剪切橡胶为椭圆柱体，剪切橡胶最大外径与最小外径的差值小于等于13mm。

通过采用上述技术方案，可直接提高剪切橡胶在轴线方向的抗形变力，且使剪切橡胶具有极高的弹性，即使遇到十级左右的大风也不会使剪切橡胶被拉断。

作为对本发明的进一步说明，优选地，剪切橡胶两端插接有固定套，固定套一端设有若干层呈波浪状的突起，固定套另一端贯穿剪切橡胶且开设有螺纹孔，其中长螺杆一端与剪切橡胶一侧的固定套螺纹连接，剪切橡胶另一侧的固定套内螺纹连接有连接杆，连接杆与弹簧固连。

通过采用上述技术方案，提高长螺杆和弹簧与剪切橡胶的连接强度，避免在巨大拉力下被拉扯掉。

作为对本发明的进一步说明，优选地，长螺杆位于壳体和花篮螺栓之间螺纹连接有压紧螺母，压紧螺母所处的长螺杆上涂覆有油漆标记。

通过采用上述技术方案，间接的标识剪切橡胶的位置，便于定位。

作为对本发明的进一步说明，优选地，壳体靠近钢丝绳一端固连有吊环，钢丝绳一端绕过吊环并与主绳合并，所述合并端套接有钢丝绳卡头。

通过采用上述技术方案，以起到固定绳头的作用。

作为对本发明的进一步说明，优选地，钢丝绳另一端套接有调节扣，调节扣为U形金属杆，调节扣通过螺栓与索夹铰接。

通过采用上述技术方案，调节扣与索夹铰接，可使钢丝绳长度方向与斜拉索长度方向的夹角可改变，进而可使减震装置能架设在斜拉索的不同位置，提高装置的实用性。

作为对本发明的进一步说明，优选地，钢丝绳合并端上套接有两组钢丝绳卡头，两组钢丝绳卡头之间的两根钢丝绳最大间距为20mm。

通过采用上述技术方案，在风力作用下，钢丝绳会绷直，当钢丝绳出现松动时，则在拉力作用下，两组钢丝绳卡头之间的钢丝绳将合并，不会出现间距，用此简单的结构即可判断钢丝绳是否松动，且最大间距较小，也不会影响钢丝绳对斜拉索的束缚，一举两得。

作为对本发明的进一步说明，优选地，索夹与斜拉索之间插接有PE材质的保护套，保护套厚度介于3mm-6mm之间。

通过采用上述技术方案，避免斜拉索出现磨损而降低结构强度，保障斜拉索具有较长的使用寿命。

本发明一种斜拉索临时减振的施工装置的使用方法，包括以下步骤：

1)安装索夹：按照索夹安装高度现场安装索夹，在索夹与斜拉索之间加塞一层保护套，同时对螺栓施加适当扭矩保证索夹连接质量；

2)花篮螺栓桥面连接：将花篮螺栓下部的挂钩与底座连接，保证连接紧固；

3)连接钢丝绳：在索夹及阻尼器上的吊环之间安装钢丝绳，适当收紧钢丝绳使阻尼器、花篮螺栓与索夹在同一直线上，拧紧钢丝绳卡头；

4)调节花篮螺栓，使钢丝绳绷紧，直至长螺杆上油漆标记与壳体下端面平齐，此时壳体中剪切橡胶刚好处于中位；继续转动压紧螺母，使压紧螺母距离壳体下端面约15mm处停止转动，安装完毕。

作为对本发明的进一步说明，优选地，检查长螺杆上油漆标记是否偏离壳体下端面处，若标记偏差距离过大，调节花篮螺栓，使油漆标记与壳体下端面平齐，以使壳体中剪切橡胶恰好处于中位。

