CN115467927A - 一种用于索结构的钢丝绳减振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于索结构的钢丝绳减振装置，包括钢丝绳阻尼器和至少两个第一惯质机构，钢丝绳阻尼器夹持固定在索结构外侧，钢丝绳阻尼器与索结构同轴向设置，当索结构产生振动时，钢丝绳阻尼器能够耗能；每个第一惯质机构具有传动杆和飞轮，传动杆一端沿索结构横向固定于钢丝绳阻尼器侧向，至少两个第一惯质机构的传动杆正交设置，当索结构振动产生沿传动杆轴向上的移动时，传动杆的轴向运动能够转换为飞轮的转动，使得第一惯质机构能够降低钢丝绳阻尼器沿传动杆轴向的正刚度。其能够显著提升钢丝绳阻尼器针对索结构多模态振动的控制效果，从而减小索结构的振动，防止索结构失效威胁桥梁安全和驾驶舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及一种索结构的减振技术领域，特别是一种用于索结构的钢丝绳减振装置。
背景技术
近年来，随着斜拉桥或悬索桥跨度的增大，索结构的长度也在不断增长。大跨度斜拉桥或悬索桥的索结构质量小，阻尼低，在如风雨、桥面振动等外部激励下，极易发生涡激共振、尾流驰振和风雨激振等风致振动现象。索结构的振动会引起索结构端部接头位置出现疲劳现象，造成索结构保护套破裂或耳板开裂，从而加速索结构内钢丝的腐蚀，严重时甚至会导致索结构失效。此外，索结构振动有时也会引起桥面振动，影响驾驶的舒适度和桥梁的安全性。因此，为了保证桥梁的安全运营，必须有效抑制索结构的振动现象。
目前实桥采用的阻尼减振措施主要有安装减振锤、高阻尼橡胶阻尼器、粘滞阻尼器、粘滞剪切型阻尼器等。减振锤措施类似调谐质量阻尼器，通过调整减振锤的设计参数使其固有频率与结构的振动频率接近从而控制结构振动，其构造简单，安装方便。但其主要针对特定阶次的模态有效，单个减振锤对多模态控制效果不够理想。橡胶阻尼器主要是将橡胶圈安装在索结构与护筒之间，利用橡胶的变形挤压来耗散能量，结构简单，安装方便。但橡胶阻尼器可提供的阻尼不如其他类型阻尼器(例如粘滞阻尼器)，减振效果不够理想，尤其对于超长索结构而言。粘滞阻尼器在低阶模态具有较好的阻尼效果，但在高阶模态下索结构阻尼下降明显。同时，由于粘滞阻尼器只能提供轴向阻尼力，一根索结构往往需要布置一对粘滞阻尼器。且粘滞阻尼器机械构造复杂，对微小振动不够敏感，阻尼介质为液体，使用时易发生漏液或渗液现象，造成性能退化，维护成本较高。粘滞剪切型阻尼器通过插板使高粘性体发生反复剪切变形，产生很高的阻尼并耗散能量。在常温下具有较好的阻尼性能，且可同时降低面内、外振动。但粘性剪切型阻尼器阻尼力对环境温度和振动频率较为敏感，在极端温度下的阻尼性能还需进一步研究。
目前鲜有应用于索结构减振的钢丝绳阻尼器，其主要应用于航空、隔震等领域，采用传统的钢丝绳阻尼器只能沿索结构环向安装多个钢丝绳阻尼器，这种组合形式安装复杂，不便维护和更换，且成本较高。且传统的钢丝绳阻尼器相对于其他阻尼器，其对桥梁索结构的高频振动具有很好的抑制作用，但其对低频振动的控制相对于其他阻尼器没有太大的优势。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的钢丝绳阻尼器用于索结构减振时，存在对桥梁索结构的高频振动具有很好的抑制作用，但其对低频振动的控制效果较差的问题，提供一种用于索结构的钢丝绳减振装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于索结构的钢丝绳减振装置，包括钢丝绳阻尼器和至少两个第一惯质机构，所述钢丝绳阻尼器夹持固定在索结构外侧，所述钢丝绳阻尼器与所述索结构同轴向设置，当所述索结构产生振动时，所述钢丝绳阻尼器能够耗能；
每个所述第一惯质机构具有传动杆和飞轮，所述传动杆一端沿所述索结构横向固定于所述钢丝绳阻尼器侧向，至少两个所述第一惯质机构的所述传动杆正交设置，当所述索结构振动产生沿所述传动杆轴向上的移动时，所述传动杆的轴向运动能够转换为所述飞轮的转动，使得所述第一惯质机构能够降低所述钢丝绳阻尼器沿所述传动杆轴向的正刚度。
本方案中，钢丝绳阻尼器可以采用常规方案，其能够与索结构固定在一起，跟随索结构振动一起振动，并利用钢丝绳变形吸收索结构的振动能量，从而减小索结构的振动，防止索结构失效威胁桥梁安全和驾驶舒适性。钢丝绳阻尼器一般对索结构的高阶振动的减振效果较好，而对低阶振动的减振效果较差，本方案通过设置第一惯质机构，并使得两个第一惯质机构的传动杆固定连接在钢丝绳阻尼器外侧，使得当索结构振动产生沿所述传动杆轴向上的移动时，会使得第一惯质机构的传动杆沿其轴向移动，进而将所述传动杆的轴向运动转换为所述飞轮的转动，使得所述第一惯质机构能够降低所述钢丝绳阻尼器沿所述传动杆轴向的正刚度，进而可以消除钢丝绳阻尼器的自身刚度对索结构低阶振动减振效果的折减效果，且当飞轮质量足够时，可实现钢丝绳阻尼器和第一惯质机构整体的负刚度，显著提升钢丝绳阻尼器的低阶振动减振效果；且本方案在钢丝绳阻尼器外侧至少设置两个正交的所述第一惯质机构，使得能够对钢丝绳阻尼器的径向各个方向的正刚度均进行减小，即能够对钢丝绳阻尼器作用于索结构的径向各个方向的低阶振动减振效果进行提升，进而使得钢丝绳阻尼器能够对索结构的高阶振动和低阶振动的减振效果均较好。
优选的，所述钢丝绳阻尼器包括内夹板、外夹板和钢丝绳，所述内夹板位于所述外夹板内侧，所述钢丝绳交错穿设于所述内夹板和所述外夹板形成螺旋段，所述螺旋段沿所述钢丝绳阻尼器周向设置，所述钢丝绳的端部锚固于所述内夹板或所述外夹板。
圆形的钢丝绳阻尼器在任意方向提供的阻尼力相同，可以同时降低索结构面内、面外以及轴向的振动，以及降低安装成本。在钢丝绳阻尼器达到使用年限后，只需进行检修并更换钢丝绳阻尼器，降低全寿命使用成本。
优选的，所述内夹板包括同轴设置的内侧内夹板和内侧外夹板，所述内侧内夹板位于所述内侧外夹板内侧，所述内侧内夹板和所述内侧外夹板沿所述钢丝绳阻尼器周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器径向的螺纹连接孔，所述内侧内夹板和所述内侧外夹板通过螺钉连接，所述内侧内夹板和所述内侧外夹板连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器轴向的绳穿过孔，所述内夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳，所述内夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置；
