CN112064492A - 一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置及大跨度桥 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁减振技术领域，具体涉及一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置及大跨度桥。该大跨度桥包括:多个间隔设置的桥墩，每个桥墩上均设有横梁；还包括主梁，其设于所有的横梁上。每个桥墩处设有一个或者两个对称设置的主梁竖向减振和纵向阻尼装置，每个装置包括：传力杆，其一端与主梁位于桥墩外的底部转动连接；还包括滑动装置，其包括：滑道，其用于设在横梁上；还包括滑动件，其可滑动地设于滑道内，滑动件与传力杆的另一端转动连接；还包括阻尼器，其一端用于可相对转动地设在横梁上，其另一端与滑动件转动连接。能够解决现有技术中横梁上直接布置竖向阻尼器，会因其端部位移太小，使得竖向阻尼器也无法发挥减振功能的问题。

Description

一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置及大跨度桥

技术领域

本发明涉及桥梁减振技术领域，具体涉及一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置及大跨度桥。

背景技术

随着我国交通的不断发展，车辆荷载的不断增大，各类轻型结构桥型不断涌现，桥梁结构的振动问题日益突出。

桥梁工程中一般在两端支座处布置纵横向阻尼器控制其纵横向的振动。主梁竖向位移控制通常采用调谐质量阻尼器，布置在跨中位移最大处，但其对频率敏感，大跨度桥梁易发生各阶频率的振动，所需调谐质量阻尼器巨大，通常需要专门设置大型阻尼器支撑构件，使得造价昂贵。

但过多的调谐质量阻尼器安装对桥梁承载具有一定的影响，同时安装复杂，造价高。在梁端布置竖向阻尼器因其端部位移太小使得竖向阻尼器也无法发挥减振功能。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置及大跨度桥，能够解决现有技术中横梁上直接布置竖向阻尼器，会因其端部位移太小，使得竖向阻尼器也无法发挥减振功能的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置，包括：

传力杆，其一端用于与主梁位于桥墩外的底部转动连接；

滑动装置，其包括：

-滑道，其用于设在横梁上；

-滑动件，其可滑动地设于所述滑道内，所述滑动件与所述传力杆的另一端转动连接；

阻尼器，其一端用于可相对转动地设在横梁上，其另一端与所述滑动件转动连接。

在上述技术方案的基础上，所述滑道为水平滑道，其包括：

两块相互平行的第一限位板和第二限位板，其中所述第一限位板用于固定设置在所述横梁上；

两块直腹板，其分别设于所述第一限位板和第二限位板的两侧，并且连接所述第一限位板和第二限位板。

在上述技术方案的基础上，所述第二限位板上设有第一上限位槽，且所述传力杆可穿过所述第一上限位槽。

在上述技术方案的基础上，所述滑动件与所述限位板接触的两侧均设有滚珠。

在上述技术方案的基础上，所述滑道为设定曲率滑道，其包括：

两块相互间隔设置的第一曲率板和第二曲率板，其中所述第一曲率板用于固定设置在所述横梁上；

两块曲腹板，其分别设于第一曲率板和第二曲率板，并且连接第一曲率板和第二曲率板。

在上述技术方案的基础上，所述第二曲率板上设有第二上限位槽，且所述传力杆可穿过所述第二上限位槽。

在上述技术方案的基础上，所述传力杆与所述主梁通过球铰A连接；所述滑动件的与所述传力杆通过球铰B连接；所述滑动件与所述阻尼器通过球铰C连接，所述阻尼器通过球铰D设在所述横梁上。

