CN113174836B - 一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板及双幅桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板，所述双幅桥包括两个主梁，每个所述主梁均沿顺桥向延伸，两个所述主梁沿横桥向并排设置，两个所述主梁之间具有开槽，所述槽间裙板设置在所述开槽处，所述槽间裙板沿竖直方向延伸。本发明还提供了一种双幅桥。本发明通过将槽间裙板竖向固定在上下游主梁之间，阻止上游梁尾流的漩涡脱落作用于下游梁上，隔离漩涡，减小桥梁断面的竖向激励，从而避免下游梁产生大幅振动的情况，有效降低上下游主梁之间的气动干扰效应，以消除双幅桥涡振，保证行车舒适性和安全性，同时不需要调整主梁断面形式，降低结构成本，且能适用于不同断面的主梁，适用范围广。

Description

一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板及双幅桥

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板及双幅桥。

背景技术

随着设计理论、施工技术和新型材料的不断创新，桥梁结构呈现跨度更大、体系更柔、阻尼更低的发展趋势，风致振动已成为其设计过程中需要考虑的重要因素。大跨桥梁风致振动的主要形式可分为颤振、涡振和抖振。颤振是一种气动弹性失稳现象，表现为高风速下的扭转单自由度或弯扭自由度耦合的发散振动，一旦发生将造成桥梁结构的大幅振动甚至垮塌；抖振是指桥梁在紊流场作用下的随机限幅振动；涡振通常在气流涡脱频率与结构某一阶自振频率接近时才会发生，但其发生的风速和覆盖的结构频率范围很广，自然风环境中极易发生，受气动阻尼的影响，其振动过程兼具强迫振动和自激振动双重特性，表现为一种限幅振动。桥梁结构长期的涡振会导致造成疲劳损伤，同时影响行车安全性和舒适性。近年来国内外多座桥梁先后发生涡振，甚至因为涡振封闭交通，使得涡振控制成为桥梁风工程领域的热点问题。

双幅桥即并排建造的两座桥，双幅桥的设计可以减轻单片梁的吊装重量，将往返车道分离,方便施工，常见于大跨度桥梁的引桥段，许多高速公路或一级公路桥均采用双幅桥设计。由于两座桥间距过近，会产生复杂的气动干扰效应。体现在上游梁的尾流漩涡脱落可能激发下游梁产生涡振，同时下游梁的振动造成的气流扰动又可能带动上游梁发生振动。两者之间形成稳定的涡振现象，且振幅远大于单幅桥梁振动，影响车辆在桥梁上的行车安全和桥梁结构的疲劳特性。

为了提高双幅桥的涡振性能，降低涡振振幅，目前常见的方法就是使用盖板将双幅桥之间的空隙封闭，使它具有整体箱梁的特点以避免涡振。但是以上基于单幅桥梁的涡振控制方式没有真正解决双幅桥梁的气动干扰问题。试验结果表明，双幅桥通常含有两个涡振区间，一个区间由自身断面形态在风作用下形成的稳定漩涡脱落导致，另一个区间由上下游两幅桥牵连运动形成的稳定漩涡脱落导致。以上提及的气动措施仅能够抑制由自身截面形状产生涡脱导致的涡振，而无法切断上下游箱梁相互干扰效应而产生的涡振。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板及双幅桥。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板，所述双幅桥包括两个主梁，每个所述主梁均沿顺桥向延伸，两个所述主梁沿横桥向并排设置，两个所述主梁之间具有开槽，所述槽间裙板设置在所述开槽处，所述槽间裙板沿竖直方向延伸。