所述外夹板包括同轴设置的外侧内夹板和外侧外夹板，所述外侧内夹板位于所述外侧外夹板内侧，所述外侧内夹板和所述外侧外夹板沿所述钢丝绳阻尼器周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器径向的螺纹连接孔，所述外侧内夹板和所述外侧外夹板通过螺钉连接，所述外侧内夹板和所述外侧外夹板连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器轴向的绳穿过孔，所述外夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳，所述外夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置。
采用上述结构，钢丝绳穿设方便、安装质量更好，能够便于安装、拆卸和更换，且能够提高安装后的减振能力，稳定性更高。
优选的，所述第一惯质机构还包括滚珠丝杆和固定架，所述固定架内具有圆柱形空腔，所述固定架对应所述圆柱形空腔一端的端面设有与所述圆柱形空腔同轴设置的通过孔，所述滚珠丝杆和所述传动杆均沿所述圆柱形空腔轴向设置，所述滚珠丝杆啮合并套设于所述传动杆的外侧，所述滚珠丝杆位于所述圆柱形空腔内，所述传动杆一端位于所述圆柱形空腔内、另一端穿出所述通过孔，所述圆柱形空腔内还设有轴承和所述飞轮，所述轴承转动套设于所述滚珠丝杆，所述飞轮套设于所述滚珠丝杆，所述飞轮通过第一固定螺栓安装于所述轴承的端面，所述飞轮两端外侧设有止推板，所述止推板能够限制所述飞轮沿所述圆柱形空腔轴向移动。
上述第一惯质机构的结构中，滚珠丝杆、轴承和飞轮是配合在一起的，因为飞轮两端外侧止推板对飞轮的轴向限位，当所述索结构振动产生沿所述传动杆轴向上的移动时，因所述传动杆一端会固定连接在钢丝绳阻尼器侧向，故所述传动杆会沿轴向移动，而滚珠丝杆、轴承和飞轮无法轴向移动，进而在滚珠丝杆和传动杆啮合配合下，滚珠丝杆产生转动，带动轴承和飞轮一起转动，使得所述传动杆的轴向运动转换为所述飞轮的转动，使得所述第一惯质机构能够产生与钢丝绳阻尼器恢复力相反的惯性力，降低所述钢丝绳阻尼器沿所述传动杆轴向的正刚度。
优选的，所述飞轮和所述止推板之间具有放置凹槽，所述放置凹槽内设有滚珠，可以使得飞轮与止推板之间的摩擦接触转变为滚动接触，降低飞轮的摩擦损伤。
优选的，沿每根所述索结构的纵向夹持固定有至少两个所述钢丝绳阻尼器，仅其中一个所述钢丝绳阻尼器侧向连接有所述第一惯质机构。
通过第一惯质机构能够降低钢丝绳阻尼器的正刚度，进而提高钢丝绳阻尼器的低阶振动的减振效果，且为了保证钢丝绳阻尼器针对索结构高阶振动也有较好的减振效果，通过上述方式，并联至少两个所述钢丝绳阻尼器，能够提高钢丝绳阻尼器针对索结构高阶振动的减振效果，使得高阶振动的减振效果更好的同时，虽然对低阶振动的减振效果有些影响，但是仍能够保证对索结构低阶振动的减振效果，以此同时满足索结构低、高阶的减振需求。
优选的，一共正交设有两个所述第一惯质机构，所述圆柱形空腔的直径和所述通过孔的直径均大于对应所述传动杆的外径，所述传动杆能够在所述圆柱形空腔内沿所述圆柱形空腔横向移动；
其中一个所述第一惯质机构的所述传动杆直接连接所述钢丝绳阻尼器侧向，两个所述传动杆正交连接。
采用上述方案，直接将两个第一惯质机构的所述传动杆直接正交连接形成整体，然后再安装至钢丝绳阻尼器侧向，安装方便，且能够更好的对钢丝绳阻尼器周向任一点的径向正刚度进行减小，适应能力更强。
优选的，当所述索结构为单索股时，采用以下两种连接方式：
所述内夹板内侧用于夹持固定于所述索结构，所述外夹板固定于支架上端，所述支架下端固定于桥面，所述第一惯质机构固定于所述支架；或
所述外夹板外侧固定设有索夹具，所述索夹具用于夹持固定于所述索结构，所述内夹板内侧固定于支架上端，所述支架下端固定于桥面，所述第一惯质机构固定于所述支架。
当所述索结构为单索股时，上述方式均能够实现将钢丝绳阻尼器夹持固定在索结构外侧，保证钢丝绳阻尼器的安装效果。且可以根据索结构尺寸，改变索夹具夹孔尺寸或者改变内夹板内侧夹孔尺寸，使得夹孔内壁与索结构外表面贴合，以适应不同直径的索结构。
优选的，当所述索结构为双索股时，所述钢丝绳阻尼器的外侧设有分别对应于两根所述索结构的索夹具，所述索夹具用于夹持固定于对应所述索结构，所述内夹板内侧固定于支架上端，所述支架下端固定于桥面，所述第一惯质机构固定于所述支架上。
采用上述方式，通过钢丝绳阻尼器外侧的两个索夹具夹持固定两根所述索结构，连接方便，占用空间小，且能够将两根索结构通过钢丝绳阻尼器刚性连接起来，协同受力，进一步提高减振效果。
优选的，当所述索结构为矩形阵列排布的四索股时，所有所述钢丝绳阻尼器位于四根所述索结构之间，沿所述索结构横向设置有两个所述钢丝绳阻尼器，横向设置的两个所述钢丝绳阻尼器刚性连接，所有所述钢丝绳阻尼器外侧均设有对应同排或同列的两根所述索结构的索夹具，所述索夹具用于夹持固定于对应所述索结构，所有所述内夹板内侧固定于支架上端，所述支架下端固定于桥面；
沿所述索结构横向设置的两个所述钢丝绳阻尼器对应有两个所述第一惯质机构和一个第二惯质机构；
所述第二惯质机构包括飞轮、滚珠丝杆、固定架和传动杆，所述固定架内具有圆柱形空腔，所述第二惯质机构的所述固定架对应所述圆柱形空腔两端的端面均设有与所述圆柱形空腔同轴设置的通过孔，所述滚珠丝杆和所述传动杆均沿所述圆柱形空腔轴向设置，所述滚珠丝杆啮合并套设于所述传动杆的外侧，所述第二惯质机构的所述传动杆两端穿出对应所述通过孔，所述圆柱形空腔内还设有轴承和所述飞轮，所述轴承转动套设于所述滚珠丝杆，所述飞轮套设于所述滚珠丝杆，所述飞轮通过第一固定螺栓安装于所述轴承的端面，所述飞轮两端外侧设有止推板，所述止推板能够限制所述飞轮沿所述圆柱形空腔轴向移动；
所述第一惯质机构的所述传动杆直接连接对应所述钢丝绳阻尼器且呈平行设置，所述第二惯质机构的所述传动杆两端分别正交连接其余两个所述第一惯质机构的所述传动杆的侧面；所有所述第一惯质机构和所述第二惯质机构均固定于所述支架上，所有所述第一惯质机构和所述第二惯质机构的所述圆柱形空腔的直径和所述通过孔的直径均大于对应所述传动杆的外径，所有所述第一惯质机构和所述第二惯质机构的所述传动杆能够在对应所述圆柱形空腔内沿所述圆柱形空腔横向移动。
