CN202108000U

CN202108000U - 一种用于斜拉桥的减振辅助索装置及斜拉桥

Info

Publication number: CN202108000U
Application number: CN2011201203984U
Authority: CN
Inventors: 周海俊; 黄鸿宏; 杨夏
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2021-04-21

Abstract

本实用新型涉及一种用于斜拉桥的减振辅助索装置及斜拉桥，该减振辅助索装置包括索扣、套箍、辅助索及锚具，索扣固连在各斜拉主索外部套筒上，套箍固定在索扣上，辅助索由预张拉的形状记忆合金制成，其穿过套箍，并串接在各斜拉主索之间，其一端固定在最长的斜拉主索上，另一端通过可调节锚具固定在斜拉桥的梁体上。由于辅助索由形状记忆合金制成，其具有形状记忆效应、超弹性等优良特性，增强了减振辅助索装置的耗能性能，在外力作用下产生较大变形时具有自恢复能力，同时具有良好的耐久性。辅助索串接在各斜拉主索之间，与斜拉主索形成一个索网结构体系，可以提升拉索振动频率和阻尼，有效抑制拉索在各种外界激励下所导致的振动。

Description

一种用于斜拉桥的减振辅助索装置及斜拉桥

技术领域

本实用新型属于桥梁工程技术领域，尤其涉及一种用于斜拉桥的减振辅助索装置及斜拉桥。

背景技术

斜拉桥是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系；其具有桥塔形式多变、可悬臂施工和美观等优点。随着斜拉桥跨度的不断增大，斜拉索也变得越来越长。作为斜拉桥主要承重构件的斜拉索，具有柔性大、内阻尼低、固有频率分布广等特点，极易在风、风雨和梁塔支承端位移的激励下发生振动。

经过大量的研究，国内外学者发现斜拉索的致振机理非常复杂；可根据激励源的不同把斜拉索的主要振动类型分为两种：一是由风或风雨共同作用引起斜拉索的振动；二是斜拉索支承端在梁塔位移作用下发生的振动。目前，抑制斜拉索振动的主要手段是被动控制，其主要措施包括：一为通过改变斜拉索表面形状以改变斜拉索的气动特性；二为在斜拉索近端部增设被动减振阻尼器。但是由于斜拉索被动减振阻尼器对于长拉索的振动控制仍受到限制，不少结构工程师提倡采用辅助索方法；这种方法的主要手段是将各主要斜拉索相互连接，这样带来的好处是：提高了斜拉索体系整体的刚度，提高了斜拉索各阶振型的广义质量，增加了斜拉索的机械阻尼和气动阻尼，斜拉索振动时各模态间相互耦合。

形状记忆合金是一种兼有感知和驱动功能的新型材料，它与传统材料的区别是具有形状记忆效应和大变形超弹性特性，高阻尼，耗能性能好，能够重复屈服而不产生永久变形，耐久性好等特点；随着研究的深入和成本的降低，研发用于斜拉桥的减振辅助索装置具有很大的潜力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种耗能性能较佳、耐久性好的用于斜拉桥的减振辅助索装置。

本实用新型所要解决的另一个技术问题在于，提供一种斜拉桥，其具有减振性能和耐久性良好的索网结构体系。

对于上述用于斜拉桥的减振辅助索装置，本实用新型是这样得以实现的，其包括索扣、套箍、辅助索及锚具，索扣固连在各斜拉主索外部套筒上，套箍固定在索扣上，辅助索由预张拉的形状记忆合金制成，其穿过套箍，并串接在各斜拉主索之间，其一端固定在最长的斜拉主索上，另一端通过可调节锚具固定在斜拉桥的梁体上。

进一步地，相邻的斜拉主索之间的辅助索为两股预张拉的形状记忆合金丝，两股形状记忆合金丝交叉设置于相邻的斜拉主索之间。

进一步地，所述索扣呈圆筒状，其轴线方向与斜拉主索的长度方向平行，套箍沿着索扣的圆周方向延伸设置。

进一步地，所述套箍上设有用于将辅助索锁紧于索扣上的锁紧螺帽。

进一步地，所述可调节锚具包括固定在斜拉桥梁体上的U形连接件及锚头；锚头包括本体部及形成在本体部上的二安装耳，二安装耳套设在U形连接件上；辅助索的一端固定在本体部上。