另一方面，本发明还提供一种大跨度桥，包括：

多个间隔设置的桥墩，每个所述桥墩上均设有横梁；

主梁，其设于所有的所述横梁上；

每个所述桥墩处设有一个主梁竖向减振和纵向阻尼装置或者两个对称设置的主梁竖向减振和纵向阻尼装置，每个所述主梁竖向减振和纵向阻尼装置包括：

-传力杆，其一端与主梁位于桥墩外的底部转动连接；

-滑动装置，其包括：滑道，其用于设在横梁上；还包括滑动件，其可滑动地设于所述滑道内，所述滑动件与所述传力杆的另一端转动连接；

-阻尼器，其一端用于可相对转动地设在横梁上，其另一端与所述滑动件转动连接。

在上述技术方案的基础上，所述滑道为水平滑道，其包括：

两块相互平行的第一限位板和第二限位板，其中所述第一限位板固定设置在所述横梁上，所述第二限位板上设有第一上限位槽，且所述传力杆可穿过所述第一上限位槽；

两块直腹板，其分别设于所述第一限位板和第二限位板的两侧，并且连接所述第一限位板和第二限位板。

在上述技术方案的基础上，所述滑道为设定曲率滑道，其包括：

两块相互间隔设置的第一曲率板和第二曲率板，其中所述第一曲率板固定设置在所述横梁上，所述第二曲率板上设有第二上限位槽，且所述传力杆可穿过所述第二上限位槽；

两块曲腹板，其分别设于第一曲率板和第二曲率板，并且连接第一曲率板和第二曲率板。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在大跨度桥上使用该主梁竖向减振和纵向阻尼装置时，若为简支梁，可在桥墩处设置一个主梁竖向减振和纵向阻尼装置，若为连续梁，可在桥墩处对称设置两个主梁竖向减振和纵向阻尼装置。将每个主梁竖向减振和纵向阻尼装置的传力杆1与主梁2位于桥墩3外的底部转动连接，将滑动装置4设在横梁6上，其内的滑动件42一端与传力杆1转动连接，另一端与阻尼器5转动连接。当主梁2发生振动时，可将其受到的振动传力杆1和滑动装置4放大至阻尼器5，使阻尼器5更好的发生减振作用。通过设置传力杆1的外伸长度，可以获得主梁2外端更远的竖向位移，并通过放大传递至阻尼器5，更高效的发挥阻尼器5的减振功能。利用一套阻尼器5同时控制主梁横向和竖向的振动。另外主梁纵向因昼夜温差引起的温度变形，该装置均可发挥作用，该装置还可兼顾重载车辆制动引起的纵向位移控制。将阻尼器5布置方式可直接固定在桥墩3的横梁6上，无需为桥梁竖向控制阻尼器布置额外的支撑结构，如外伸大型牛腿和竖向支座。通过外伸刚臂的形式，可以获得桥墩3外主梁更远处的竖向振幅，并将其有效传递至阻尼器，能更好的发挥阻尼器的减振功能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，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为本发明实施例一和二中主梁竖向减振和纵向阻尼装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一和二中主梁竖向减振和纵向阻尼装置的竖向减振原理示意图；

图3为本发明实施例一和二中主梁竖向减振和纵向阻尼装置的纵向减振原理示意图；

图4为本发明实施例三中主梁竖向减振和纵向阻尼装置的结构示意图；

图5为本发明实施例三中主梁竖向减振和纵向阻尼装置的竖向减振原理示意图；

图6为本发明实施例三中主梁竖向减振和纵向阻尼装置的纵向减振原理示意图；

图7为本发明实施例四中大跨度桥的部分结构示意图。

图中：1、传力杆；2、主梁；3、桥墩；4、滑动装置；41、滑道；42、滑动件；5、阻尼器；6、横梁。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置，包括：传力杆1，其一端用于与主梁2位于桥墩3外的底部转动连接。