采用上述结构，两个沿索结构横向分布在四个索结构之间的钢丝绳阻尼器刚性连接，且每个钢丝绳阻尼器外侧的两个索夹具夹持固定两根所述索结构，连接方便，占用空间小，且能够将四根索结构通过钢丝绳阻尼器刚性连接起来，协同受力，进一步提高减振效果。且沿所述索结构横向设置的两个所述钢丝绳阻尼器只需要对应设置两个所述第一惯质机构和一个第二惯质机构即可保证两个所述钢丝绳阻尼器在周向任一点的径向正刚度的减小，第二惯质机构与第一惯质机构相比，主要在于：第二惯质机构的所述固定架对应所述圆柱形空腔两端的端面均设有与所述圆柱形空腔同轴设置的通过孔，所述第二惯质机构的所述传动杆两端穿出对应所述通过孔所述第二惯质机构的所述传动杆两端分别正交连接其余两个所述第一惯质机构的所述传动杆的侧面，采用上述设置方式，能够减小惯质机构所需数量，减小整体设置空间，使得惯质机构能够正交安装在钢丝绳阻尼器外侧，进而使得两个钢丝绳阻尼器能够安装在四个索结构之间并将四个索结构刚性连接在一起；且能够减小整体的正刚度，使得钢丝绳阻尼器的减振效果更好。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明所述用于索结构的钢丝绳减振装置，钢丝绳阻尼器跟随索结构振动一起振动，并利用钢丝绳变形吸收索结构的振动能量，从而减小索结构的振动，防止索结构失效威胁桥梁安全和驾驶舒适性。钢丝绳阻尼器对索结构的高阶振动的减振效果较好，且通过钢丝绳阻尼器外侧至少固定两个正交的所述第一惯质机构，将所述传动杆的轴向运动转换为所述飞轮的转动，使得能够对钢丝绳阻尼器的径向各个方向的正刚度均进行减小，进而可以消除钢丝绳阻尼器的自身刚度对索结构阻尼性能的折减效果，即能够对钢丝绳阻尼器作用于索结构的径向各个方向的减振效果进行提升，进而使得钢丝绳阻尼器能够对索结构的高阶振动和低阶振动的减振效果均较好。
2、本发明所述用于索结构的钢丝绳减振装置，采用圆形的钢丝绳阻尼器，在任意方向提供的阻尼力相同，可以同时降低索结构面内、面外以及轴向的振动，降低安装成本。且在钢丝绳阻尼器达到使用年限后，只需进行检修并更换钢丝绳阻尼器，降低全寿命使用成本。
3、本发明所述用于索结构的钢丝绳减振装置，由于惯质机构和钢丝绳阻尼器均采用金属部件，耐久性好，不受温度影响，对环境适应性强。相较于传统橡胶阻尼器和油压阻尼器，本方案的阻尼介质主要是钢材，采取适当防腐措施后，耐久性更强，不会发生液体渗漏现象，维护方便，是一种成本低、安装简单、维护方便且减振性能好的索结构减振装置。
附图说明
图1是实施例1中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的结构示意图；
图2是实施例1中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的侧视图；
图3是实施例1中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的俯视图；
图4是钢丝绳阻尼器和第一惯质机构的布置结构示意图；
图5是钢丝绳阻尼器和第一惯质机构的布置平面示意图；
图6是钢丝绳阻尼器的结构示意图；
图7是第一惯质机构的结构示意图(去上壳)；
图8是第一惯质机构的平面示意图(去上壳)；
图9是第一惯质机构的剖视图；
图10是第一惯质机构的内部传动结构示意图；
图11是实施例2中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的结构示意图；
图12是实施例2中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的侧视图；
图13是实施例2中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的俯视图；
图14是实施例3中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的结构示意图；
图15是实施例3中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的其中一侧示意图；
图16是实施例3中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的俯视图；
图17是实施例3中所述用于索结构的钢丝绳减振装置的另一侧示意图；
图18是实施例3中第二惯质机构(41)的平面示意图(去上壳)。
图标：1-支架；101-斜撑；102-竖向主承；103-竖撑；104-横撑；2-索结构；3-钢丝绳阻尼器；4-第一惯质机构；41-第二惯质机构；5-传动杆；6-索夹具；7-内侧内夹板；8-钢丝绳；9-外侧外夹板；10-外侧内夹板；11-内侧外夹板；12-第二固定螺栓；13-螺钉；14-飞轮；15-止推板；16-第一固定螺栓；17-滚珠丝杠；18-固定架；19-限位板；20-固定杆；201-连接杆；21-连接板；22-滚珠；23-圆柱形空腔；24-通过孔；25-轴承。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种用于索结构的钢丝绳减振装置，参见图1-10，包括钢丝绳阻尼器3和至少两个第一惯质机构4，所述钢丝绳阻尼器3夹持固定在索结构2外侧，所述钢丝绳阻尼器3与所述索结构2同轴向设置，当所述索结构2产生振动时，所述钢丝绳阻尼器3能够耗能；
每个所述第一惯质机构4具有传动杆5和飞轮14，所述传动杆5一端沿所述索结构2横向固定于所述钢丝绳阻尼器3侧向，至少两个所述第一惯质机构4的所述传动杆5正交设置，当所述索结构2振动产生沿所述传动杆5轴向上的移动时，所述传动杆5的轴向运动能够转换为所述飞轮14的转动，使得所述第一惯质机构4能够降低所述钢丝绳阻尼器3沿所述传动杆5轴向的正刚度。
本方案中，钢丝绳阻尼器3可以采用常规方案，其能够与索结构2固定在一起，跟随索结构2振动一起振动，并利用钢丝绳8变形吸收索结构2的振动能量，从而减小索结构2的振动，防止索结构2失效威胁桥梁安全和驾驶舒适性。
本实施例提供一种较优的钢丝绳阻尼器3，所述钢丝绳阻尼器3包括内夹板、外夹板和钢丝绳8，所述内夹板位于所述外夹板内侧，所述钢丝绳8交错穿设于所述内夹板和所述外夹板形成螺旋段，所述螺旋段沿所述钢丝绳阻尼器3周向设置，所述钢丝绳8的端部锚固于所述内夹板或所述外夹板。如图3和图6所示，圆形的钢丝绳阻尼器3在任意方向提供的阻尼力相同，可以同时降低索结构2面内、面外以及轴向的振动，以及降低安装成本。在钢丝绳阻尼器3达到使用年限后，只需进行检修并更换钢丝绳阻尼器3，降低全寿命使用成本。本实施例中，所述钢丝绳8由多股钢丝束绕设而成，所述钢丝束由多根钢丝绕设而成。钢丝绳8可通过改变钢丝绳8类型，钢丝绳8绳圈中径，钢丝绳8绳圈间距，钢丝绳8圈数，钢丝绳8直径等组成多种性能的钢丝绳8，以满足不同的减振要求。同时，钢丝可选用不锈钢，来提高钢丝绳8的性能和耐久性。
