CN207633190U - 基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥 - Google Patents
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Abstract
基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥，本实用新型属于桥梁振动控制技术领域，它为了解决现有人行天桥或钢制便桥的固有振动频率容易与行人的激励频率一致，从而引起较大振动的问题。本实用新型实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥包括栏杆、多个气动肌肉、吊篮和空气压缩机，在人行天桥或钢制便桥的桥面上表面两侧分别安设有多个栏杆，在相邻两根栏杆之间设置有横杆或者气动肌肉，且保证每侧桥面上至少有两根栏杆之间设置有气动肌肉形成刚度调节组件，在人行天桥或钢制便桥的桥面下表面设置有空气压缩机，气动肌肉通过导气管与空气压缩机相连。本实用新型利用气动肌肉主动收缩的特性调节桥梁自身的刚度，从而主动控制桥体的振动。
Description
技术领域
本实用新型属于桥梁振动控制技术领域，具体涉及一种基于气动肌肉的钢制便桥或人行天桥主动振动控制结构。
背景技术
桥梁最开始的作用是架设在江河湖海上，使车辆行人等能够顺利通行，为适应现在高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山间、不良地质或满足其他交通而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁一般由上部结构、下部结构和附属构造物组成；桥梁也从最开始的浮桥、石桥、木桥发展到近现代的钢筋混凝土桥、铁桥、钢桥、钢筋混凝土桥、预应力钢筋混凝土桥等。
现在的桥梁除架设在江河湖海上，使车辆行人等能够顺利通行之外，还有架设在车流量大、行人稠密的地段，或者是丁字路口、广场及铁路上面的人行天桥，其中的丁字路口尤为必要，丁字路口是繁忙交通干线的汇合处，属于交通密集区，机动车辆多，种类多样，速度较快，尤其在社会人员上下班的时间段内过街流量激增，人车相拥现象最为严重，容易造成交通阻塞，人行天桥的建立实现了“人车分离”，确保了交通的畅通和交通安全，从一定程度上缓解了交通拥堵问题；此外，人行天桥只允许行人通过，主要用于避免车流和人流平面相交时的冲突，解决了机动车辆与行人过街的冲突现状,改善了区域交通状况，同时也起到了保障人们安全的穿越街道等枢纽，提高了车辆行进过程的速度，减少了交通事故频发的作用。
现有常见的钢制便桥或人工天桥的跨径相对较大，所以会自然的产生一些振动，但不同的桥梁产生的振幅的大小是不同的，这与桥梁自身的刚度有关，而桥梁自身的刚度又与很多因素都存在关系，例如桥梁的跨径、结构形状、材料、施工质量等。一般来说，跨径与刚度成反比，跨径越大，刚度越小；材料与刚度成正比，材料越重，刚度越大。
其中专利CN205676768U中的大跨度空间三向交叉钢结构人字型天桥自振频率较低，其固有振动的频率范围很容易与步行者或跑步者的激励频率一致,会引起较大的振动,给行人以不舒服感和不安全感，且有一定的安全隐患。
专利CN206052524U中所述的改善人行天桥结构基频的加固装置一定程度上提高了结构基频,解决人行天桥结构基频低的问题，但大大增加了成本，且并未针对温度等荷载产生的柱底弯矩效应大，导致基础设计困难的问题提出解决方法；通常情况下，为了保障振动在可接受的范围内，增加其刚度和极限负载与业务量负载的比例，有时还会附加被动阻尼或减震器。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有人行天桥或钢制便桥的固有振动频率容易与行人的激励频率一致，从而引起较大振动的问题，而提供一种基于气动肌肉实现主动振动控制的人行行桥或钢制便桥。
本实用新型基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥包括栏杆、多个气动肌肉、吊篮和空气压缩机，在人行天桥或钢制便桥的桥面上表面两侧分别安设有多个栏杆，在相邻两根栏杆之间设置有横杆或者气动肌肉，且保证每侧桥面上至少有两根栏杆之间设置有气动肌肉形成刚度调节组件，在人行天桥或钢制便桥的桥面下表面设置有吊篮，在吊篮中安装有空气压缩机，气动肌肉通过导气管与空气压缩机相连。
本实用新型利用气动肌肉受气压激励主动收缩的特性，主动控制桥梁的振动，降低桥梁振动引起的安全隐患发生的可能性，起到保护桥梁和桥梁上通过的车辆、行人及货物等的作用，延长桥梁的使用寿命。
本实用新型刚度调节组件中的气动肌肉有两种状态：气动肌肉受气压激励作用时，气动肌肉发生收缩变形，当无气压激励作用时，气动肌肉处于自然状态。当钢制便桥上有行人通过(例步行、奔跑、跳跃)时，行人引起的振动频率大约在1.34～3.75Hz之间，而人行天桥或钢制便桥的固有频率引起的振动频率也在1.34～3.75Hz之间，此时的天桥或便桥固有振动的频率范围极大的可能会与步行者或跑步者的激励频率一致，引起较大的振动，给行人以不舒服感和不安全感，具有一定的安全隐患，这种安全隐患是目前桥梁振动方面最亟待解决的问题。而桥梁的振动与桥梁自身的刚度有很大的关系。
气动肌肉的轻便性和灵活性使其自身具有很高的振动敏感性，气动肌肉的这种高的振动敏感性为解决钢制便桥固有振动的频率范围与步行者或跑步者的激励频率一致引起较大的振动提供了解决方法。利用气动肌肉主动收缩的特性调节桥梁自身的刚度，从而主动控制桥体的振动，在不增加桥梁自身造价的前提下，将桥体在车辆或行人通过时产生的振动缩小到人体感觉不到的范围，即使是在较大激励的作用下，也能相应的降低钢制便桥的振动，起到保护桥梁、延长桥梁使用寿命的作用。
与现有技术相比，本实用新型引入气动肌肉执行机构，由气压控制系统自适应激励气动肌肉的主动收缩，调节桥体的刚度，从而主动控制桥梁的振动，降低钢制便桥的振动频率，起到保护桥梁的作用。
附图说明
图1是刚度调节组件的结构示意图；
图2是基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥的结构示意图；
图3是具体实施方式七中气动肌肉的位置结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥包括栏杆1、多个气动肌肉2、吊篮3和空气压缩机4，在人行天桥或钢制便桥的桥面上表面两侧分别安设有多个栏杆1，在相邻两根栏杆1之间设置有横杆5或者气动肌肉2，且保证每侧桥面上至少有两根栏杆1之间设置有气动肌肉2形成刚度调节组件，在人行天桥或钢制便桥的桥面下表面设置有吊篮3，在吊篮3中安装有空气压缩机4，气动肌肉2通过导气管与空气压缩机4相连。