实施本发明的，具有以下有益效果：

1、本发明通过剪切橡胶的剪切变形能力实现减振，同时通过压缩弹簧的作用，可以使剪切橡胶自动恢复中位，从而可以使减振器长时间有效的抑制斜拉索的振动；

2、通过设置椭圆柱体状的剪切橡胶，可有效提高剪切橡胶的受拉能力及结构强度，进而使剪切橡胶在保持牵拉斜拉索的同时又能避免被拉断；

3、通过在索夹与主索之间添加橡胶垫，能够有效避免主索PE保护层受到损伤。

附图说明

图1为本发明的总装效果图；

图2是本发明的阻尼器结构图；

图3是本发明的阻尼器剖面图；

图4是本发明的钢丝绳卡头连接结构图；

图5是本发明的索夹连接结构图。

附图标记说明：

1、底座；2、花篮螺栓；21、挂钩；3、阻尼器；31、壳体；32、剪切橡胶；33、长螺杆；34、弹簧；35、连接杆；36、固定套；37、压紧螺母；4、钢丝绳；41、吊环；42、调节扣；5、索夹；51、保护套；6、斜拉索；7、钢丝绳卡头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种斜拉索临时减振的施工装置及其使用方法，如图1所示，包括固连在桥面上的底座1、扣接在底座1上的花篮螺栓2、螺纹连接在花篮螺栓2上方的阻尼器3、扣接在阻尼器3上的钢丝绳4和套接在斜拉索6上的索夹5，钢丝绳4一端与索夹5铰接，钢丝绳4长度方向与斜拉索6长度方向的夹角小于等于90°。

如图1所示，底座1为钢板焊接成的方形柱体，底座1底端面和顶端面四周均开设有螺栓孔，其中底座1底端面的螺栓孔内间隔插接有若干个螺栓，所述螺栓固连在桥面上，以使底座1与桥面固连；底座1顶端面远离斜拉索6一侧的螺栓孔上放置有板状的连接扣，所述连接扣内开设有圆孔，所述圆孔内扣接有挂钩21，挂钩21远离所述连接扣一端与花篮螺栓2底端螺纹连接，花篮螺栓2顶端与阻尼器3螺纹连接。

如图1所示，利用螺栓将底座1固定在桥面上，且螺栓数量少于螺栓孔的数量，不仅能保证底座1稳定固定底座1，又能节省安装螺栓的工时，一举两得；将所述连接扣安装在底座1远离斜拉索6的一侧，以保证钢丝绳4的长度方向与底座1端面呈锐角，且所述锐角小于等于40°，降低所述连接扣在竖直方向上的分力，避免所述连接扣被拉出底座1外，保证底座1能长时间稳定的固定钢丝绳4，进而能稳定限制斜拉索6的移动。

结合图2、图3，阻尼器3包括壳体31、剪切橡胶32、长螺杆33和弹簧34，壳体31为钢板焊接形成的方形筒，设置壳体31可起到保护剪切橡胶32和弹簧34的作用，避免被空气中的湿气锈蚀；剪切橡胶32为椭圆柱体，剪切橡胶32最大外径与最小外径的差值小于等于13mm，优选地采用9mm或11mm，可使剪切橡胶32抵抗十级大风的拉力；剪切橡胶32置于壳体31内，剪切橡胶32两端插接有钢制回转体状的固定套36，固定套36一端设有若干层呈波浪状的突起，所述突起之间外径各不相同，固定套36另一端贯穿剪切橡胶32且开设有螺纹孔，其中长螺杆33一端与剪切橡胶32底部的固定套36螺纹连接，长螺杆33另一端伸出壳体31外与花篮螺栓2螺纹连接；剪切橡胶32顶端的固定套36内螺纹连接有连接杆35，连接杆35与弹簧34一端固连，弹簧34另一端与壳体31内侧顶端固连，剪切弹簧34和弹簧34的长度方向与钢丝绳4长度方向相同。

结合图2、图3，在风载激励下，阻尼器3主要通过剪切橡胶32的剪切变形能力将斜拉索6的振动能量吸收，以实现减振的目的，同时通过压缩弹簧34的作用，可以使剪切橡胶32自动恢复中位，使剪切橡胶32更有效的工作，提高剪切橡胶32的使用寿命，从而可以使减振器长时间有效的抑制斜拉索6的振动；其中设置椭圆柱体状的剪切橡胶32，利用合理的尺寸配比，可直接提高剪切橡胶32在轴线方向的抗形变力，且使剪切橡胶32具有极高的弹性，即使遇到十级左右的大风也不会使剪切橡胶32被拉断；设置带有尺寸不一突起的固定套36，在使固定套36与剪切橡胶32具有极高的连接强度的同时，提高长螺杆33和弹簧34与剪切橡胶32的连接强度，避免在巨大拉力下被拉扯掉。

