CN211665547U - 一种用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其包括位于工字型叠合梁的工字型纵梁底板和检修车轨道之间的导流板和连接板；导流板的一端通过连接板与工字型纵梁底板的外侧边缘连接，使得导流板与工字型纵梁底板之间的夹角开口朝内。本实用新型所涉及的气动装置可以改变工字型叠合梁底部和内侧的流场特性，抑制漩涡的产生或使大漩涡被来流吹散，消除了主梁的涡激振动，从而提高了行车舒适性和安全性，并且有利于延长桥梁的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁工程和防灾工程领域，具体涉及到一种用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置。
背景技术
工字型叠合梁因自重轻、施工便利、受力性能优越等特点被广泛应用于现代斜拉桥设计中，但由于其敞开的钝体外形绕流旋涡脱落较全封闭箱梁更明显、更复杂，使此类桥梁的涡激振动响应亦较显著。涡激振动虽不会像颤振、驰振一样使桥梁出现毁灭性的破坏，但会影响行车舒适性，并且加速桥梁构件的疲劳从而影响桥梁的运营安全。因此采取有效措施控制桥梁的涡振振幅具有十分重要的意义。
实用新型内容
为了解决工字型叠合梁桥梁易发生涡激振动的问题，本实用新型公开了一种用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其包括位于工字型叠合梁的工字型纵梁底板和检修车轨道之间的导流板和连接板；导流板的一端通过连接板与工字型纵梁底板的外侧边缘连接，使得导流板与工字型纵梁底板之间的夹角开口朝内。
进一步地，还包括设置在导流板和工字型纵梁底板之间的导流板加劲板。
进一步地，导流板加劲板的两端距工字型纵梁底板的中心线的距离均是工字型纵梁底板的宽度的1/4。具体地，导流板加劲板的两端位于距工字型纵梁底板的中心线的距离是37.5cm。
进一步地，导流板沿桥梁轴线方向通长对称布置于两侧的工字型纵梁底板的下方。
在一个具体实施方式中，导流板的数量为2m块，m≥1，桥梁每侧设置m块导流板；每侧导流板上排布1列导流板加劲板，导流板加劲板数量为n块，n＞1。
进一步地，n等于工字型叠合梁的钢横梁的数量，且导流板加劲板对应于钢横梁的位置布置。
进一步地，连接板为半椭圆形连接板，且连接板的两端均位于半椭圆形的短轴上；连接板的两端分别与工字型纵梁底板和导流板连接。
进一步地，半椭圆形连接板的短轴半径与长轴半径的比为1∶2。具体地，半椭圆形连接板的短轴半径为7.5cm，长轴半径为15cm。
进一步地，导流板与工字型纵梁底板的夹角为10°到30°，优选为15°到30°。具体地，导流板的竖直高度为24-32cm，优选为28cm；宽度为140-160cm，优选为150cm。
进一步地，导流板的下缘的水平高度高于检修车桁架的顶面的水平高度。检修车轨道包括检修车桁架和检修车悬挂架。导流板位于检修车悬挂架的外侧，两者之间存在一定的距离，确保检修车悬挂架不会与导流板冲突。
进一步地，当检修车轨道与工字型纵梁底板的间距增大时，允许调整的导流板与工字型纵梁底板的夹角的角度范围越大。具体地，当间距为60cm时，夹角为10°，导流板宽度为150cm，半椭圆形连接板的短轴半径为7.5cm，长轴半径为15cm。检修车轨道与工字型纵梁底板的间距至少为60cm。
具体地，上述连接均为焊接。
本实用新型的有效益果是：本实用新型在传统工字型叠合梁的基础上，在其两侧的工字型纵梁底板上各增加了一道向内向下倾斜连接的导流板。这样的结构可以改变工字型叠合梁底部和内侧的流场特性，抑制漩涡的产生或使大漩涡被来流吹散。该气动装置可以改变工字型叠合梁底部和内侧的流场特性，抑制漩涡的产生，消除了主梁的涡激振动，从而提高了行车舒适性和安全性，并且有利于延长桥梁的使用寿命。
以下将结合附图对本实用新型作进一步说明，以充分说明本实用新型的目的、技术特征和技术效果。
附图说明
图1是设置有气动装置的工字型叠合梁横断面的结构示意图；
图2是图1中A部的放大结构示意图；
图3是图2的B-B方向剖视局部图展现导流板加劲板、工字型纵梁底板和钢横梁的位置关系；
图4是图2的C部的放大结构示意图；
图5是未设置气动装置的桥梁主梁在各个攻角下发生竖向涡激振动的曲线图；
图6是设置有气动装置的桥梁主梁在各个攻角下发生竖向涡激振动的曲线图。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。以下的实施例是对本实用新型的进一步说明，而不是限制本实用新型的范围。
图1到4示出了本实用新型的一个具体实施例，在该实施例中，用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置包括位于工字型叠合梁的工字型纵梁底板4和检修车轨道之间的导流板1、连接板3和导流板加劲板2。导流板1的一端通过连接板3与工字型纵梁底板4的外侧边缘连接，使得导流板1与工字型纵梁底板4之间的夹角开口朝内。导流板1沿桥梁轴线DE方向通长对称布置于两侧的工字型纵梁底板4的下方。
导流板加劲板2设置在导流板1和工字型纵梁底板4之间。导流板加劲板2的两端(21和22)距工字型纵梁底板4的中心线FG的距离均是工字型纵梁底板4的宽度的1/4。在一个实施例中，导流板加劲板2的两端(21和22)位于距工字型纵梁底板4的中心线FG的距离是37.5cm。