本实施方式由载荷传感器、电磁阀、空气压缩机组成气压控制系统，气压控制系统实现自适应激励气动肌肉，由气动肌肉的收缩主动控制桥梁的振动，降低钢制便桥由行人、车辆通过或重大灾难发生时引起的振动，调节由行人、车辆通过引起的振动频率到人体感觉不到的范围，调节由重大灾难发生引起的振动频率到对人体或其他财物危害最小的范围内，与此同时起到保护桥梁，延长桥体使用寿命。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的刚度调节组件位于桥体跨度的中距处。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述的刚度调节组件位于桥体跨度的四分之一距处。
本实施方式刚度调节组件的位置结构图如图2所示。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是在导气管上设置有电磁阀。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是在人行天桥或钢制便桥的桥面下表面设置有(振动)速度传感器或者(振动)加速度传感器。
本实施方式中通过速度传感器或者加速度传感器测量桥体振动频率，速度传感器或者加速度传感器通过导线与控制器相连，再利用控制器控制气动肌肉的充放气状态。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是刚度调节组件中的两根栏杆的相对侧面上分别开有插孔1-1，气动肌肉2的两端分别插接在两根栏杆的插孔1-1中，并通过螺栓1-2固定。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是在人行天桥或钢制便桥的桥面左右两侧分别设置有气动肌肉2，气动肌肉2的两端分别通过固定支座6与桥侧面固定连接。
本实施方式气动肌肉的轴向与桥面中轴线平行。
实施例：基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥包括栏杆1、6个气动肌肉2、吊篮3和空气压缩机4，在人行天桥或钢制便桥的桥面上表面两侧分别安设有多个栏杆1，在相邻两根栏杆1之间设置有横杆5或者气动肌肉2，且保证每侧桥面上有两根栏杆1之间设置有气动肌肉2形成刚度调节组件，每侧桥面共设置3组刚度调节组件，在人行天桥或钢制便桥的桥面下表面设置有吊篮3，在吊篮3中安装有空气压缩机4，气动肌肉2通过导气管与空气压缩机4相连。
本实施例以游览区或者景区人行便桥为例，当桥梁跨度为13.05米，桥面板宽度为2米，桥面板材料采用高强度结构钢制成。采用6个气动肌肉进行主动振动控制，直径均为10mm。通过激励气动肌肉使桥面板在振动过程中的初始速度幅值减少30％以上，在4秒内实现速度激荡幅值趋零；通过激励气动肌肉使桥面板在振动过程中的初始加速度幅值减少67％，在12秒内实现加速度激荡幅值趋零；通过不同程度的激励气动肌肉，能够改变施加在便桥结构上的预紧力，改变桥面板结构的固有频率达到20％以上，从而使便桥结构有效的避开行人引起的振动频率。
Claims (7)
1.基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥，其特征在于该基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥包括栏杆(1)、多个气动肌肉(2)、吊篮(3)和空气压缩机(4)，在人行天桥或钢制便桥的桥面上表面两侧分别安设有多个栏杆(1)，在相邻两根栏杆(1)之间设置有横杆(5)或者气动肌肉(2)，且保证每侧桥面上至少有两根栏杆(1)之间设置有气动肌肉(2)形成刚度调节组件，在人行天桥或钢制便桥的桥面下表面设置有吊篮(3)，在吊篮(3)中安装有空气压缩机(4)，气动肌肉(2)通过导气管与空气压缩机(4)相连。
2.根据权利要求1所述的基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥，其特征在于所述的刚度调节组件位于桥体跨度的中距处。
3.根据权利要求1或2所述的基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥，其特征在于所述的刚度调节组件位于桥体跨度的四分之一距处。
4.根据权利要求1所述的基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥，其特征在于在导气管上设置有电磁阀。
5.根据权利要求1所述的基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥，其特征在于在人行天桥或钢制便桥的桥面下表面设置有速度传感器或者加速度传感器。
6.根据权利要求1所述的基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥，其特征在于刚度调节组件中的两根栏杆的相对侧面上分别开有插孔(1-1)，气动肌肉(2)的两端分别插接在两根栏杆的插孔(1-1)中，并通过螺栓(1-2)固定。
7.根据权利要求1所述的基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥，其特征在于在人行天桥或钢制便桥的桥面左右两侧分别设置有气动肌肉(2)，气动肌肉(2)的两端分别通过固定支座(6)与桥侧面固定连接。
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| CN107815954A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-03-20 | 哈尔滨市市政工程设计院 | 基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥 |
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| CN107815954B (zh) * | 2017-12-06 | 2023-11-10 | 哈尔滨市市政工程设计院 | 基于气动肌肉实现主动振动控制的人行天桥或钢制便桥 |
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