结合图1、图2，长螺杆33位于壳体31和花篮螺栓2之间螺纹连接有压紧螺母37，压紧螺母37所处的长螺杆33上涂覆有油漆标记；在施工前进行预算，可得出在钢丝绳被拉紧，且剪切橡胶32位于壳体1中部时，长螺杆33伸出壳体31的长度，则计算后在长螺杆33的相应长度涂覆油漆标记，在施工时只需将压紧螺母37旋至标记处即可，无需拆开壳体31进行观察，起到间接的标识剪切橡胶32的位置的作用，便于定位。

结合图1、图4，壳体31靠近钢丝绳4一端焊接有吊环41，钢丝绳4一端绕过吊环41并与主绳合并，所述合并端套接有钢丝绳卡头7，以起到固定绳头的作用，并且钢丝绳4合并端上套接有两组钢丝绳卡头7，两组钢丝绳卡头7之间的两根钢丝绳4最大间距为20mm，在风力作用下，钢丝绳4会绷直，当钢丝绳4出现松动时，则在拉力作用下，两组钢丝绳卡头7之间的钢丝绳4将合并，不会出现间距，用此简单的结构即可判断钢丝绳4是否松动，且最大间距较小，也不会影响钢丝绳4对斜拉索6的束缚，一举两得。

结合图1、图5，钢丝绳4另一端套接有调节扣42，调节扣42为U形金属杆，调节扣42通过螺栓与索夹5铰接，调节扣42与索夹5铰接，可使钢丝绳4长度方向与斜拉索6长度方向的夹角可改变，进而可使减震装置能架设在斜拉索6的不同位置，提高装置的实用性；索夹5为两片半环状抱箍相互抵接且通过螺栓固定，索夹5与斜拉索6之间插接有PE材质的保护套51，保护套51厚度介于3mm-6mm之间，其中优选的采用5mm厚的保护套51，避免斜拉索6出现磨损而降低结构强度，保障斜拉索6具有较长的使用寿命。

本发明还提供一种斜拉索临时减振的施工装置的使用方法，包括以下步骤：

1)安装索夹5：按照索夹5安装高度现场安装索夹5，在索夹5与斜拉索6之间加塞一层厚度为5mm的保护套51，同时对螺栓施加适当扭矩保证索夹5连接质量；

2)花篮螺栓2桥面连接：将花篮螺栓2下部的挂钩21与底座1连接，保证连接紧固；

3)连接钢丝绳4：在索夹5及阻尼器3上的吊环41之间安装钢丝绳4，适当收紧钢丝绳4使阻尼器3、花篮螺栓2与索夹5在同一直线上，拧紧钢丝绳卡头7；

4)调节花篮螺栓2，使钢丝绳4绷紧，直至长螺杆33上油漆标记与壳体31下端面平齐，此时壳体31中剪切橡胶32刚好处于中位；继续转动压紧螺母37，使压紧螺母37距离壳体31下端面约15mm处停止转动，安装完毕。

5)检查内容及维护：需要检查长螺杆33上油漆标记是否偏离壳体31下端面处，若标记偏差距离过大，调节花篮螺栓2，使油漆标记与壳体31下端面平齐，以使壳体31中剪切橡胶32恰好处于中位。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、减振效果对比：辅助索对下流风向振动作用较小；木塞通过自身变形来减振，但安装位置及加塞卡紧程度限制了减振效果；采用临时阻尼器(含有剪切橡胶圈及压缩弹簧)，比辅助索(钢丝绳)和木塞更敏感，对各种拉索振动都有良好的减振效果，更适用于各种海域气象工况。

2、质量控制对比：采用这种斜拉索临时减振的施工装置，能够简单的通过检查长螺杆上油漆标记来控制调节减振器，比索端辅助索抑振法和拉索套管加塞木垫块抑振法更容易有效得保证施工质量。