如图6所示，所述内夹板包括同轴设置的内侧内夹板7和内侧外夹板11，所述内侧内夹板7位于所述内侧外夹板11内侧，所述内侧内夹板7和所述内侧外夹板11沿所述钢丝绳阻尼器3周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器3径向的螺纹连接孔，所述内侧内夹板7和所述内侧外夹板11通过螺钉13连接，所述内侧内夹板7和所述内侧外夹板11连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器3周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器3轴向的绳穿过孔，所述内夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳8，所述内夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置；
所述外夹板包括同轴设置的外侧内夹板10和外侧外夹板9，所述外侧内夹板10位于所述外侧外夹板9内侧，所述外侧内夹板10和所述外侧外夹板9沿所述钢丝绳阻尼器3周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器3径向的螺纹连接孔，所述外侧内夹板10和所述外侧外夹板9通过螺钉13连接，所述外侧内夹板10和所述外侧外夹板9连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器3周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器3轴向的绳穿过孔，所述外夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳8，所述外夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置。
采用上述结构，内侧内夹板7、内侧外夹板11、外侧内夹板10和外侧外夹板9均是在周向上对分成两半，两半对接组成环形，如图5所示，采用这种结构形式，主要在内侧内夹板7用于夹持固定索结构2或支架1时，安装方便。且从图5可以看出，内侧内夹板7、内侧外夹板11、外侧内夹板10和外侧外夹板9在周向上的对接缝是在一个平面的，能够方便加工和安装。其中，所述外侧内夹板10和所述外侧外夹板9通过螺钉13连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器3周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器3轴向的绳穿过孔，所述内侧内夹板7和所述内侧外夹板11通过螺钉13连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器3周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器3轴向的绳穿过孔，使得能够先将内侧内夹板7和所述内侧外夹板11分开，外侧内夹板10和所述外侧外夹板9分开，使得钢丝绳8穿设方便、安装质量更好，能够便于安装、拆卸和更换，且能够提高安装后的减振能力，稳定性更高。
且本实施例中，钢丝绳8采用两根对应整个钢丝绳阻尼器3，即每根对应周向一半的钢丝绳阻尼器3，使得能够呈螺旋段的方式交错穿设于所述内夹板和所述外夹板，减振效果更好，且便于钢丝绳阻尼器3安装至索结构2外侧。
本实施例中提供一种较优的第一惯质机构4，如图4-图5以及图7-图10，所述第一惯质机构4包括传动杆5、滚珠丝杆17和固定架18，其中固定架18为壳状构造，所述固定架18内具有圆柱形空腔23，用于安装和固定内部的零件，并对内部零件进行保护。如图7-8所示，所述固定架18根据圆柱形空腔23的周向在中部呈上下对分结构，并通过第二固定螺栓12进行连接固定。
所述固定架18对应所述圆柱形空腔23一端的端面设有与所述圆柱形空腔23同轴设置的通过孔24，所述滚珠丝杆17和所述传动杆5均沿所述圆柱形空腔23轴向设置，所述滚珠丝杆17啮合并套设于所述传动杆5的外侧，所述滚珠丝杆17位于所述圆柱形空腔23内，所述传动杆5一端位于所述圆柱形空腔23内、另一端穿出所述通过孔24，如图7-8所示。从图4可以看出，所述传动杆5穿出所述通过孔24后连接所述外侧外夹板9的外侧，且外侧外夹板9的外侧设有索夹具6，索夹具6用于夹持固定在索结构2外侧，故相当于传动杆5与索结构2是间接刚性连接的，这种情况下设置比较方便，且索结构2振动带动传动杆5沿轴向移动量折减较小，故能够更好的降低钢丝绳阻尼器3的正刚度。
如图7-10所示，所述圆柱形空腔23内还设有轴承25和所述飞轮14，所述轴承25转动套设于所述滚珠丝杆17，所述飞轮14套设于所述滚珠丝杆17，所述飞轮14通过第一固定螺栓16安装于所述轴承25的端面，所述飞轮14两端外侧设有止推板15，所述止推板15能够限制所述飞轮14沿所述圆柱形空腔23轴向移动。且所述飞轮14和所述止推板15之间具有放置凹槽，所述放置凹槽内设有滚珠22，可以使得飞轮14与止推板15之间的摩擦接触转变为滚动接触，降低飞轮14的摩擦损伤。两个限位板19固定在传动杆5螺纹外的两端上，限制滚珠丝杆17的运动，避免脱空。
且第一惯质机构4的上下两侧还分别设有沿所述圆柱形空腔23轴向设置的固定杆20，固定杆20通过连接杆201连接支架1。如图4所示，因为中间内侧内夹板7用于夹持支架1，故直接将上下侧固定杆20连接的连接杆201连接在内侧内夹板7上下端，实现与支架1的连接。
上述第一惯质机构4的结构中，滚珠丝杆17、轴承25和飞轮14是配合在一起的，因为飞轮14两端外侧止推板15对飞轮14的轴向限位，当所述索结构2振动产生沿所述传动杆5轴向上的移动时，因所述传动杆5一端会固定连接在钢丝绳阻尼器3侧向，故所述传动杆5会沿轴向移动，而滚珠丝杆17、轴承25和飞轮14无法轴向移动，进而在滚珠丝杆17和传动杆5啮合配合下，滚珠丝杆17产生转动，带动轴承25和飞轮14一起转动，使得所述传动杆5的轴向运动转换为所述飞轮14的转动，使得所述第一惯质机构4能够降低所述钢丝绳阻尼器3沿所述传动杆5轴向的正刚度。
本实施例中，当每个钢丝绳阻尼器3侧向一共正交设有两个所述第一惯质机构4，如图7-图8所示，所述圆柱形空腔23的直径和所述通过孔24的直径均大于对应所述传动杆5的外径，所述传动杆5能够在所述圆柱形空腔23内沿所述圆柱形空腔23横向移动，这种情况下，因为飞轮是套设在传动杆5外侧的，故传动杆5能够横向移动，代表所述圆柱形空腔23的直径大于对应所述飞轮14的外径，所述飞轮14能够在所述圆柱形空腔23内沿所述圆柱形空腔23横向移动；如图4和5所示，其中一个所述第一惯质机构4的所述传动杆5直接连接所述钢丝绳阻尼器3侧向，两个所述传动杆5正交连接。采用上述方案，直接将两个第一惯质机构4的所述传动杆5直接正交连接形成整体，然后再安装至钢丝绳阻尼器3侧向，安装方便，且能够更好的对钢丝绳阻尼器3周向任一点的径向正刚度进行减小，适应能力更强。
