CN208009228U - 基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统 - Google Patents
基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统，包括两套吹吸气动力设备、风速风向传感器和控制单元，在箱梁上的前缘和尾缘，沿其展向方向，分别交叉、间隔布置有多个吹气端口与吸气端口，每个前缘的吹、吸气端口通过箱梁内部设置的管道与第一吹吸气动力设备相应的吹吸气端口相连接，每个后缘的吹、吸气端口通过箱梁内部设置的管道与第二吹吸气动力设备相应的吹吸气端口相连接；控制单元控制吹吸气动力设备在迎风侧或背风侧形成吹吸气流，从而在箱梁展向方向形成展向干扰。本实用新型结构简单，能够很好地提高大跨度桥梁钢箱梁的风致振动稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统。
背景技术
对于大跨度桥梁来说，结构风致振动是桥梁设计施工和服役阶段均不能忽略的重要因素，其中涡激振动与颤振最具代表性。1940年塔科马大桥因其明显的钝体外形截面而毁于18m/s风速下的颤振；丹麦大贝尔特海峡大桥则在施工与服役过程中被观测到结构出现了明显的低频竖向涡激振动，严重影响行人行车安全，同时对结构本身也埋下疲劳损伤的隐患，该两个实际案例使得桥梁风致振动控制问题得到广泛重视。目前工程中常用的对大跨度桥梁风致振动的被动控制措施可分为外加机械阻尼控制措施与气动控制措施。外加机械阻尼控制方式是利用桥梁风致振动对结构阻尼敏感性的特点，通过增设外加阻尼器(如调谐质量阻尼器TMD等)提高桥梁结构自身阻尼来降低涡振响应，提升颤振临界风速。这种措施虽然可以有效降低大跨度桥梁箱梁的风荷载敏感性，但其造价相对较高，需要定期维护等问题同样给实际工程带来诸多不便。气动控制措施则是针对箱梁结构与来流之间相互作用的方面加以控制，通过修改结构气动外形来减弱由于流固耦合而带来的风致振动的响应。常用的气动控制方式包括增加箱梁横截面流线型减弱边界层分离的装置如风嘴、整流罩等；通过控制破坏尾流涡结构的装置如导流板等；通过改变结构表面气压分布进而提高结构颤振临界风速的措施如中央开槽、增设中央稳定板等。被动控制措施具有不需要能量输入，合理设计下能够很好的提高大跨桥梁箱梁气动稳定性的优点，然而流固耦合现象是一个非常复杂的过程，传统被动控制措施并不能起到非常高的控制效果。针对这一问题，研究人员把注意力不断转移到主动控制方式，很好的弥补了控制效果差的不足。主动控制措施将控制系统的输出量与结构反应联系起来，提供了一个具有信息反馈特点的闭合系统，能够随着响应不断改变输出量，进而起到大幅度提高控制效果的目的，十分有效地解决外界激励下的结构振动问题，因此得到了工程上的广泛应用。同时主动控制方法也作为结构振动控制热点问题研究至今并不断发展。
实用新型内容
基于以上不足之处，本实用新型的目的在于提供一种基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统，解决了大跨度桥梁箱梁风致涡激振动与颤振的问题。
本实用新型所采用的技术如下：一种基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统，包括两套吹吸气动力设备、风速风向传感器和控制单元，两套吹吸气动力设备、风速风向传感器分别和控制单元电信号连接，其特征在于：在箱梁上的前缘和尾缘，沿其展向方向，分别交叉、间隔布置有多个吹气端口与吸气端口，每个前缘的吹、吸气端口通过箱梁内部设置的管道与第一吹吸气动力设备相应的吹吸气端口相连接，每个后缘的吹、吸气端口通过梁箱内部设置的管道与第二吹吸气动力设备相应的吹吸气端口相连接。
本实用新型还具有如下技术特征：
本实用新型在吹吸气端孔处形成局部虚拟气动外形干扰流场形成展向扰动，破坏了涡振及颤振过程中形成的尾流涡、前缘涡展向涡结构，从而对钢箱梁风致振动起到很好的控制效果。本实用新型结构简单，能够很好地提高大跨度桥梁钢箱梁的风致振动稳定性。
附图说明
图1为基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统结构图；
具体实施方式
下面结合附图举例对本实用新型作进一步说明。
实施例
如图1所示，一种基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统，包括两套吹吸气动力设备3、风速风向传感器5和控制单元4，两套吹吸气动力设备3、风速风向传感器5分别和控制单元4电信号连接，在箱梁上的前缘和尾缘，沿其展向方向，分别交叉、间隔布置有多个吹气端口1与吸气端口2，每个前缘的吹、吸气端口1.2通过箱梁内部设置的管道与第一吹吸气动力设备相应的吹吸气端口相连接，每个后缘的吹、吸气端口通过梁箱内部设置的管道与第二吹吸气动力设备相应的吹吸气端口相连接；风速风向传感器5对桥梁断面来流风的风速和风向的进行测量，控制单元4根据来流风速和方向，确定吹吸气动力设备3产生的吹吸气流的流速，同侧的吹气与吸气流量一致，并控制吹吸气动力设备在迎风侧或背风侧形成吹吸气流，从而在箱梁展向方向形成展向干扰。
当来流风速达到涡振风速时，判断风向为箱梁的迎风侧还是背风侧，控制单元向箱梁背风侧的吹吸气动力设备进行吹吸气，形成流向涡进而破坏尾流旋涡的展向相关性，激发涡振过程中的尾流三维不稳定特性，削弱涡振响应；
当来流风速达到颤振临界风速时，判断风向为箱梁的迎风侧还是背风侧，控制单元向箱梁迎风侧的吹吸气动力设备进行吹吸气，使得前缘形成展向变化形式的气动外形，破坏前缘涡的展向结构，以此提高箱梁结构颤振稳定性。
Claims (1)
1.一种基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统，包括两套吹吸气动力设备、风速风向传感器和控制单元，两套吹吸气动力设备、风速风向传感器分别和控制单元电信号连接，其特征在于：在箱梁上的前缘和尾缘，沿其展向方向，分别交叉、间隔布置有多个吹气端口与吸气端口，每个前缘的吹、吸气端口通过箱梁内部设置的管道与第一吹吸气动力设备相应的吹吸气端口相连接，每个后缘的吹、吸气端口通过梁箱内部设置的管道与第二吹吸气动力设备相应的吹吸气端口相连接。
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| CN201820435060.XU CN208009228U (zh) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | 基于主动吹吸气技术的大跨度桥梁箱梁流动控制系统 |
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Publications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113279995A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-08-20 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 港口大型圆柱形石化储罐吸吹式气动减载控制系统及方法 |
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2018
- 2018-03-29 CN CN201820435060.XU patent/CN208009228U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN113279995B (zh) * | 2021-04-26 | 2023-01-31 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 港口大型圆柱形石化储罐吸吹式气动减载控制系统及方法 |
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