3、应用前景：采用这种斜拉索临时减振的施工装置时，其结构简单、操作方便，不仅减振效果有效持久，维护方法简单便捷，提高了作业工效，降低施工成本，而且避免损伤主索PE保护层，具有良好的经济效益和可操作性。内河及海上的斜拉桥施工期间对斜拉索临时减振均可采用此方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种斜拉索临时减振的施工装置，其特征在于，包括固连在桥面上的底座(1)、扣接在底座(1)上的花篮螺栓(2)、螺纹连接在花篮螺栓(2)上方的阻尼器(3)、扣接在阻尼器(3)上的钢丝绳(4)和套接在斜拉索(6)上的索夹(5)，钢丝绳(4)一端与索夹(5)铰接，其中，

阻尼器(3)包括壳体(31)、剪切橡胶(32)、长螺杆(33)和弹簧(34)，剪切橡胶(32)置于壳体(31)内，剪切橡胶(32)为椭圆柱体，剪切橡胶(32)最大外径与最小外径的差值小于等于13mm；剪切橡胶(32)一端与长螺杆(33)一端固连，长螺杆(33)另一端伸出壳体(31)外与花篮螺栓(2)螺纹连接；剪切橡胶(32)另一端与弹簧(34)一端相连，弹簧(34)另一端与壳体(31)固连；剪切橡胶(32)两端插接有固定套(36)，固定套(36)一端设有若干层呈波浪状的突起，固定套(36)另一端贯穿剪切橡胶(32)且开设有螺纹孔，其中长螺杆(33)一端与剪切橡胶(32)一侧的固定套(36)螺纹连接，剪切橡胶(32)另一侧的固定套(36)内螺纹连接有连接杆(35)，连接杆(35)与弹簧(34)固连。

2.根据权利要求1所述的一种斜拉索临时减振的施工装置，其特征在于，长螺杆(33)位于壳体(31)和花篮螺栓(2)之间螺纹连接有压紧螺母(37)，压紧螺母(37)所处的长螺杆(33)上涂覆有油漆标记。

3.根据权利要求1所述的一种斜拉索临时减振的施工装置，其特征在于，壳体(1)靠近钢丝绳(4)一端固连有吊环(41)，钢丝绳(4)一端绕过吊环(41)并与主绳合并，所述合并端套接有钢丝绳卡头(7)。

4.根据权利要求3所述的一种斜拉索临时减振的施工装置，其特征在于，钢丝绳(4)另一端套接有调节扣(42)，调节扣(42)为U形金属杆，调节扣(42)通过螺栓与索夹(5)铰接。

5.根据权利要求4所述的一种斜拉索临时减振的施工装置，其特征在于，钢丝绳(4)合并端上套接有两组钢丝绳卡头(7)，两组钢丝绳卡头(72)之间的两根钢丝绳(4)最大间距为20mm。

6.根据权利要求1所述的一种斜拉索临时减振的施工装置及其使用方法，其特征在于，索夹(5)与斜拉索(6)之间插接有PE材质的保护套(51)，保护套(51)厚度介于3mm-6mm之间。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种斜拉索临时减振的施工装置的使用方法，其特征在于，

1)安装索夹(5)：按照索夹(5)安装高度现场安装索夹(5)，在索夹(5)与斜拉索(6)之间加塞一层保护套(51)，同时对螺栓施加适当扭矩保证索夹(5)连接质量；

2)花篮螺栓(2)桥面连接：将花篮螺栓(2)下部的挂钩(21)与底座(1)连接，保证连接紧固；

3)连接钢丝绳(4)：在索夹(5)及阻尼器(3)上的吊环(41)之间安装钢丝绳(4)，适当收紧钢丝绳(4)使阻尼器(3)、花篮螺栓(2)与索夹(5)在同一直线上，拧紧钢丝绳卡头(7)；

4)调节花篮螺栓(2)，使钢丝绳(4)绷紧，直至长螺杆(33)上油漆标记与壳体(31)下端面平齐，此时壳体(31)中剪切橡胶(32)刚好处于中位；继续转动压紧螺母(37)，使压紧螺母(37)距离壳体(31)下端面约15mm处停止转动，安装完毕。

8.根据权利要求7所述的一种斜拉索临时减振的施工装置的使用方法，其特征在于，检查长螺杆(33)上油漆标记是否偏离壳体(31)下端面处，若标记偏差距离过大，调节花篮螺栓(2)，使油漆标记与壳体(31)下端面平齐，以使壳体(31)中剪切橡胶(32)恰好处于中位。

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