CN111945578A - 一种控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器 - Google Patents
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Abstract
一种控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，在传统水箱阻尼器内加设隔板及隔板定位器，无需改变水深，利用隔板定位器可方便快速地调整多块隔板不同间距，以实现水体振动多种目标频率的调整，进而达到控制抖振多种频率成分的目的。本发明的优势：仅需一个水箱，不需改变水深，仅通过隔板定位器调整隔板间距即可快速调整水体目标频率，操作更便利，效率更高；仅需一个水箱，设置多个隔板，即可同时实现多种目标频率，完成了传统方法需要几个不同水箱才能实现的目标，费用更低，实用性更强；隔板可采用刚性波纹防风网，刚度高，质量轻，价格低，振动控制效果优于平板；不必像传统水箱多次调整水深调整频率，减少了工作量，缩短了工期，降低了费用。
Description
技术领域
本发明属于桥梁结构风致振动控制研究技术领域，涉及一种根据桥梁结构振动频率变化及时调整控制系统频率，以最大限度提高控制效率的水箱阻尼器装置。
背景技术
大跨桥梁(斜拉桥和悬索桥)在悬臂施工阶段所受约束少，结构刚度及阻尼都较小，对风荷载作用较为敏感，因而容易产生较大的风致抖振响应。过大的抖振势必对施工造成不利影响，甚至有可能损害施工机械设备、危及施工人员的安全，同时也可能引发桥梁局部疲劳问题。因而，需要对大跨桥梁结构在施工阶段的风致抖振响应进行控制，以策安全。调谐液体阻尼器是一种可以用于桥梁风致抖振的被动耗能减振装置，利用固定水箱内的粘稠水体在晃动过程中产生的动侧力来提供减振作用，具有构造简单、便于安装、费用较低、无需启动装置等优点。水箱中水体振动频率与水箱尺寸和水体深度相关，因此可以通过调整相关参数达到目标振动频率。大跨桥梁施工是动态过程，结构频率会随施工进程的推进发生较大变化。对于传统水箱阻尼器，尺寸一旦确定，只能通过改变水体深度来调整频率，这对于处于施工现场的水箱阻尼器而言，存在两方面主要问题。一方面，需要通过灌水或放水改变水箱水体深度，而水箱体积一般较大，水量也较大，这对于施工过程中的大跨桥梁(较高或跨峡谷无法直接抽水)可能并不方便。另一方面，为了增加水箱水体能量耗散，提高控制效率，水体一般要添加粘稠剂，因此为了避免环境污染，无法直接将水排放在桥下，处理较为麻烦，相关处理费用较高。另外，桥梁风致振动可能有多种卓越频率成分，因此可能需要实现多种控制目标频率。相应地，需要多个水箱，这无疑增加了施工费用和不便。针对传统调水箱阻尼器控制桥梁施工阶段抖振的不足，提出一种水体振动频率能够方便快捷地调整，以适应时变结构频率的动态变化，且可仅用一个水箱同时实现多种水体振动频率目标的水箱阻尼器，具有其相对优势和特色。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对抑制大跨桥梁施工阶段抖振响应的需要，提供一种根据桥梁在不同施工阶段振动频率变化，快速方便调整水体控制系统多种振动频率的水箱阻尼器，来有效弥补传统的水箱阻尼器所面临的不足。
本发明的技术方案：
一种控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，包括水箱1、水体2、隔板3和定位器4；所述的水箱1为顶部无盖的长方体凹槽，保证有足够的强度、刚度及密封性，一般可采用镀锌钢板焊制而成；在水箱1内根据需要注入一定深度的水体2，水体2液面与水箱1顶部留有足够距离，防止水体2振动时溅出水箱1；在水体2中添加粘稠剂，提高水体2振动时的耗能能力，以达到桥梁抖振更好控制效果；为了实现水体2的不同振动频率，需要在水箱1中设置不同间距的隔板3；为了方便调整隔板3的间距，在水箱1侧壁设置若干定位器4，用于定位隔板3；隔板3可以采用镀锌钢板、冲孔板或波纹钢板；定位器4可以采用多种形式，如槽钢、角钢、钢筋和钢管等；隔板3和定位器4保证有足够的强度、刚度；定位器4可以焊接在水箱侧壁和底板，优点是连接相对牢固，缺点是不能移动；定位器4也可以采用可拆卸移动式，优点是可以根据需要临时固定在任意指定位置，缺点是需要采取措施固定；固定式定位器4数量及位置可采用两种方式：一是根据水体2的深度及目标频率需要预先设计计算布置，其优点是布置数量较少，缺点是控制频率数量较少，且不方便根据实际振动情况微幅调整距离；另一种是足够密集地布置，优点是选择余地很大，缺点是数量较多；移动式定位器4数量及位置可以根据需要方便调整；在桥梁不同施工阶段，借助定位器4调整水箱1内的多块隔板3的间距，进而满足调整水体2多种振动频率的需要，以适应时变桥梁结构多种频率的动态变化，实现桥梁多种频率成分抖振的高效控制；如果选择的定位器4有足够好的密封性，隔板3两侧可以设置不同深度的水体2，更便于调整不同的振动频率。
所述的隔板3如果采用波纹钢板，则可在相同抗弯刚度条件下降低钢板的厚度，节省造价。
所述的隔板3如果采用波纹钢板且板上打孔(很多市面上可以方便买到的刚性防风网具有这些特点)，则可增加水体1在隔板3附近的冲击脉动，增加能量的耗散，提高振动控制效率。
所述的定位器4无需具有良好的密封性，因此加工制作方便，费用较低。