该装置还包括滑动装置4，其包括：滑道41，其用于设在横梁6上；还包括滑动件42，其可滑动地设于滑道41内，滑动件42与传力杆1的另一端转动连接。

该装置还包括阻尼器5，其一端用于可相对转动地设在横梁6上，其另一端与滑动件42转动连接。

在使用该主梁竖向减振和纵向阻尼装置时，将传力杆1与主梁2位于桥墩3外的底部转动连接，将滑动装置4设在横梁6上，其内的滑动件42一端与传力杆1转动连接，另一端与阻尼器5转动连接。当主梁2发生振动时，可将其受到的振动传力杆1和滑动装置4放大至阻尼器5，使阻尼器5更好的发生减振作用。通过设置传力杆1的外伸长度，可以获得主梁2外端更远的竖向位移，并通过放大传递至阻尼器5，更高效的发挥阻尼器5的减振功能。利用一套阻尼器5同时控制主梁横向和竖向的振动。另外主梁纵向因昼夜温差引起的温度变形，该装置均可发挥作用，该装置还可兼顾重载车辆制动引起的纵向位移控制。将阻尼器5布置方式可直接固定在桥墩3的横梁6上，无需为桥梁竖向控制阻尼器布置额外的支撑结构，如外伸大型牛腿和竖向支座。通过外伸刚臂的形式，可以获得桥墩3外主梁2更远处的竖向振幅，并将其有效传递至阻尼器，能更好的发挥阻尼器的减振功能。

在本实施例中，滑动装置4设于横梁6的端部，阻尼器5设于横梁6的中部。阻尼器为粘滞阻尼器、油阻尼器、电涡流阻尼器等多种阻尼器结构形式均可达到上述效果。

实施例二

再次参见图1，在实施例一的基础上，滑道41为水平滑道，其包括：两块相互平行的第一限位板和第二限位板，其中第一限位板用于固定设置在横梁6上；还包括两块直腹板，其分别设于第一限位板和第二限位板的两侧，并且连接第一限位板和第二限位板。

在一些可选的实施例中，第二限位板上设有第一上限位槽，且传力杆1可穿过第一上限位槽。

在本实施例中，将第一限位板用固定设置在横梁6的端部，将滑动件42限制在第一限位板和第二限位板以及两块直腹板内，并可在其内滑动，这样的设置操作简单方便，不需要增加额外的辅助装置即可完成安装，并且不会影响主梁2下的通航净空。

在第二限位板上设置可穿过传力杆1的第一上限位槽，在传力杆1的位移很大时，可穿过第一上限位槽，这样的设计可以时传力杆1的设计安装有更大的角度。

在一些可选的实施例中，滑动件42与限位板接触的两侧均设有滚珠。在本实施例中，滑动件42的主体为块状物，在其两侧均设置滚珠，可降低滑动的摩擦力。

如图2所示，为竖向位移的放大原理示意图，传力杆1与主梁2的连接点为A，竖向位移后为点A’，滑动件42与传力杆1的连接点为点B，位移后的点为点B’，根据传力杆1的长度AB保持不变，即AB＝A’B’，AB的倾斜角为α，AB横向投影为l₁，AB竖向投影为l₂，AA’＝v，BB’＝u，可得

可得-2l₁u+u²+2l₂v+v²＝0，由于主梁端部位移很小，u和v相对于l₁和l₂为零，故可直接约去u²和v²，得到

故竖向位移放大倍数n＝cotα。

如图3所示，为纵向位移的放大示意图，可知根据平行四边形准则，u₁＝u₂，可知纵向位移等比例传递至阻尼器，放大倍数为1。

实施例三

参见图4至图6，在实施例一的基础上，滑道41为设定曲率滑道，其包括：

两块相互间隔设置的第一曲率板和第二曲率板，其中第一曲率板用于固定设置在横梁6上；还包括两块曲腹板，其分别设于第一曲率板和第二曲率板，并且连接第一曲率板和第二曲率板。

在一些可选的实施例中，第二曲率板上设有第二上限位槽，且传力杆1可穿过第二上限位槽。

在本实施例中，将第一曲率板固定设置在横梁6的端部，将滑动件42限制在第一曲率板和第二曲率板以及两块曲腹板内，并可在其内滑动，这样的设置操作简单方便，不需要增加额外的辅助装置即可完成安装，并且不会影响主梁2下的通航净空。

在第二曲率板上设置可穿过传力杆1的第二上限位槽，在传力杆1的位移很大时，可穿过第二上限位槽，这样的设计可以时传力杆1的设计安装有更大的角度。

本实施例中，滑动件42即为铰接球，滑动件42与传力杆1的连接点为点B，滑动件42与阻尼器5的铰接点为C点，为同一点。

在一些可选的实施例中，传力杆1与主梁2通过球铰A连接；滑动件42的与传力杆1通过球铰B连接；滑动件42与阻尼器5通过球铰C连接，阻尼器5通过球铰D设在横梁6上。

在在本实施例中，各个转动点采用球铰的方式实现，当然在其他实施例中，也可以采用其他转动连接的方式连接，同样可以达到相同的技术效果。

在实施例一、二和三中，该减振装置均可兼顾待减振件的纵向位移控制，并可适应待减振件的受温度荷载引起的纵向位移，具有同时控制待减振件纵向和竖向位移的功能，并均具有位移放大的作用。阻尼器5可采用油阻尼器、磁流变阻尼器或者电涡流阻尼器等。