第一惯质机构4对钢丝绳阻尼器3的工作原理说明如下：
无第一惯质机构4时，钢丝绳阻尼器3恢复力：Fc＝kc·u，其中，kc为钢丝绳阻尼器3自身刚度，u为传动杆5位移。
当增加第一惯质机构4后，传动杆5运动后，飞轮14转角：
其中，Ld为滚珠丝杠17的导程，即滚珠螺母旋转一周的长度。飞轮14转动时产生的惯性力矩：
其中，m为飞轮14质量，r0为飞轮14内径，r1为飞轮14外径。飞轮14转动时产生的惯性力：
假定u＝sin(ωt)，令
其中ω为索结构振动圆频率，则钢丝绳阻尼器恢复力：Fc＝FI+kc·u＝-meω2u+kdu＝(kd-meω2)u。根据钢丝绳阻尼器恢复力计算公式，第一惯质机构4可以降低钢丝绳阻尼器3的正刚度。且当飞轮14质量足够，即
时，可实现第一惯质机构4和钢丝绳阻尼器3整体的负刚度，显著提升钢丝绳阻尼器3的减振效果。
除外，通过第一惯质机构4能够降低钢丝绳阻尼器3的正刚度，进而提高钢丝绳阻尼器3低阶振动的减振效果，且为了提高钢丝绳阻尼器针3对索结构2多模态的控制效果，本实施例中，通过沿每根所述索结构2的纵向夹持固定有至少两个所述钢丝绳阻尼器3，仅其中一个所述钢丝绳阻尼器3侧向连接有所述第一惯质机构4。即通过并联至少两个所述钢丝绳阻尼器3，能够提高对索结构高阶振动的减振效果，使得高阶振动的减振效果更好的同时，虽然对低阶振动的减振效果有些影响，但是仍能够保证对索结构2的低阶振动减振要求，从而满足索结构低、高阶振动的减振需求。
以下：本实施例以索结构2为单索股进行举例，参见图1-3。其中，钢丝绳阻尼器3、第一惯质机构4均通过支架1支撑于桥面上，使得钢丝绳阻尼器3能够夹持固定在索结构2外侧。图1-3中，支架1包括两根斜撑101、一根竖向主承102、两根竖撑103和六根横撑104，两根斜撑101在平面上夹角约为60°，两根竖撑103对应于竖向主承102上部并与竖向主承102上部在平面上呈三角形布置，竖向主承102和竖撑103之间、两个竖撑103之间共通过六根横撑104连接，形成两个竖向分布的水平三角支撑，竖向主承102下端连接桥面，两个斜撑101上端各连接一个竖撑103侧面、下端连接桥面。通过上述结构，钢丝绳阻尼器3能够夹持固定在竖向主承102的顶部外侧，可以采用以下两种连接方式：
所述内夹板内侧用于夹持固定于所述索结构2，所述外夹板夹持固定于支架1的竖向主承102上端，所述支架1下端固定于桥面，所述第一惯质机构4固定于所述支架1，如通过固定杆20和连接杆201；或
所述外夹板外侧固定设有索夹具6，所述索夹具6用于夹持固定于所述索结构2，所述内夹板内侧的内侧内夹板7固定于支架1的竖向主承102上端，所述支架1下端固定于桥面，所述第一惯质机构4固定于所述支架1，如通过固定杆20和连接杆201。
当所述索结构2为单索股时，上述方式均能够实现将钢丝绳阻尼器3夹持固定在索结构2外侧，保证钢丝绳阻尼器3的安装效果。且可以根据索结构2尺寸，改变索夹具6夹孔尺寸或者改变内夹板内侧夹孔尺寸，使得夹孔内壁与索结构2外表面贴合，以适应不同直径的索结构2。
此外，索夹具6两侧沿长度方向的若干穿孔，用于安装第二固定螺栓12，将钢丝绳阻尼器3夹紧在索结构2上，这样可以保证索结构2沿任一方向振动时，索夹具6与索结构2共同运动，发挥钢丝绳阻尼器3的减振效能。对应的，内侧内夹板7也可以采用相同的方式。
本实施例中，如图1-3所示，外侧外夹板9两侧沿高度方向开设有若干穿孔，用于安装第二固定螺栓12。钢丝绳阻尼器3采用采用内侧内夹板7夹紧在支架1上。所述内侧内夹板7两侧沿高度方向开设有若干穿孔，用于安装第二固定螺栓12。在钢丝绳阻尼器3失效后，可以及时更换，拆卸方便，同时也不需要更换支架1，降低维护成本。
本实施例通过设置第一惯质机构4，并使得两个第一惯质机构4的传动杆5固定连接在钢丝绳阻尼器3外侧，使得当索结构2振动产生沿所述传动杆5轴向上的移动时，会使得第一惯质机构4的传动杆5沿其轴向移动，进而将所述传动杆5的轴向运动转换为所述飞轮14的转动，使得所述第一惯质机构4能够降低所述钢丝绳阻尼器3沿所述传动杆5轴向的正刚度，进而可以消除钢丝绳阻尼器3的自身刚度对索结构2低阶振动减振效果的折减效果，且当飞轮14质量足够时，可实现钢丝绳阻尼器3和第一惯质机构4整体的负刚度，显著提升钢丝绳阻尼器3的低阶振动减振效果；且本方案在钢丝绳阻尼器3外侧至少设置两个正交的所述第一惯质机构4，如图3所示，使得能够对钢丝绳阻尼器3的径向各个方向的正刚度均进行减小，即能够对钢丝绳阻尼器3作用于索结构2的径向各个方向的低阶振动减振效果进行提升，进而使得钢丝绳阻尼器3能够对索结构2的高阶振动和低阶振动的减振效果均较好。
现有情况中，由于索结构2长度的增长，基频也降低，这将使得索结构2在常遇风速下不仅会发生低阶的风雨激振和低阶涡振，发生高阶涡振的概率也越来越高。索结构2发生振动的频率范围更宽，增大了阻尼器的设计难度。若阻尼器的最优参数选取针对低阶模态，参数包括安装位置及阻尼系数等，则该最优参数下索结构2高阶模态的阻尼比会很低，对高阶振动的控制效果不佳。反之，若阻尼器最优参数以高阶模态选取，则索结构2低阶模态的阻尼比也会很低，对低阶振动的控制效果也不佳。因此，为了同时控制索结构2的高阶和低阶振动，可采用多个钢丝绳阻尼器3沿索结构2长度方向布置。本实施例中，钢丝绳阻尼器3可沿索结构2长度方向布置数个，且只对同一索结构2上的其中一个钢丝绳阻尼器3外侧安装第一惯质机构4的情况下，能够采用另外一个或多个未设置第一惯质机构4的钢丝绳阻尼器3对失效模态的阻尼比进行补偿。
实施例2
本实施例提供一种用于索结构的钢丝绳减振装置，其与实施例1不同之处在于，针对索结构2的数量不同，参见图11-13，索结构2为双索股索结构的布置方式。索结构2大幅振动易导致索股间互相碰撞或相对运动与索股的共同大幅摆动或同步运动，索股的碰撞和大幅摆动会使索结构2损伤且索结构2端部接头位置易出现疲劳现象，威胁桥梁安全；索结构2高阶小幅振动容易在索结构2锚固处引起弯曲应力，从而导致索结构2疲劳断裂，威胁桥梁结构的安全。如果采取传统每股索结构2单独布置阻尼器，其成本较高。
当所述索结构2为双索股时，所述钢丝绳阻尼器3的外侧设有分别对应于两根所述索结构2的索夹具6，所述索夹具6用于夹持固定于对应所述索结构2，所述内夹板内侧固定于支架1上端，所述支架1下端固定于桥面，所述第一惯质机构4固定于所述支架1上。