进一步地，所述可调节锚具进一步包括楔形夹片，本体部上设有用以安装辅助索的安装孔，楔形夹片安装在安装孔内，并将辅助索固定在安装孔内。

进一步地，所述U形连接件包括两个臂部，且每个臂部上均形成有螺纹段；U形连接件的两个臂部穿过安装耳后，通过螺母将U形连接件与锚头组装在一起。

进一步地，所述减振辅助索装置进一步包括固定在斜拉桥梁体上的锚板，锚板上设有用以安装U形连接件的凸环。

进一步地，所述辅助索由镍钛合金、铜基合金或者铁基合金制成。

对于上述一种斜拉桥，本实用新型是这样得以实现的，其包括承压的塔、承弯的梁体及受拉的斜拉索，斜拉索连接在塔与梁体之间，所述斜拉桥还包括上述的减振辅助索装置。

由于上述减振辅助索装置的辅助索由预张拉的形状记忆合金制成，其具有形状记忆效应、超弹性等优良特性，从而可增强减振辅助索装置的耗能性能，在外力作用下产生较大变形时具有自恢复能力，同时具有良好的耐久性。辅助索串接在各斜拉主索之间，与斜拉主索形成一个索网结构体系：一方面，形状记忆合金辅助索减小了斜拉主索的有效长度，从而提升了拉索的振动频率；另一方面，提升了拉索的振动阻尼，可有效抑制拉索在各种外界激励下所导致的振动。再者，上述减振辅助索装置还具有结构简单、施工和维护方便等优点。

附图说明

图1是本实用新型中斜拉桥一较佳实施例的示意图。

图2是本实用新型中减振辅助索装置一较佳实施例的示意图。

图3是图2中索扣与套箍的示意图。

图4是图3中索扣与套箍的侧视示意图。

图5是图3中索扣与套箍的仰视示意图。

图6是图1中可调节锚具的U形连接件的示意图。

图7是图1中可调节锚具的锚头的示意图。

图8是图1中可调节锚具的楔形夹片的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，是本实用新型中斜拉桥的一较佳实施例，该斜拉桥包括承压的塔1、承弯的梁体2、受拉的斜拉主索3及减振辅助索装置4。斜拉主索3连接在塔1与梁体2之间。

减振辅助索装置4包括索扣41、套箍42、预张拉的辅助索43、锚具44及锚固在梁体2上的锚板45。索扣41固连在各斜拉主索3外部套筒(图中未示出)上，其套设在斜拉主索3的外部，在两端与斜拉主索3端部锚固。套箍42固定在索扣41上。辅助索43由形状记忆合金制成，其穿过套箍42，并串接在各斜拉主索3之间，其一端固定在最长的斜拉主索3上，另一端通过锚具44及锚板45固定在斜拉桥的梁体2上。

具体地，请一同参阅图3至图5，每一索扣41大致呈圆筒状，可由两个半圆型结构411对接形成。在本实施例中，两个半圆型结构411为两个半圆型型钢，两个半圆型型钢通过螺栓412对接在一起，可将斜拉主索3外部套筒箍紧。其中，将索扣41安装在斜拉主索3上之后，索扣41的轴线方向与斜拉主索3的轴线方向或长度方向大致平行。换言之，索扣41与斜拉主索3平行设置。

在每一索扣41上都对称固定有两个套箍42，于每一套箍42上分别设有锁紧螺帽421，以将辅助索43锁紧在索扣41上。在本实施例中，两个套箍42沿着索扣41的圆周方向延伸设置，换言之，索扣41的轴线方向与两个套箍42所在的平面大致垂直。这样设置，可保证穿过套箍42的辅助索43所处的平面与斜拉主索3之间相互垂直。

辅助索43可由镍钛合金、铜基合金或者铁基合金等形状记忆合金制成，其中优选镍钛诺合金。相邻的斜拉主索3之间的辅助索43为两股预张拉的形状记忆合金丝，两股形状记忆合金丝交叉设置于相邻的斜拉主索3之间。

请一同参阅图6至图8，可调节锚具44包括U形连接件441、锚头442及楔形夹片443。其中，U形连接件441包括两个臂部4411，且每个臂部4411上均形成有螺纹段。锚头442包括一本体部4421及二安装耳4422。本体部4421上间隔设有二安装孔4423，用以安装固定楔形夹片443和辅助索43。二安装耳4422对称地设置在本体部4421的两侧，用于收容U形连接件441的两个臂部4411。U形连接件441的两个臂部4411穿过安装耳4422后，可通过螺母等将U形连接件441与锚头442组装在一起。楔形夹片443安装在安装孔4423内，用以将辅助索43固定在锚头442上。

