CN213978545U - 一种超长斜拉索的阻尼器系统及斜拉桥 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种超长斜拉索的阻尼器系统及斜拉桥，涉及桥梁振动控制技术领域。其中，该阻尼器系统包含：用于抑制低中阶模态振动的第一阻尼系统，其包含第一阻尼器，所述第一阻尼器通过沿其长度方向设置的支撑杆连接于两相邻斜拉索之间，且与斜拉索连接的位置避开斜拉索的低阶振型节点；用于抑制高阶模态振动的第二阻尼系统，其包含第二阻尼器，所述第二阻尼器的一端通过沿其长度方向设置的连接杆连接于斜拉索的根部，另一端连接于桥面，且连接杆与斜拉索的连接位置避开斜拉索的高阶振型节点。本申请提供的超长斜拉索的阻尼器系统及斜拉桥，能够同时有效抑制超长斜拉索的低、中、高各阶模态振动。

Description

一种超长斜拉索的阻尼器系统及斜拉桥

技术领域

本申请涉及桥梁振动控制技术领域，特别涉及一种超长斜拉索的阻尼器系统及斜拉索。

背景技术

目前，随着斜拉桥跨径的不断增大，拉索长度越来越长，超长斜拉索面临的动载响应问题也日趋突出。斜拉索作为斜拉桥的主要承重构件，由于其柔度大、质量轻和阻尼低的特性，极易在风及交通荷载等激励下发生大幅振动。斜拉索的持续振动不仅会导致斜拉索及其附属结构的疲劳破坏，造成桥梁安全结构隐患，也会引起过往行人不舒适感和不安全感，影响桥梁的正常运营；因此，如何抑制斜拉索振动是一个迫切需要解决的问题。

工程上多采用附加阻尼器的方式进行斜拉索的振动控制，在实际施工过程中，需要根据桥梁结构特征，确定合理的阻尼器类型和安装布置形式。一般斜拉索的振动模态多集中在前15阶以内，常规阻尼器的设计也多是将前15阶的振动模态作为受控模态。但是在某些特殊环境下，尤其是大跨度斜拉桥，斜拉索可发生更高阶的振动。如国内某千米级大跨度斜拉桥，其最长拉索近600m，在安装外置式阻尼器后，中低阶模态振动得到有效抑制。但在特殊风环境下，该桥的长斜拉索发生了明显的高阶模态振动，实测数据表明长斜拉索的振动阶次高达45阶。理论分析及实测数据表明，该桥的长斜拉索阻尼器恰好位于高阶振型的节点处附近，导致阻尼器未能充分发挥作用，难以提供抑制高阶模态振动的有效附加阻尼。虽然可通过降低阻尼器安装高度来避开高阶振型的节点，以有效抑制斜拉索的高阶模态振动；但是如此一来，阻尼器的安装位置比(斜拉索锚固点到阻尼器安装位置的有效长度d与斜拉索索长L之比d/L，称为安装位置比)降低，而斜拉索的中低阶模态振动与安装位置比呈正比，阶模态振动在降低阻尼器安装高度后，会严重削弱阻尼器的中低阶减振效果。

综上，目前单一阻尼器振动控制方案主要针对斜拉索的中低阶模态振动，无法有效抑制超长斜拉索可能出现的高阶模态振动；因此如何有效抑制超长斜拉索的低、中、高各阶模态振动成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种超长斜拉索的阻尼器系统及斜拉桥，能够同时有效抑制超长斜拉索的低、中、高各阶模态振动。

本申请提供了一种超长斜拉索的阻尼器系统，包含：

用于抑制低中阶模态振动的第一阻尼系统，其包含第一阻尼器，所述第一阻尼器通过沿其长度方向设置的支撑杆连接于两相邻斜拉索之间，且与斜拉索连接的位置避开斜拉索的低阶振型节点；