作为本发明的进一步改进，所述槽间裙板包括双裙板，所述双裙板安装于两个所述主梁上，所述双裙板竖直向下凸出于所述开槽。

作为本发明的进一步改进，所述槽间裙板包括固定机构、竖直安装于所述固定机构上的单裙板，所述固定机构安装在两个所述主梁之间。

作为本发明的进一步改进，所述双裙板或单裙板上开设有通孔机构。

作为本发明的进一步改进，所述通孔机构包括呈多排分布的多个第一通孔，相邻排第一通孔对齐设置或交错设置。

作为本发明的进一步改进，所述第一通孔呈圆形、方形或三角形。

作为本发明的进一步改进，所述通孔机构包括呈多排分布的多个第二通孔，所述第二通孔沿顺桥向延伸。

作为本发明的进一步改进，所述第二通孔呈矩形或波浪形。

作为本发明的进一步改进，所述双裙板竖直向下凸出于所述开槽的高度为1.26-2.46m。

一种双幅桥，包括上述任意一项所述的槽间裙板。

本发明的有益效果是：

本发明通过将槽间裙板竖向固定在上下游主梁之间，阻止上游梁尾流的漩涡脱落作用于下游梁上，隔离漩涡，减小桥梁断面的竖向激励，从而避免下游梁产生大幅振动的情况，有效降低上下游主梁之间的气动干扰效应，以消除双幅桥涡振，保证行车舒适性和安全性，同时不需要调整主梁断面形式，施工方便，降低结构成本，且能适用于不同断面的主梁，适用范围广。

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，下面将对实施例或现有技术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发明中记载的一些实施例，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为本发明一实施例的结构示意图；

图2为本发明一实施例的主视图；

图3为本发明一实施例的顺桥向裙板与对应的主梁的分解结构示意图；

图4为本发明另一实施例的顺桥向裙板上设置的多排第一通孔对齐设置的结构示意图；

图5为本发明另一实施例的顺桥向裙板上设置的多排第一通孔交错设置的结构示意图；

图6为本发明另一实施例的顺桥向裙板上设置的多排第二通孔的结构示意图；

图7为在上游梁产生漩涡脱落至下游梁的示意图；

图8为本发明一实施例的测试效果图；

图9为本发明另一实施例的单裙板与两个主梁连接的结构示意图；

图中：10、主梁，20、开槽，30、顺桥向裙板，40、螺栓，50、风嘴，60、第一通孔，70、第二通孔，80、第二固定机构，90、单裙板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本申请一实施例提供了一种槽间裙板，用于双幅桥。图1、图2示出了采用本实施例提供的槽间裙板的双幅桥。

请参阅图1、图2，双幅桥包括两个主梁10和槽间裙板，每个主梁10均沿顺桥向延伸，两个主梁10沿横桥向并排设置，两个主梁10之间具有开槽20，槽间裙板设置在开槽20处，槽间裙板沿竖直向延伸，通过槽间裙板隔离漩涡，减小主梁10断面的竖向激励，减小涡振振幅。

在本实施例中，槽间裙板包括双裙板，双裙板包括两个顺桥向裙板30，两个顺桥向裙板30分别安装于两个主梁10上，顺桥向裙板30竖直向下凸出于开槽20，顺桥向裙板30竖直向下凸出于开槽20的高度设为d。

进一步地，两个顺桥向裙板30分别与两个主梁10栓接，实现顺桥向裙板30与主梁10的稳固连接，顺桥向裙板30与对应的主梁10连为一体，避免顺桥向裙板30与主梁10的相对移动。具体而言，请参阅图3，每个主梁10的内侧均设置有至少一排安装孔101，通过多个螺栓40穿过顺桥向裙板30旋入多个安装孔101内，使得顺桥向裙板30紧固在主梁10上。优选螺栓40为高强度螺栓。顺桥向裙板30本身的高度可以根据需要进行选择，也可以设置多排安装孔101，通过调整顺桥向裙板30使其与不同位置的安装孔101配合，从而调整顺桥向裙板30工作的高度d，以保证顺桥向裙板30在风荷载作用下实现更好的风致振动控制效果。

可以理解的是，在其他实施例中，顺桥向裙板30可以与主梁10焊接或铆接。在其他实施例中，顺桥向裙板30可以包括多个顺桥向裙板本体，多个顺桥向裙板本体沿顺桥向间隔设置。

在本实施例中，顺桥向裙板30呈实心的矩形。

优选每个主梁10的外侧均设置有风嘴50，使得主梁10断面更具有流线型，提高涡振性能，降低涡振振幅。

在其他实施例中，如图4所示，每个顺桥向裙板30上开设有通孔机构，能够降低气动力的展向相关性，进一步减小涡振振幅。具体地，通孔机构包括呈多排分布的多个第一通孔60，相邻排第一通孔60对齐设置。更具体地，第一通孔60呈圆形，但并不局限于圆形，也可以为方形或三角形。可以理解的是，相邻排第一通孔60并不局限于对齐设置，也可以交错设置，如图5所示。