锚板45用于将可调节锚具44固定在梁体2上，其上设有一凸环451，用以安装U形连接件441。在使用过程中，可先把锚板45锚固于梁体2上，再把U形连接件441穿过锚板45上的凸环451，然后装上锚头442，拧上螺母，将锚头442固定在U形连接件441上，接着穿过辅助索43，最后上楔形夹片443张拉辅助索43。

在将减振辅助索装置4安装在斜拉桥上时，辅助索43安装顺序为从最上面的一条斜拉主索3开始安装，安装好第二条斜拉主索3时应当拉紧辅助索43，即要施加适当的预张力，然后通过锁紧螺帽421锁紧辅助索43，原则上应保证斜拉主索3振动时辅助索43始终处于受拉状态，最后通过可调节锚具44和锚板45锚固于梁体2上。

由于上述减振辅助索装置4的辅助索43由预张拉的形状记忆合金制成，其具有形状记忆效应、超弹性等优良特性，从而可增强减振辅助索装置4的耗能性能，在外力作用下产生较大变形时具有自恢复能力，同时具有良好的耐久性。辅助索43串接在各斜拉主索3之间，与斜拉主索3形成一个索网结构体系：一方面，形状记忆合金辅助索43减小了斜拉主索3的有效长度，从而提升了拉索的振动频率；另一方面，提升了拉索的振动阻尼，可有效抑制拉索在各种外界激励下所导致的振动，如涡激振动、风雨振动、参数振动和线性内部共振。再者，上述减振辅助索装置4还具有结构简单、施工和维护方便等优点。此外，辅助索43交叉串接在各斜拉主索3之间，可进一步提高减振耗能效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于斜拉桥的减振辅助索装置，其特征在于，其包括索扣、套箍、辅助索及锚具，所述索扣固连在各斜拉主索外部套筒上，所述套箍固定在所述索扣上，所述辅助索由预张拉的形状记忆合金制成，其穿过所述套箍，并串接在各斜拉主索之间，其一端固定在最长的斜拉主索上，另一端通过所述可调节锚具固定在斜拉桥的梁体上。

2.如权利要求1所述的用于斜拉桥的减振辅助索装置，其特征在于，相邻的斜拉主索之间的辅助索为两股预张拉的形状记忆合金丝，所述的两股形状记忆合金丝交叉设置于相邻的斜拉主索之间。

3.如权利要求1所述的用于斜拉桥的减振辅助索装置，其特征在于，所述索扣呈圆筒状，其轴线方向与斜拉主索的长度方向平行，所述套箍沿着所述索扣的圆周方向延伸设置。

4.如权利要求3所述的用于斜拉桥的减振辅助索装置，其特征在于，所述套箍上设有用于将所述辅助索锁紧于所述索扣上的锁紧螺帽。

5.如权利要求1所述的用于斜拉桥的减振辅助索装置，其特征在于，所述可调节锚具包括固定在斜拉桥梁体上的U形连接件及锚头；所述锚头包括本体部及形成在所述本体部上的二安装耳，所述二安装耳套设在所述U形连接件上；所述辅助索的一端固定在所述本体部上。

6.如权利要求5所述的用于斜拉桥的减振辅助索装置，其特征在于，所述可调节锚具进一步包括楔形夹片，所述本体部上设有用以安装所述辅助索的安装孔，所述楔形夹片安装在所述安装孔内，并将所述辅助索固定在所述安装孔内。

7.如权利要求5所述的用于斜拉桥的减振辅助索装置，其特征在于，所述U形连接件包括两个臂部，且每个臂部上均形成有螺纹段；所述U形连接件的两个臂部穿过所述安装耳后，通过螺母将所述U形连接件与锚头组装在一起。

8.如权利要求5所述的用于斜拉桥的减振辅助索装置，其特征在于，所述减振辅助索装置进一步包括固定在斜拉桥梁体上的锚板，所述锚板上设有用以安装所述U形连接件的凸环。

9.如权利要求1所述的用于斜拉桥的减振辅助索装置，其特征在于，所述辅助索由镍钛合金、铜基合金或者铁基合金制成。

10.一种斜拉桥，包括承压的塔、承弯的梁体及受拉的斜拉索，所述斜拉索连接在所述塔与梁体之间，其特征在于，所述斜拉桥还包括如权利要求1至9中任意一项所述的减振辅助索装置。