实施例四

参见图1、图4和图7，本发明还提供一种大跨度桥，包括：多个间隔设置的桥墩3，每个桥墩3上均设有横梁6；还包括主梁2，其设于所有的横梁6上。

每个桥墩3处设有一个主梁竖向减振和纵向阻尼装置或者两个对称设置的主梁竖向减振和纵向阻尼装置，每个主梁竖向减振和纵向阻尼装置包括：传力杆1，其一端与主梁2位于桥墩3外的底部转动连接；还包括滑动装置4，其包括：滑道41，其用于设在横梁6上；还包括滑动件42，其可滑动地设于滑道41内，滑动件42与传力杆1的另一端转动连接；还包括阻尼器5，其一端用于可相对转动地设在横梁6上，其另一端与滑动件42转动连接。

在大跨度桥上使用该主梁竖向减振和纵向阻尼装置时，若为简支梁，可在桥墩处设置一个主梁竖向减振和纵向阻尼装置，若为连续梁，可在桥墩处对称设置两个主梁竖向减振和纵向阻尼装置。将每个主梁竖向减振和纵向阻尼装置的传力杆1与主梁2位于桥墩3外的底部转动连接，将滑动装置4设在横梁6上，其内的滑动件42一端与传力杆1转动连接，另一端与阻尼器5转动连接。当主梁2发生振动时，可将其受到的振动传力杆1和滑动装置4放大至阻尼器5，使阻尼器5更好的发生减振作用。通过设置传力杆1的外伸长度，可以获得主梁2外端更远的竖向位移，并通过放大传递至阻尼器5，更高效的发挥阻尼器5的减振功能。利用一套阻尼器5同时控制主梁横向和竖向的振动。另外主梁纵向因昼夜温差引起的温度变形，该装置均可发挥作用，该装置还可兼顾重载车辆制动引起的纵向位移控制。将阻尼器5布置方式可直接固定在桥墩3的横梁6上，无需为桥梁竖向控制阻尼器布置额外的支撑结构，如外伸大型牛腿和竖向支座。通过外伸刚臂的形式，可以获得桥墩3外主梁更远处的竖向振幅，并将其有效传递至阻尼器，能更好的发挥阻尼器的减振功能。

在本实施例中，滑动装置4设于横梁6的端部，阻尼器5设于横梁6的中部。阻尼器为粘滞阻尼器、油阻尼器、电涡流阻尼器等多种阻尼器结构形式均可达到上述效果。

实施例五

在实施例四的基础上，滑道41为水平滑道，其包括：

两块相互平行的第一限位板和第二限位板，其中第一限位板固定设置在横梁6上，第二限位板上设有第一上限位槽，且传力杆1可穿过第一上限位槽。

还包括两块直腹板，其分别设于第一限位板和第二限位板的两侧，并且连接第一限位板和第二限位板。

在本实施例中，将第一曲率板固定设置在横梁6的端部，将滑动件42限制在第一曲率板和第二曲率板以及两块曲腹板内，并可在其内滑动，这样的设置操作简单方便，不需要增加额外的辅助装置即可完成安装，并且不会影响主梁2下的通航净空，本例中滑动件42为滑块。

实施例六

在实施例四的基础上，滑道41为设定曲率滑道，其包括：

两块相互间隔设置的第一曲率板和第二曲率板，其中第一曲率板固定设置在横梁6上，第二曲率板上设有第二上限位槽，且传力杆1可穿过第二上限位槽。

两块曲腹板，其分别设于第一曲率板和第二曲率板，并且连接第一曲率板和第二曲率板。

在本实施例中，将第一曲率板固定设置在横梁6的端部，将滑动件42限制在第一曲率板和第二曲率板以及两块曲腹板内，并可在其内滑动，这样的设置操作简单方便，不需要增加额外的辅助装置即可完成安装，并且不会影响主梁2下的通航净空。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置，其特征在于，包括：