所述的定位器4有良好的密封性，隔板3两侧可以设置不同深度的水体2，更便于调整多种目标振动频率。
本发明的有益效果：(1)仅需一个水箱，不需改变液体深度，仅需调整隔板间距即可快速(几分钟)实现水体目标频率的调整，因此操作更为便利，效率更高；(2)仅需一个水箱，设置多个隔板，即可同时实现多种目标频率，完成了传统方法需要几个不同水箱才能实现的目标，有效避免了资源的浪费，费用更低，实用性更强；3)隔板可采用防风网，刚度高，质量轻，价格低，振动控制效果优于平板；(4)不必经常调整水体深度，缩短了振动频率调整时间，减少了人员和机械台班，降低了费用。
附图说明
图1是一种控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器的构造图。
图中：1水箱；2水体；4隔板；4定位器。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施方式，但本发明的实施方式不限于此：
如图1所示，一种控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，包括水箱1、水体2、隔板3和定位器4。所述的水箱1为顶部无盖的长方体凹槽，保证有足够的强度、刚度及密封性；在水箱1内根据需要注入水体2；在水体2中添加粘稠剂，以达到桥梁抖振更好的控制效果；为了实现水体2的不同振动频率，需要在水箱1中设置不同间距的隔板3；为了方便调整隔板3的间距，在水箱1侧壁设置若干定位器4，用于定位隔板3；隔板3和定位器4保证有足够的强度、刚度；在桥梁不同施工阶段，借助定位器4调整水箱1内的多块隔板3的间距，进而满足调整水体2多种振动频率的需要，以适应时变桥梁结构多种频率的动态变化，实现桥梁多种频率成分抖振的高效控制；如果选择的定位器4有足够好的密封性，隔板3两侧可以设置不同深度的水体2，更便于调整不同振动频率。
本发明提供的一种控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，便于安装调试，可以同时满足桥梁不同施工阶段多种频率动态变化条件下的抖振控制需要，方便快捷、实用高效。
以上所述，仅为本发明的较佳实施事例而已，并非对本发明做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本发明的技术方案对上述实施例作出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，其特征在于，该控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器包括水箱(1)、水体(2)、隔板(3)和定位器(4)；
所述的水箱(1)为顶部无盖的长方体凹槽，保证有足够的强度、刚度及密封性；
在水箱(1)内根据需要注入一定深度的水体(2)，水体(2)液面与水箱(1)顶部留有足够距离，防止水体(2)振动时溅出水箱(1)；
在水箱(1)中设置不同间距的隔板(3)，实现水体(2)的不同振动频率；
在水箱(1)侧壁设置若干定位器(4)，用于定位隔板(3)。
2.根据权利要求1所述的控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，其特征在于，
所述的定位器(4)采用槽钢、角钢、钢筋或钢管结构形式，分为固定式定位器(4)和移动式定位器(4)；固定式定位器(4)采用焊接的方式固定，移动式定位器(4)采用可拆卸移动的方式；固定式定位器(4)数量及位置采用两种方式：一是根据水体(2)的深度及目标频率需要预先设计计算布置；另一种是足够密集地布置；移动式定位器(4)数量及位置根据需要方便调整；在桥梁不同施工阶段，借助定位器(4)调整水箱(1)内的多块隔板(3)的间距，进而满足调整水体(2)多种振动频率的需要，以适应时变桥梁结构多种频率的动态变化，实现桥梁多种频率成分抖振的高效控制。
3.根据权利要求1或2所述的控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，其特征在于，所述的水箱(1)采用镀锌钢板焊制而成。
4.根据权利要求1或2所述的控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，其特征在于，在水体(2)中添加粘稠剂，提高水体(2)振动时的耗能能力，以达到桥梁抖振更好控制效果。
5.根据权利要求3所述的控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，其特征在于，在水体(2)中添加粘稠剂，提高水体(2)振动时的耗能能力，以达到桥梁抖振更好控制效果。
6.根据权利要求1、2或5所述的控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，其特征在于，所述的隔板(3)采用镀锌钢板、冲孔板或波纹钢板。
7.根据权利要求3所述的控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，其特征在于，所述的隔板(3)采用镀锌钢板、冲孔板或波纹钢板。
8.根据权利要求4所述的控制桥梁施工期抖振响应的水箱阻尼器，其特征在于，所述的隔板(3)采用镀锌钢板、冲孔板或波纹钢板。
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