CN210368636U - 一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，该装置包括固定件、连接件、阻尼装置、支座和呈L形的杠杆，所述固定件用于与所述斜拉索连接，所述连接件的一端与所述固定件铰接，所述阻尼装置包括第一阻尼器和第二阻尼器，所述第二阻尼器与连接件的一端相连，所述支座内设有用于收容所述阻尼装置的容纳腔，所述杠杆包括第一杠杆臂和第二杠杆臂，所述第一杠杆臂的长度长于所述第二杠杆臂，所述第二杠杆臂的一端与所述连接件相连，所述第一杠杆臂的一端与所述第一阻尼器相连，所述杠杆的顶角固定于所述支座上。本实用新型提供的杠杆质量阻尼系统，在具有较好的减振效果的同时缩小了体积，解决了减小支架的体量而影响其横向刚度的问题。

Description

一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统

技术领域

本实用新型涉及桥梁振动控制技术领域，具体涉及一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统。

背景技术

随着桥梁设计建造技术的不断进步，目前已经建成的最大跨度斜拉-悬索协作体系桥博斯普鲁斯海峡三桥的最大主跨为1408米，其最长的斜拉索的长度接近600米，斜拉索的抗风性能成为控制桥梁设计的主要因素之一。为了控制拉索的振动问题，采用外置式阻尼器是一种切实有效的方式，由于拉索的振动方向与风荷载激励方向相关，很多斜拉桥的拉索既有竖向的面内振动、也有横桥向的面外振动，为了保证阻尼减振效果，阻尼器与拉索连接点的高度达到6米以上。而阻尼器支架刚度不足则会严重影响面外振动控制效果，为了解决这个问题，博斯普鲁斯海峡三桥的阻尼器支架体量非常大，虽然保证了刚度与减振效果，但是阻尼器系统过于笨重，对大桥的景观产生了一定程度的影响，且在一定程度上增加了成本。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其在具有较好的减振效果的同时缩小了体积，解决了减小支架的体量而影响其横向刚度的问题。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

固定件，其用于与所述斜拉索连接；

连接件，其一端与所述固定件铰接；

阻尼装置，其包括第一阻尼器和第二阻尼器，所述第二阻尼器与连接件远离所述固定件的一端相连；

支座，其内设有用于收容所述第一阻尼器和第二阻尼器的容纳腔；

呈L形的杠杆，其包括第一杠杆臂和第二杠杆臂，所述第一杠杆臂的长度长于所述第二杠杆臂，所述第二杠杆臂的一端与所述连接件相连，所述第一杠杆臂的一端与所述第一阻尼器相连，所述杠杆的顶角固定于所述支座上。

在上述技术方案的基础上，所述连接件包括从上至下依次连接的第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，所述第一连接杆的一端与所述固定件铰接，所述第三连接杆远离所述第二连接杆的一端与所述第二阻尼器相连。

在上述技术方案的基础上，所述第二连接杆包括两根对称设置的钝角弯曲杆，且两根所述钝角弯曲杆的两端分别相贴设置，所述钝角弯曲杆包括一长杆和短杆，两根所述长杆的一端均与所述第一连接杆连接，两根所述短杆的一端均与所述第三连接杆连接。

在上述技术方案的基础上，所述第二连接杆还包括多根相互平行设置的加固杆，多根所述加固杆从上至下设于两根所述钝角弯曲杆之间。

在上述技术方案的基础上，所述短杆的一端固定于所述第三连接杆的中部段，所述第三连接杆靠近所述第二连接杆的一端与其距离最近的加固杆连接。

在上述技术方案的基础上，所述固定件包括上索夹和下索夹，所述上索夹和下索夹相互扣合可以形成呈圆柱状的收纳区，所述下索夹的底部与所述第一连接杆相连。

在上述技术方案的基础上，所述第一杠杆臂与第二杠杆臂的长度比为1.5～2.5。

在上述技术方案的基础上，所述杠杆质量阻尼系统还包括底座，所述底座设于所述支座的底部。

在上述技术方案的基础上，所述第一阻尼器为旋转电涡流阻尼器、电阻阻尼器、油阻尼器或粘性剪切型阻尼器中的一种。

在上述技术方案的基础上，所述第二阻尼器为油阻尼器、电磁阻尼器、粘性剪切型阻尼器或高阻尼橡胶阻尼器中的一种。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型提供的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其包括呈L形的杠杆，杠杆的顶角固定在支座上，杠杆包括第一杠杆臂和第二杠杆臂，第一杠杆臂和第二杠杆臂分别与第一阻尼器和第二阻尼器连接，并分别用于减弱斜拉索沿横向及竖向方向上的振动，由于第一杠杆臂的长度长于第二杠杆臂，当发生沿竖向方向的面内振动时，第二杠杆臂将自身的振动通过第一杠杆臂传递至第一阻尼器时，第一阻尼器的运动位移为拉索振动位移的n倍，面内位移传递有杠杆放大作用，能有效的减弱并控制斜拉索的振动，这里n的值为第一杠杆臂与第二杠杆臂的长度比值。