如图3所示，桥梁两侧的工字型纵梁底板4的下方各设置有1列导流板加劲板2，每列含n块导流板加劲板2，n大于1。n等于工字型叠合梁的钢横梁6的数量，且导流板加劲板2对应于钢横梁6的位置布置。
连接板3为半椭圆形连接板，且连接板3的两端均位于半椭圆形的短轴上；连接板3的两端分别与工字型纵梁底板4和导流板1连接。
半椭圆形连接板的短轴半径与长轴半径的比为1∶2。在一个具体实施例中，半椭圆形连接板的短轴半径为7.5cm，长轴半径为15cm。
导流板1与工字型纵梁底板4的夹角为10°到30°。在一个具体实施例中，导流板1的竖直高度H为27cm，宽度W为150cm。
检修车轨道包括检修车桁架5和检修车悬挂架7。导流板1位于检修车悬挂架7的外侧，两者之间存在一定的距离，确保检修车悬挂架7不会与导流板1冲突。导流板1的下缘的水平高度高于检修车桁架5的顶面的水平高度。当检修车桁架5与工字型纵梁底板4的间距增大时，允许调整的导流板1与工字型纵梁底板4的夹角的角度范围越大。在一个具体实施例中，检修车桁架5与工字型纵梁底板4的间距为60cm，夹角为10°，导流板1宽度为150cm，半椭圆形连接板的短轴半径为7.5cm，长轴半径为15cm。检修车桁架5与工字型纵梁底板4的间距至少为60cm。
涡振试验
该工字型叠合梁桥梁的主梁节段模型的涡激振动试验的结果显示，不加任何气动措施的主梁在各个攻角下均发生了明显的竖向涡激振动(图5所示)，其中+5°攻角下主梁的竖向最大振幅在容许振幅附近，其余攻角的竖向振幅均已明显超过容许振幅，且都存在两个竖向涡激振动区。
在主梁上安装气动装置后的试验结果如图6所示，从图6中可知，节段模型的涡激振动竖向振幅显著减少，最大竖向振幅为17mm，满足规范容许值要求。图6中对应的气动装置具体参数为：导流板1与工字型纵梁底板4的夹角为10°，导流板1宽度为150cm，半椭圆形连接板的短轴半径为7.5cm(方便内部检修)，长轴半径为15cm。事实上，只要满足导流板1的下缘的水平高度高于检修车桁架5的上缘的水平高度，且导流板1与工字型纵梁底板4的夹角范围在10°到30°之间即可大体上达到如图6所显示的效果。
试验结论：根据该工字型叠合梁主梁节段模型的涡激振动试验结果，在工字梁底部设置导流板可以有效降低涡激振动的竖向振幅，抑制涡激振动响应的发生。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，包括位于工字型叠合梁的工字型纵梁底板和检修车轨道之间的导流板和连接板；所述导流板的一端通过所述连接板与所述工字型纵梁底板的外侧边缘连接，使得所述导流板与所述工字型纵梁底板之间的夹角开口朝内。
2.如权利要求1所述的用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，还包括设置在所述导流板和所述工字型纵梁底板之间的导流板加劲板。
3.如权利要求2所述的用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，所述导流板加劲板的两端距所述工字型纵梁底板的中心线的距离均是所述工字型纵梁底板的宽度的1/4。
4.如权利要求2所述的用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，所述导流板沿桥梁轴线方向通长对称布置于两侧的所述工字型纵梁底板的下方。
5.如权利要求4所述的用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，所述导流板的数量为2m块，m≥1，桥梁每侧设置m块所述导流板；每侧所述导流板上排布1列所述导流板加劲板，所述导流板加劲板数量为n块，n＞1。
6.如权利要求5所述的用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，n等于所述工字型叠合梁的钢横梁的数量，且所述导流板加劲板对应于所述钢横梁的位置布置。
7.如权利要求1所述的用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，所述连接板为半椭圆形连接板，且连接板的两端均位于所述半椭圆形的短轴上；所述连接板的两端分别与所述工字型纵梁底板和所述导流板连接。
8.如权利要求7所述的用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，所述半椭圆形连接板的短轴半径与长轴半径的比为1∶2。
9.如权利要求1所述的用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，所述导流板与所述工字型纵梁底板的夹角为10°到30°。
10.如权利要求9所述的用于工字型叠合梁桥梁涡振控制的气动装置，其特征在于，所述导流板的下缘的水平高度高于检修车桁架顶面的水平高度。
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| CN115478469A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-16 | 高速铁路建造技术国家工程研究中心 | 抑振导流装置 |
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