采用上述方式，通过钢丝绳阻尼器3外侧的两个索夹具6夹持固定两根所述索结构2，连接方便，占用空间小，且能够将两根索结构2通过钢丝绳阻尼器3刚性连接起来，协同受力，进一步提高减振效果。
钢丝绳阻尼器3的外夹板将两股索结构2刚性连接，可有效降低索股间的互相碰撞或相对运动，起到类似刚性分隔架的效果。此外，在索结构2实际振动过程中，不将两股索结构2刚性连接时，两者通常不会同步振动，采用传统的每股索结构2单独布置阻尼器，其不仅成本较高，且不能利用双索股吊索振动时存在振幅差的特点。本实施例可以将两股索结构2采用钢丝绳阻尼器3刚性连接后，可以使两股索振幅趋于一致和均匀，能够避免较大振幅阻尼器因振幅过大导致阻尼器疲劳寿命降低，提高其使用年限和耐久性。
本实施例中，外侧外夹板9相比实施例1增加一个索夹具6，通过第二固定螺栓12固定在索结构2上。在单个钢丝绳阻尼器3失效后，可以仅拆卸失效的钢丝绳阻尼器3，其余钢丝绳阻尼器3和配套设施无需更换，降低维护成本。
本实施例中，钢丝绳阻尼器3也可沿索结构2长度方向布置数个，且只对同一索结构2上的其中一个钢丝绳阻尼器3外侧安装第一惯质机构4的情况下，能够采用另外一个或多个未设置第一惯质机构4的钢丝绳阻尼器3对失效模态的阻尼比进行补偿。
如图11所示，支架1的结构与实施例1相似，只是支架1的两根斜撑101位于两根索结构2的同侧。且一共沿索结构2纵向设有两个钢丝绳阻尼器3，两个索结构2通过索夹具6共两个钢丝绳阻尼器3，且其中只有上方的钢丝绳阻尼器3外侧设有第一惯质机构4。钢丝绳阻尼器3、第一惯质机构4的结构、连接方式均可以参考实施例1。
实施例3
本实施例提供一种用于索结构的钢丝绳减振装置，其与实施例1不同之处在于，针对索结构2的数量不同，索结构2为四索股索结构的布置方式。四索股索结构的索股间的气动干扰效应相比双索股索结构更为明显，索股间互相碰撞或相对运动现象也更为显著。采用钢丝绳阻尼器3和第一惯质机构4控制四索股索结构振动时，同样可以起到类似刚性分隔架的效果，有效降低索股间互相碰撞。同时更为充分和均匀的发挥阻尼器的减振效果。
参见图14-17，当所述索结构2为矩形阵列排布的四索股时，所有所述钢丝绳阻尼器3位于四根所述索结构2之间，沿所述索结构2横向设置有两个所述钢丝绳阻尼器3，横向设置的两个所述钢丝绳阻尼器3刚性连接，即相同高度设有两个所述钢丝绳阻尼器3，相同高度的两个钢丝绳阻尼器3之间设有连接板21，连接板21通过第二固定螺栓12连接。在单个钢丝绳阻尼器3失效后，可以仅拆卸失效的钢丝绳阻尼器3，其余钢丝绳阻尼器3和配套设施无需更换，降低维护成本。所有所述钢丝绳阻尼器3外侧均设有对应同排或同列的两根所述索结构2的索夹具6，所述索夹具6用于夹持固定于对应所述索结构2，所有所述内夹板内侧固定于支架1上端，所述支架1下端固定于桥面；
如图14-17所示，支架1包括两根斜撑101、两根竖向主承102、两根竖撑103和八根横撑104，两根竖撑103对应于竖向主承102上部，两根竖撑103、两根竖向主承102均位于四根索结构2之间并在平面上呈菱形布置，两根竖撑103相对设置，两根竖向主承102相对设置，竖向主承102和竖撑103之间、两个竖撑103之间共通过八根横撑104连接形成两个竖向分布的水平菱形支撑，竖向主承102下端连接桥面，两个斜撑101上端各连接一个竖撑103侧面并向外设置、下端连接桥面。通过上述结构，钢丝绳阻尼器3的内侧内夹板7能够稳定夹持固定在竖向主承102的顶部外侧。
本实施例中，沿所述索结构2横向设置的两个所述钢丝绳阻尼器3对应有两个所述第一惯质机构4和一个第二惯质机构41；第二惯质机构41与第一惯质机构4结构相似，作用相似，区别主要在于：第二惯质机构41的所述固定架18对应所述圆柱形空腔23两端的端面均设有与所述圆柱形空腔23同轴设置的通过孔24，所述第二惯质机构41的所述传动杆5两端穿出对应所述通过孔24所述第二惯质机构41的所述传动杆5两端分别正交连接其余两个所述第一惯质机构4的所述传动杆5的侧面；
具体的，如图18所示，所述第二惯质机构41包括飞轮14、滚珠丝杆17、固定架18和传动杆5，所述固定架18内具有圆柱形空腔23，所述第二惯质机构41的所述固定架18对应所述圆柱形空腔23两端的端面均设有与所述圆柱形空腔23同轴设置的通过孔24，所述滚珠丝杆17和所述传动杆5均沿所述圆柱形空腔23轴向设置，所述滚珠丝杆17啮合并套设于所述传动杆5的外侧，所述第二惯质机构41的所述传动杆5两端穿出对应所述通过孔24，所述圆柱形空腔23内还设有轴承25和所述飞轮14，所述轴承25转动套设于所述滚珠丝杆17，所述飞轮14套设于所述滚珠丝杆17，所述飞轮14通过第一固定螺栓16安装于所述轴承25的端面，所述飞轮14两端外侧设有止推板15，所述止推板15能够限制所述飞轮14沿所述圆柱形空腔23轴向移动；
所述第一惯质机构4的所述传动杆5直接连接对应所述钢丝绳阻尼器3且呈平行设置，所述第二惯质机构41的所述传动杆5两端分别正交连接其余两个所述第一惯质机构4的所述传动杆5的侧面；所有所述第一惯质机构4和所述第二惯质机构41均固定于所述支架1上，所有所述第一惯质机构4和所述第二惯质机构41的所述圆柱形空腔23的直径和所述通过孔24的直径均大于对应所述传动杆5的外径，所有所述第一惯质机构4和所述第二惯质机构41的所述传动杆5能够在对应所述圆柱形空腔23内沿所述圆柱形空腔23横向移动，对应的，所有所述第一惯质机构4和所述第二惯质机构41的所述圆柱形空腔23的直径均大于对应所述飞轮14的外径，所有所述第一惯质机构4和所述第二惯质机构41的所述飞轮14能够在对应所述圆柱形空腔23内沿所述圆柱形空腔23横向移动。
采用上述结构，两个沿索结构2横向分布在四个索结构2之间的钢丝绳阻尼器3刚性连接，且每个钢丝绳阻尼器3外侧的两个索夹具6夹持固定两根所述索结构2，连接方便，占用空间小，且能够将四根索结构2通过钢丝绳阻尼器3刚性连接起来，协同受力，进一步提高减振效果。且沿所述索结构2横向设置的两个所述钢丝绳阻尼器3只需要对应设置两个所述第一惯质机构4和一个第二惯质机构41即可保证两个所述钢丝绳阻尼器3在周向任一点的正刚度的减小，采用上述设置方式，能够减小惯质机构所需数量，减小整体设置空间，使得惯质机构能够正交安装在钢丝绳阻尼器3外侧，进而使得两个钢丝绳阻尼器3能够安装在四个索结构2之间并将四个索结构2刚性连接在一起；且能够减小整体的正刚度，使得钢丝绳阻尼器3的减振效果更好。
