CN210163763U - 一种提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造，两个钢箱式主纵梁的外侧面上左右对称地设置有一个风嘴，该风嘴的结构为：由一个沿所述主梁纵向延伸的水平板和一个沿所述立梁纵向延伸斜向板以及主梁的竖向外侧面围合组成一个直角三角形，该斜向板的底端与主梁的底面齐平；上述直角三角形中，另一个直角边的长度D＝(0.15～0.22)*H，式中，H为主梁的高度，水平板与斜向板的夹角α为30°～45°。本实用新型克服了传统整体式风嘴施工难度大、经济性差的的缺点，从根本上抑制或削弱了梁底漩涡的形成，降低了主梁的涡振振幅，增加了桥梁的使用舒适性，保证了钢箱叠合梁的结构安全。具有气动构造自重较轻，施工便利、经济性好等特点。

Description

一种提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造

技术领域

本实用新型涉及桥梁抗风工程领域，尤其涉及宽幅钢箱叠合梁的桥梁涡激振动控制的气动构造。

背景技术

叠合梁断面桥梁自20世纪70年代在原西德问世后，受到了欧美等国的青睐，90年代开始在我国也得到了大规模的应用。依据叠合梁主纵梁的形状，常见的叠合梁可分为钢箱叠合梁(见图1)和I型叠合梁(见图2)。图1中1为主纵梁(钢箱)，2混凝土桥面板，3为悬挑端，4为小纵梁。

从空气动力学的角度来讲，箱型叠合梁断面具有显著的钝体特性，且为半开放截面，为旋涡的产生和发展提供了条件，在风的作用下非常容易发生涡激振动，将会影响桥梁的使用舒适性，严重时甚至会导致桥梁构件疲劳破坏，危及结构安全。因此，如何提高叠合梁断面桥梁的涡激振动性能是该类桥梁抗风设计的关键。本实用新型人通过大量对钢箱叠合梁断面的风洞试验研究发现，该类梁体会发生大幅的竖向涡激振动，严重影响桥梁的正常使用。

现阶段有关叠合梁断面涡激振动措施的研究多集中在两侧主纵梁为I型的主纵梁断面(图 2)，对于两侧为箱型(图1)的断面研究较少。提高钢箱叠合梁断面涡激振动性能的措施主要采用图3中与主纵梁等高的整体式风嘴(两侧剖面部分，即尖角风嘴)来改善主纵梁的气动外形从而提高其涡激振动性能。该类措施存在着对梁体变动大、施工难度高、用钢量大的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题而提供一种气动构造自重轻、施工便利、经济性好，且有效降低主纵梁的涡振振幅，从根本上抑制梁底漩涡形成的提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造。

本实用新型的目的是这样实现的：一种提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造，包括两个钢箱式主纵梁，所述两个钢箱式主纵梁式的外侧面上分别左右对称地设置有一个断面为直角三角形的风嘴，该风嘴的结构为：由一个沿所述主纵梁纵向延伸构成该直角三角形一个直角边的水平板和一个沿所述主纵梁纵向延伸、构成该直角三角形的斜边的斜向板以及构成该直角三角形另一直角边的主纵梁的竖向外侧面围合组成，且该斜向板的底端与主纵梁的底面齐平；上述直角三角形中，另一个直角边的长度即风嘴的高度D＝(0.15～0.22)*H，式中，H为主纵梁的高度，水平板与斜向板的夹角α为30°～45°。

所述两个主纵梁上均设置有悬挑端，且悬挑端从主纵梁外立面向外伸出的水平段长度＞风嘴的水平板的宽度。

所述两个主纵梁之间的宽度即桥的宽度为40m、主纵梁高度H为3.86m时，所述风嘴断面的直角三角形中，D＝0.707m，夹角α角＝45°。

还具有连接在两个主纵梁之上的混凝土桥面板以及设置在该混凝土桥面板下方、用于支撑桥面板的多个小纵梁。

针对现有双箱叠合梁断面主纵梁在较低风速下容易发生大幅的竖向涡激振动的缺陷，本实用新型基于钢箱叠合梁断面气动构造，用以提高钢箱叠合梁断面的涡激振动性能。该气动构造的外形为倒置的直角三角形，安装于钢箱叠合梁主纵梁的外侧，一个直角边与主纵梁外表面连接；底角与主纵梁的底边平齐。利用直角三角形的斜边来改善箱型主纵梁的气动外形。其中，与主纵梁接连的直角边高度B为箱型叠合梁高度H的0.15～0.22倍，三角形气动构造迎风侧内角的角度α为30°～45°。该气动构造可由满足强度及耐久性要求的任意材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型构造克服了传统整体式风嘴施工难度大、经济性差的的缺点。其气动布局从涡激振动的致振根源出发，从根本上抑制或削弱了梁底漩涡的形成，从而降低主纵梁的涡振振幅，增加了桥梁的使用舒适性，保证了流线型箱梁主纵梁的结构安全。相比传统的整体式风嘴，本专利气动构造大大的缩减了气动措施的大小，在保证桥梁正常使用性能的前提下，减轻了附加气动构造的自重，具有节约钢材、施工便利、经济性好、不改变主纵梁受力性能等特点。