在其他实施例中，如图6所示，通孔机构包括呈多排分布的多个第二通孔70，第二通孔70沿顺桥向延伸。具体地，第二通孔70呈矩形，但并不局限于矩形，也可以为波浪形。

在一具体实施例中，主梁10为六边形箱梁断面。可以理解的是，主梁10并不局限于六边形箱梁断面，还可以适用于无风嘴箱梁断面、带挑臂的箱梁断面、π形断面，适用性强。另外，顺桥向裙板30对应不同的主梁断面时，通过调整顺桥向裙板30工作的高度d、位置、形状来达到双幅桥梁涡振控制目的。

顺桥向裙板30应具有耐候性，具有更好的抗腐蚀性能，减少后期维护成本。

两个主梁10的其中一个为上游梁，另一个为下游梁。本发明将两个顺桥向裙板30设置在双幅桥之间，可以使得图7所示漩涡脱落现象消失，两个顺桥向裙板30可以有效阻止上游梁在分离点产生漩涡脱落至下游梁上对下游梁产生的周期性作用力，减小双幅桥风致振动振幅。通过在顺桥向裙板30上设置第一通孔60或第二通孔70，可以使得主梁10纵向受到低展向相关性的气动力，以进一步减小涡振振幅。

本发明对梁高h为4m的主梁10的顺桥向裙板30工作的不同高度进行了测试，顺桥向裙板30工作的高度d分别设定为1.26m、1.86m、2.16m、2.46m，测试结果如图8所示。

从试验图8中可以看出，在开槽20处设置两个顺桥向裙板30，能够大幅度降低双幅桥梁的上下游风致振动，几乎已经完全消除涡振，效果显著。

图9示出了采用另一实施例提供的槽间裙板的双幅桥，本实施例与上述实施例的区别在于：槽间裙板包括固定机构80、竖直安装于固定机构80上的单裙板90，固定机构80安装在两个主梁10之间，在减小涡振振幅的同时能够减少材料使用量，减少工程造价。具体而言，固定机构80包括沿顺桥向设置的两个横杆(图中未示出)，单裙板90固定在两个横杆上。在本实施例中，单裙板90的顶端与主梁10的顶端齐平，单裙板90的底端竖直向下凸出于开槽20。可以理解的是，单裙板90也可以进行调整，比如单裙板90的顶端和底端均位于开槽20内。

通过单裙板90有效阻止上游梁在分离点产生漩涡脱落至下游梁上对下游梁产生的周期性作用力，切断了漩涡的传播，减小双幅桥风致振动振幅。通过在单裙板90上设置第一通孔60或第二通孔70，可以使得主梁10纵向受到低展向相关性的气动力，以进一步减小涡振振幅。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板，所述双幅桥包括两个主梁，每个所述主梁均沿顺桥向延伸，两个所述主梁沿横桥向并排设置，两个所述主梁之间具有开槽，其特征在于，所述槽间裙板设置在所述开槽处，所述槽间裙板沿竖直方向延伸，所述槽间裙板包括双裙板，所述双裙板安装于两个所述主梁上，所述双裙板竖直向下凸出于所述开槽，所述双裙板包括两个顺桥向裙板，两个所述顺桥向裙板分别安装于两个所述主梁上，所述顺桥向裙板竖直向下凸出于所述开槽。

2.根据权利要求1所述的一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板，其特征在于，所述双裙板上开设有通孔机构。

3.根据权利要求2所述的一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板，其特征在于，所述通孔机构包括呈多排分布的多个第一通孔，相邻排第一通孔对齐设置或交错设置。

4.根据权利要求3所述的一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板，其特征在于，所述第一通孔呈圆形、方形或三角形。

5.根据权利要求2所述的一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板，其特征在于，所述通孔机构包括呈多排分布的多个第二通孔，所述第二通孔沿顺桥向延伸。

6.根据权利要求5所述的一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板，其特征在于，所述第二通孔呈矩形或波浪形。

7.根据权利要求1所述的一种提升双幅桥涡振性能的槽间裙板，其特征在于，所述双裙板竖直向下凸出于所述开槽的高度为1.26-2.46m。

8.一种双幅桥，其特征在于，包括如权利要求1-7中任意一项所述的槽间裙板。

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