本实施例中，钢丝绳阻尼器3也可沿索结构2长度方向布置数个，且只对同一索结构2上的其中一个钢丝绳阻尼器3外侧安装第一惯质机构4的情况下，能够采用另外一个或多个未设置第一惯质机构4的钢丝绳阻尼器3对失效模态的阻尼比进行补偿。如图14所示，在两个高度上分别设置两个钢丝绳阻尼器3。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，包括钢丝绳阻尼器(3)和至少两个第一惯质机构(4)，所述钢丝绳阻尼器(3)夹持固定在索结构(2)外侧，所述钢丝绳阻尼器(3)与所述索结构(2)同轴向设置，当所述索结构(2)产生振动时，所述钢丝绳阻尼器(3)能够耗能；
每个所述第一惯质机构(4)具有传动杆(5)和飞轮(14)，所述传动杆(5)一端沿所述索结构(2)横向固定于所述钢丝绳阻尼器(3)侧向，至少两个所述第一惯质机构(4)的所述传动杆(5)正交设置，当所述索结构(2)振动产生沿所述传动杆(5)轴向上的移动时，所述传动杆(5)的轴向运动能够转换为所述飞轮(14)的转动，使得所述第一惯质机构(4)能够降低所述钢丝绳阻尼器(3)沿所述传动杆(5)轴向的正刚度。
2.根据权利要求1所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，所述钢丝绳阻尼器(3)包括内夹板、外夹板和钢丝绳(8)，所述内夹板位于所述外夹板内侧，所述钢丝绳(8)交错穿设于所述内夹板和所述外夹板形成螺旋段，所述螺旋段沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向设置，所述钢丝绳(8)的端部锚固于所述内夹板或所述外夹板。
3.根据权利要求2所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，所述内夹板包括同轴设置的内侧内夹板(7)和内侧外夹板(11)，所述内侧内夹板(7)位于所述内侧外夹板(11)内侧，所述内侧内夹板(7)和所述内侧外夹板(11)沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器(3)径向的螺纹连接孔，所述内侧内夹板(7)和所述内侧外夹板(11)通过螺钉(13)连接，所述内侧内夹板(7)和所述内侧外夹板(11)连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器(3)轴向的绳穿过孔，所述内夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳(8)，所述内夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置；
所述外夹板包括同轴设置的外侧内夹板(10)和外侧外夹板(9)，所述外侧内夹板(10)位于所述外侧外夹板(9)内侧，所述外侧内夹板(10)和所述外侧外夹板(9)沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器(3)径向的螺纹连接孔，所述外侧内夹板(10)和所述外侧外夹板(9)通过螺钉(13)连接，所述外侧内夹板(10)和所述外侧外夹板(9)连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器(3)轴向的绳穿过孔，所述外夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳(8)，所述外夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置。
4.根据权利要求2所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，所述第一惯质机构(4)还包括滚珠丝杆(17)和固定架(18)，所述固定架(18)内具有圆柱形空腔(23)，所述固定架(18)对应所述圆柱形空腔(23)一端的端面设有与所述圆柱形空腔(23)同轴设置的通过孔(24)，所述滚珠丝杆(17)和所述传动杆(5)均沿所述圆柱形空腔(23)轴向设置，所述滚珠丝杆(17)啮合并套设于所述传动杆(5)的外侧，所述滚珠丝杆(17)位于所述圆柱形空腔(23)内，所述传动杆(5)一端位于所述圆柱形空腔(23)内、另一端穿出所述通过孔(24)，所述圆柱形空腔(23)内还设有轴承(25)和所述飞轮(14)，所述轴承(25)转动套设于所述滚珠丝杆(17)，所述飞轮(14)套设于所述滚珠丝杆(17)，所述飞轮(14)通过第一固定螺栓(16)安装于所述轴承(25)的端面，所述飞轮(14)两端外侧设有止推板(15)，所述止推板(15)能够限制所述飞轮(14)沿所述圆柱形空腔(23)轴向移动。
5.根据权利要求4所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，所述飞轮(14)和所述止推板(15)之间具有放置凹槽，所述放置凹槽内设有滚珠(22)。
6.根据权利要求4所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，沿每根所述索结构(2)的纵向夹持固定有至少两个所述钢丝绳阻尼器(3)，仅其中一个所述钢丝绳阻尼器(3)侧向连接有所述第一惯质机构(4)。
7.根据权利要求4所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，一共正交设有两个所述第一惯质机构(4)，所述圆柱形空腔(23)的直径和所述通过孔(24)的直径均大于对应所述传动杆(5)的外径，所述传动杆(5)能够在所述圆柱形空腔(23)内沿所述圆柱形空腔(23)横向移动；
其中一个所述第一惯质机构(4)的所述传动杆(5)直接连接所述钢丝绳阻尼器(3)侧向，两个所述传动杆(5)正交连接。
8.根据权利要求2-7任一所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，当所述索结构(2)为单索股时，采用以下两种连接方式：
所述内夹板内侧用于夹持固定于所述索结构(2)，所述外夹板固定于支架(1)上端，所述支架(1)下端固定于桥面，所述第一惯质机构(4)固定于所述支架(1)；或
所述外夹板外侧固定设有索夹具(6)，所述索夹具(6)用于夹持固定于所述索结构(2)，所述内夹板内侧固定于支架(1)上端，所述支架(1)下端固定于桥面，所述第一惯质机构(4)固定于所述支架(1)。
9.根据权利要求2-7任一所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，当所述索结构(2)为双索股时，所述钢丝绳阻尼器(3)的外侧设有分别对应于两根所述索结构(2)的索夹具(6)，所述索夹具(6)用于夹持固定于对应所述索结构(2)，所述内夹板内侧固定于支架(1)上端，所述支架(1)下端固定于桥面，所述第一惯质机构(4)固定于所述支架(1)上。