传力杆(1)，其一端用于与主梁(2)位于桥墩(3)外的底部转动连接；

滑动装置(4)，其包括：

-滑道(41)，其用于设在横梁(6)上；

-滑动件(42)，其可滑动地设于所述滑道(41)内，所述滑动件(42)与所述传力杆(1)的另一端转动连接；

阻尼器(5)，其一端用于可相对转动地设在横梁(6)上，其另一端与所述滑动件(42)转动连接。

2.如权利要求1所述的一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置，其特征在于，所述滑道(41)为水平滑道，其包括：

两块相互平行的第一限位板和第二限位板，其中所述第一限位板用于固定设置在所述横梁(6)上；

两块直腹板，其分别设于所述第一限位板和第二限位板的两侧，并且连接所述第一限位板和第二限位板。

3.如权利要求2所述的一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置，其特征在于，所述第二限位板上设有第一上限位槽，且所述传力杆(1)可穿过所述第一上限位槽。

4.如权利要求2所述的一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置，其特征在于，所述滑动件(42)与所述限位板接触的两侧均设有滚珠。

5.如权利要求1所述的一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置，其特征在于，所述滑道(41)为设定曲率滑道，其包括：

两块相互间隔设置的第一曲率板和第二曲率板，其中所述第一曲率板用于固定设置在所述横梁(6)上；

两块曲腹板，其分别设于第一曲率板和第二曲率板，并且连接第一曲率板和第二曲率板。

6.如权利要求5所述的一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置，其特征在于，所述第二曲率板上设有第二上限位槽，且所述传力杆(1)可穿过所述第二上限位槽。

7.如权利要求1所述的一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置，其特征在于，所述传力杆(1)与所述主梁(2)通过球铰A连接；所述滑动件(42)的与所述传力杆(1)通过球铰B连接；所述滑动件(42)与所述阻尼器(5)通过球铰C连接，所述阻尼器(5)通过球铰D设在所述横梁(6)上。

8.一种设有如权利要求1所述的一种主梁竖向减振和纵向阻尼装置的大跨度桥，其特征在于，包括：

多个间隔设置的桥墩(3)，每个所述桥墩(3)上均设有横梁(6)；

主梁(2)，其设于所有的所述横梁(6)上；

每个所述桥墩(3)处设有一个主梁竖向减振和纵向阻尼装置或者两个对称设置的主梁竖向减振和纵向阻尼装置，每个所述主梁竖向减振和纵向阻尼装置包括：

-传力杆(1)，其一端与主梁(2)位于桥墩(3)外的底部转动连接；

-滑动装置(4)，其包括：滑道(41)，其用于设在横梁(6)上；还包括滑动件(42)，其可滑动地设于所述滑道(41)内，所述滑动件(42)与所述传力杆(1)的另一端转动连接；

-阻尼器(5)，其一端用于可相对转动地设在横梁(6)上，其另一端与所述滑动件(42)转动连接。

9.如权利要求8所述的一种大跨度桥，其特征在于，所述滑道(41)为水平滑道，其包括：

两块相互平行的第一限位板和第二限位板，其中所述第一限位板固定设置在所述横梁(6)上，所述第二限位板上设有第一上限位槽，且所述传力杆(1)可穿过所述第一上限位槽；

两块直腹板，其分别设于所述第一限位板和第二限位板的两侧，并且连接所述第一限位板和第二限位板。

10.如权利要求8所述的一种大跨度桥，其特征在于，所述滑道(41)为设定曲率滑道，其包括：

两块相互间隔设置的第一曲率板和第二曲率板，其中所述第一曲率板固定设置在所述横梁(6)上，所述第二曲率板上设有第二上限位槽，且所述传力杆(1)可穿过所述第二上限位槽；

两块曲腹板，其分别设于第一曲率板和第二曲率板，并且连接第一曲率板和第二曲率板。

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