附图说明

图1为现有钢箱叠合梁断面斜拉桥标准断面图。

图2为现有双“I”型叠合梁断面斜拉桥标准断面图。

图3为现有叠合梁断面传统涡激振动制振措施。

图4a为本实用新型气动措施布置示意图。

图4b为本实用新型气动措施尺寸及安装位置示意图。

图5a为本实用新型实施案例气动措施布置示意图(单位：mm)。

图5b为本实用新型实施案例气动措施尺寸及安装位置示意图(单位：mm)。

图6为实例原始断面和设置措施后0°攻角竖向涡振振幅对比。

具体实施方式

下面通过具体的实施案例，并结合附图对本实用新型做进一步详细的描述。

图4a、图4b和图5a、图5b示出，一种提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造，包括两个钢箱式主纵梁1，所述两个钢箱式主纵梁1的外侧面上分别左右对称地设置有一个断面为直角三角形的风嘴5，该风嘴5的结构为：由一个沿所述主纵梁1纵向延伸构成该直角三角形一个直角边的水平板和一个沿所述主纵梁1纵向延伸、构成该直角三角形的斜边的斜向板以及构成该直角三角形另一直角边的主纵梁1的竖向外侧面围合组成，且该斜向板的底端与主纵梁1的底面齐平；上述直角三角形中，另一个直角边的长度即风嘴的高度D＝0.15～0.22*H，式中，H为主纵梁1的高度，水平板与斜向板的夹角α为30°～45°。水平板和斜向板均为钢板，焊接在主纵梁上。两个主纵梁1上均设置有悬挑端3，且悬挑端从主纵梁1外立面向外伸出的水平段长度＞风嘴的水平板的宽度。参见图5a，还具有架设在两个主纵梁1之上的混凝土桥面板2以及设置在该混凝土桥面板2下方、用于支撑桥面板的多个小纵梁4。本实用新型的一种具体实施方式为：在某在建宽幅钢箱叠合梁断面两侧箱型主纵梁的外侧安装倒置的直角三角形气动措施来抑制主纵梁的涡激振动。图5b中5代表作为气动措施的直角三角形风嘴，1代表叠合箱梁的主纵梁。本实施案例中两个主纵梁之间宽度 B＝40m，高度H＝3.86m，直角三角形气动措施(即风嘴)高度D＝0.707m，内角α＝45°。在0°风攻角时，原主纵梁断面和安装气动构造后的竖向涡激振动振幅如图6所示，由图中结果可以明显看出该气动构造的制振效果良好。

Claims (4)

1.一种提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造，包括，两个钢箱式主纵梁(1)，其特征在于，所述两个钢箱式主纵梁(1)的外侧面上分别左右对称地设置有一个断面为直角三角形的风嘴(5)，该风嘴(5)的结构为：由一个沿所述主纵梁(1)纵向延伸构成该直角三角形一个直角边的水平板和一个沿所述主纵梁(1)纵向延伸、构成该直角三角形的斜边的斜向板以及构成该直角三角形另一直角边的主纵梁(1)的竖向外侧面围合组成，且该斜向板的底端与主纵梁(1)的底面齐平；上述直角三角形中，另一个直角边的长度即风嘴的高度D＝(0.15～0.22)*H，式中，H为主纵梁(1)的高度，水平板与斜向板的夹角α为30°～45°。

2.根据权利要求1所述的一种提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造，其特征在于，所述两个主纵梁(1)上均设置有悬挑端(3)，且悬挑端从主纵梁(1)外立面向外伸出的水平段长度＞风嘴的水平板的宽度。

3.根据权利要求2所述的一种提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造，其特征在于，所述两个主纵梁(1)之间的宽度即桥的宽度为40m、主纵梁(1)高度H为3.86m时，所述风嘴(5)断面的直角三角形中，D＝0.707m，夹角α＝45°。

4.根据权利要求3所述的一种提高宽幅钢箱叠合梁涡激振动性能的气动构造，其特征在于，还具有连接在两个主纵梁(1)之上的混凝土桥面板(2)以及设置在该混凝土桥面板(2)下方、用于支撑桥面板的多个小纵梁(4)。

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