10.根据权利要求4-6任一所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，当所述索结构(2)为矩形阵列排布的四索股时，所有所述钢丝绳阻尼器(3)位于四根所述索结构(2)之间，沿所述索结构(2)横向设置有两个所述钢丝绳阻尼器(3)，横向设置的两个所述钢丝绳阻尼器(3)刚性连接，所有所述钢丝绳阻尼器(3)外侧均设有对应同排或同列的两根所述索结构(2)的索夹具(6)，所述索夹具(6)用于夹持固定于对应所述索结构(2)，所有所述内夹板内侧固定于支架(1)上端，所述支架(1)下端固定于桥面；
沿所述索结构(2)横向设置的两个所述钢丝绳阻尼器(3)对应有两个所述第一惯质机构(4)和一个第二惯质机构(41)；
所述第二惯质机构(41)包括飞轮(14)、滚珠丝杆(17)、固定架(18)和传动杆(5)，所述固定架(18)内具有圆柱形空腔(23)，所述第二惯质机构(41)的所述固定架(18)对应所述圆柱形空腔(23)两端的端面均设有与所述圆柱形空腔(23)同轴设置的通过孔(24)，所述滚珠丝杆(17)和所述传动杆(5)均沿所述圆柱形空腔(23)轴向设置，所述滚珠丝杆(17)啮合并套设于所述传动杆(5)的外侧，所述第二惯质机构(41)的所述传动杆(5)两端穿出对应所述通过孔(24)，所述圆柱形空腔(23)内还设有轴承(25)和所述飞轮(14)，所述轴承(25)转动套设于所述滚珠丝杆(17)，所述飞轮(14)套设于所述滚珠丝杆(17)，所述飞轮(14)通过第一固定螺栓(16)安装于所述轴承(25)的端面，所述飞轮(14)两端外侧设有止推板(15)，所述止推板(15)能够限制所述飞轮(14)沿所述圆柱形空腔(23)轴向移动；
所述第一惯质机构(4)的所述传动杆(5)直接连接对应所述钢丝绳阻尼器(3)且呈平行设置，所述第二惯质机构(41)的所述传动杆(5)两端分别正交连接其余两个所述第一惯质机构(4)的所述传动杆(5)的侧面；所有所述第一惯质机构(4)和所述第二惯质机构(41)均固定于所述支架(1)上，所有所述第一惯质机构(4)和所述第二惯质机构(41)的所述圆柱形空腔(23)的直径和所述通过孔(24)的直径均大于对应所述传动杆(5)的外径，所有所述第一惯质机构(4)和所述第二惯质机构(41)的所述传动杆(5)能够在对应所述圆柱形空腔(23)内沿所述圆柱形空腔(23)横向移动。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08134836A (ja) * | 1994-11-14 | 1996-05-28 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 斜張橋ケーブルの制振装置 |
| CN101070693A (zh) * | 2006-05-08 | 2007-11-14 | 丁美林 | 内置式空气消能减振阻尼器 |
| CN102730313A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-17 | 无锡市宏源弹性器材有限公司 | 运载平台快速动、静转换机构 |
| CN204325923U (zh) * | 2014-12-10 | 2015-05-13 | 华北水利水电大学 | 一种柔性连接的旋转式永磁直流发电机斜拉索减振装置 |
| CN106012835A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-10-12 | 武汉泽瑞环科技开发有限公司 | 一种基于环向钢丝绳的索结构抗振保护装置 |
| CN106286667A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-01-04 | 河海大学 | 带轴承的电磁阻尼器 |
| CN107022955A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-08-08 | 华北水利水电大学 | 表观质量旋转式电磁阻尼器斜拉索减振装置及设计方法 |
| CN107419945A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-12-01 | 天津大学 | 一种惯性质量阻尼装置 |
-
2022
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08134836A (ja) * | 1994-11-14 | 1996-05-28 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 斜張橋ケーブルの制振装置 |
| CN101070693A (zh) * | 2006-05-08 | 2007-11-14 | 丁美林 | 内置式空气消能减振阻尼器 |
| CN102730313A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-17 | 无锡市宏源弹性器材有限公司 | 运载平台快速动、静转换机构 |
| CN204325923U (zh) * | 2014-12-10 | 2015-05-13 | 华北水利水电大学 | 一种柔性连接的旋转式永磁直流发电机斜拉索减振装置 |
| CN106012835A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-10-12 | 武汉泽瑞环科技开发有限公司 | 一种基于环向钢丝绳的索结构抗振保护装置 |
| CN106286667A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-01-04 | 河海大学 | 带轴承的电磁阻尼器 |
| CN107022955A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-08-08 | 华北水利水电大学 | 表观质量旋转式电磁阻尼器斜拉索减振装置及设计方法 |
| CN107419945A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-12-01 | 天津大学 | 一种惯性质量阻尼装置 |
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