(2)本实用新型提供的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，连接件包括之上而下依次连接的第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，其中第二连接杆包括两根对称设置的钝角弯曲杆，且两根对称设置的钝角弯曲杆之间还设有多根平行设置的加固杆，第三连接杆的一端与位于第二连接杆的宽度最宽处的加固杆连接，同一水平高度上还存在杠杆的顶角与支座铰接的支点，斜拉索在发生横向振动时，连接件绕支点发生摆动，连接件的横向弯矩沿长度方向先增大后减小、弯矩在支点附近达到最大，连接件的设计横向截面惯性矩沿长度变化规律与弯矩图相适应，保证刚度的前提下使其具有最好的减振效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统的侧视图。

图中：1-固定件，10-上索夹，11-下索夹，2-连接件，20-第一连接杆，21-第二连接杆，210-钝角弯曲杆，211-加固杆，22-第三连接杆，3-阻尼装置，30-第一阻尼器，31-第二阻尼器，4-杠杆，40-第一杠杆臂，41-第二杠杆臂，5-支座，6-底座。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，包括固定件1、连接件2、阻尼装置3、支座5和呈L形的杠杆4。其中，固定件1用于与斜拉索连接，连接件2的一端与固定件1铰接；阻尼装置3包括第一阻尼器30和第二阻尼器31，支座5内设有容纳腔，第一阻尼器30和第二阻尼器31均设于容纳腔内，且第二阻尼器31与连接件2远离固定件1的一端相连；呈L形的杠杆4包括第一杠杆臂40和第二杠杆臂41，第一杠杆臂40的长度长于第二杠杆臂41，第二杠杆臂41的一端与连接件2相连，第一杠杆臂40的一端与第一阻尼器30相连，杠杆4的顶角固定于支座5上。

具体的，固定件1固定在斜拉索上，从上至下依次连接连接件2、阻尼装置3、呈L形的杠杆4和支座5，杠杆4上的第二杠杆臂41的一端与连接件2相连，杠杆4上的第一杠杆臂40的一端与第一阻尼器30连接，杠杆4的顶角固定在支座5上，这里的顶角即为第一杠杆臂40和第二杠杆臂41的相接点。当斜拉索发生沿横向方向的面外振动时，斜拉索的振动位移通过连接件2传递至第二阻尼器31上，第二阻尼器31发挥阻尼作用，减弱并控制斜拉索沿横向的面外振动。

当斜拉索发生沿竖向方向的面内振动时，斜拉索的振动位移通过连接件2首先传递至杠杆4的第二杠杆臂41的端部，第二杠杆臂41与连接件2连接的端部随着斜拉索上下振动，则与第二杠杆臂41一体成型的第一杠杆臂40靠近第一阻尼器30的一端则会左右摆动，由于第一杠杆臂40和第二杠杆臂41的长度不一样，且第一杠杆臂40比第二杠杆臂41长，因此，斜拉索的振动位移传递至第一阻尼器30时，其振动位移将会被放大，放大的倍数即为第一杠杆臂40与第二杠杆臂41的长度系数比，保证第一阻尼器30能更好的减弱斜拉索沿竖直向方向的面内振动。

参见图1-图2所示，具体的，固定件1包括上索夹10和下索夹11，上索夹10和下索夹11形状大小一致，且均为半圆槽形，上索夹10和下索夹11相互扣合可以形成呈圆柱状的收纳区，在固定时，斜拉索即固定于收纳区内，保证杠杆质量阻尼系统与斜拉索固定，另外，下索夹11的底部与连接件2相连。

参见图1-图2所示，具体的，连接件2包括从上至下依次连接的第一连接杆20、第二连接杆21和第三连接杆22，第一连接杆20的一端与固定件1铰接，即与下索夹11的底部相连，第三连接杆22远离第二连接杆21的一端与第二阻尼器31相连。由于连接件2在减振的过程中需要承受较大的承载力和弯矩，为了保证连接件2本身的刚度，具体的，第二连接杆21包括两根对称设置的钝角弯曲杆210，且两根钝角弯曲杆210的两端分别相贴设置，这里的两端相贴设置，及指两根钝角弯曲杆210对称设置后能形成一个被拉长的菱形的形状，由于第二连接杆21比第一连接杆20和第三连接杆22的长度长，因此，保证了连接件2具有足够的刚度的同时，体积不至于太大。

参见图2所示，钝角弯曲杆210包括一长杆和短杆，两根长杆的一端均与第一连接杆20连接，两根短杆的一端均与第三连接杆22连接。由于第二连接杆21的长度较长，因此为了在体积不变大的前提下进一步的保证其减振时的刚度，第二连接杆21还包括多根相互平行设置的加固杆211，多根加固杆211从上至下设于两根钝角弯曲杆210之间，增加连接件2整体的结构刚度。其中，长度最长的加固杆211设于两根钝角弯曲杆210的顶角之间。

参见图1-图2所示，为了保证连接件2的连接稳固性，钝角弯曲杆210的短杆的一端固定于第三连接杆22的中部段，第三连接杆22靠近第二连接杆21的一端与其距离最近的加固杆211连接，这里与其距离最近的加固杆211刚好为设于两根钝角弯曲杆210的顶角之间的最长的加固杆211。钝角弯曲杆210的短杆的一端固定于第三连接杆22的中部段，也保证了减震件4与连接件2铰接的支点的高度，由于在斜拉索振动过程中，振动时的弯矩力越靠近铰接支点时会越大，经过支点后，又逐渐减小，且传递到第一阻尼器30的阻尼位移为第一杠杆臂40与第二杠杆臂41的长度系数比，将振动位移放大后能更好的消耗，起到减振的效果，而第一杠杆臂40与第二杠杆臂41的长度系数过大又会造成整个系统体积过大，体量增加，因此，这里第一杠杆臂40与第二杠杆臂41的长度比为1.5～2.5。

进一步的，杠杆质量阻尼系统还包括底座6，底座6设于支座5的底部，底座6的底部固定在桥面板上，将第一阻尼器30和第二阻尼器31封装至支座5内的同时，将杠杆质量阻尼系统固定在悬索桥上。

进一步的，第一阻尼器30可以为旋转电涡流阻尼器、电阻阻尼器、油阻尼器或粘性剪切型阻尼器中的一种。第二阻尼器31为油阻尼器、电磁阻尼器、粘性剪切型阻尼器或高阻尼橡胶阻尼器中的一种。

杠杆质量阻尼系统，当发生沿竖向方向的面内振动时，第二杠杆臂41将自身的振动通过第一杠杆臂40传递至第一阻尼器30时，第一阻尼器30的运动位移为拉索振动位移的n倍，面内位移传递有杠杆放大作用，能有效的减弱并控制斜拉索的振动，在控制体积的同时保证了减振的效果。另外，斜拉索在发生横向振动时，连接件2绕支点发生摆动，连接件2的横向弯矩沿长度方向先增大后减小、弯矩在支点附近达到最大，连接件2的设计横向截面惯性矩沿长度变化规律与弯矩图相适应，保证刚度的前提下使其具有最好的减振效果。

本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于，其包括：

固定件(1)，其用于与所述斜拉索连接；

连接件(2)，其一端与所述固定件(1)铰接；

阻尼装置(3)，其包括第一阻尼器(30)和第二阻尼器(31)，所述第二阻尼器(31)与连接件(2)远离所述固定件(1)的一端相连；

支座(5)，其内设有用于收容所述第一阻尼器(30)和第二阻尼器(31)的容纳腔；

呈L形的杠杆(4)，其包括第一杠杆臂(40)和第二杠杆臂(41)，所述第一杠杆臂(40)的长度长于所述第二杠杆臂(41)，所述第二杠杆臂(41)的一端与所述连接件(2)相连，所述第一杠杆臂(40)的一端与所述第一阻尼器(30)相连，所述杠杆(4)的顶角固定于所述支座(5)上。

2.如权利要求1所述的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于：所述连接件(2)包括从上至下依次连接的第一连接杆(20)、第二连接杆(21)和第三连接杆(22)，所述第一连接杆(20)的一端与所述固定件(1)铰接，所述第三连接杆(22)远离所述第二连接杆(21)的一端与所述第二阻尼器(31)相连。

3.如权利要求2所述的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于：所述第二连接杆(21)包括两根对称设置的钝角弯曲杆(210)，且两根所述钝角弯曲杆(210)的两端分别相贴设置，所述钝角弯曲杆(210)包括一长杆和短杆，两根所述长杆的一端均与所述第一连接杆(20)连接，两根所述短杆的一端均与所述第三连接杆(22)连接。

4.如权利要求3所述的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于：所述第二连接杆(21)还包括多根相互平行设置的加固杆(211)，多根所述加固杆(211)从上至下设于两根所述钝角弯曲杆(210)之间。

5.如权利要求4所述的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于：所述短杆的一端固定于所述第三连接杆(22)的中部段，所述第三连接杆(22)靠近所述第二连接杆(21)的一端与其距离最近的加固杆(211)连接。

6.如权利要求2所述的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于：所述固定件(1)包括上索夹(10)和下索夹(11)，所述上索夹(10)和下索夹(11)相互扣合可以形成呈圆柱状的收纳区，所述下索夹(11)的底部与所述第一连接杆(20)相连。

7.如权利要求1所述的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于：所述第一杠杆臂(40)与第二杠杆臂(41)的长度比为1.5～2.5。

8.如权利要求1所述的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于：所述杠杆质量阻尼系统还包括底座(6)，所述底座(6)设于所述支座(5)的底部。

9.如权利要求1所述的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于：所述第一阻尼器(30)为旋转电涡流阻尼器、电阻阻尼器、油阻尼器或粘性剪切型阻尼器中的一种。

10.如权利要求1所述的一种控制斜拉索振动的杠杆质量阻尼系统，其特征在于：所述第二阻尼器(31)为油阻尼器、电磁阻尼器、粘性剪切型阻尼器或高阻尼橡胶阻尼器中的一种。

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