用于抑制高阶模态振动的第二阻尼系统，其包含第二阻尼器，所述第二阻尼器的一端通过沿其长度方向设置的连接杆连接于斜拉索的根部，另一端连接于桥面，且连接杆与斜拉索的连接位置避开斜拉索的高阶振型节点。

一些实施例中，所述第一阻尼器和支撑杆的所在直线、以及第二阻尼器和连接杆的所在直线均垂直于斜拉索。

一些实施例中，所述第一阻尼器的所在直线和第二阻尼器的所在直线位于同一直线。

一些实施例中，所述支撑杆的一端连接于第一阻尼器的一端，所述支撑杆的另一端连接于一根斜拉索，所述第一阻尼器的另一端连接于相邻的另一根斜拉索。

一些实施例中，所述连接杆的一端连接于斜拉索的根部，另一端连接于所述第二阻尼器。

一些实施例中，所述第一阻尼系统还包含两个索夹，所述支撑杆的端部通过一个索夹固定于一根斜拉索，所述连接杆和第一阻尼器通过另一个索夹固定于相邻的另一根斜拉索。

一些实施例中，所述第一阻尼器采用OD阻尼器，所述第二阻尼器采用LMD-Ⅳ型阻尼器。

本申请还公开了一种包含上述超长斜拉索的阻尼器系统的斜拉桥，所述斜拉桥的任意一根斜拉索的根部均设置一个第二阻尼系统，任意相邻两根斜拉索之间设置一个第一阻尼系统。

一些实施例中，所述第一阻尼器和第二阻尼器位于同一直线，且该直线垂直于斜拉索。

一些实施例中，所述第一阻尼系统还包含两个索夹；

所述支撑杆的一端连接于第一阻尼器的一端，所述支撑杆的另一端通过一个索夹连接于一根斜拉索；

所述连接杆一端连接于所述第二阻尼器；第一阻尼器的另一端和连接杆的另一端通过另一个索夹固定于相邻的另一根斜拉索。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种超长斜拉索的阻尼器系统及斜拉桥，在斜拉索之间设置第一阻尼系统和第二阻尼系统，第一阻尼系统设置于两相邻斜拉索之间，且在安装时根据斜拉索的具体参数，合理调节第一阻尼系统的安装高度比，使第一阻尼系统的安装位置避开低中阶振型节点，有效抑制斜拉索的低中阶模态振动；第二阻尼系统设置于斜拉索的根部，在安装时同样根据斜拉索的具体参数，合理调节第二阻尼系统的安装高度比，有效抑制斜拉索的高阶模态振动，解决了大跨度桥梁低中阶模态振动和高阶模态振动无法同时兼顾的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的阻尼器系统的示意图。

附图标记：1、第一阻尼系统；2、第二阻尼系统；11、第一阻尼器；12、支撑杆；13、索夹；21、第二阻尼器；22、连接杆；3、斜拉索。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请公开了一种超长斜拉索的阻尼器系统，阻尼器系统包含第一阻尼系统1和第二阻尼系统2，第一阻尼系统1用于抑制超长斜拉索的低中阶模态振动，第二阻尼系统2用于抑制超长斜拉索的高阶模态振动。

第一阻尼系统1包含第一阻尼器11，第一阻尼器11通过沿其长度方向设置的支撑杆12连接于两相邻斜拉索3之间，且与斜拉索3连接的位置避开斜拉索3的低阶振型节点。

第二阻尼系统2包含第二阻尼器21，第二阻尼器21的一端通过沿其长度方向设置的连接杆22连接于斜拉索3的根部(斜拉索3底端的一定高度处)，另一端连接于桥面，且连接杆22与斜拉索3的连接位置避开斜拉索3的高阶振型节点。

本申请通过第一阻尼系统1和第二阻尼系统2相配合，能够同时有效抑制超长斜拉索的低、中和高阶模态振动，解决了大跨度桥梁低中阶模态振动和高阶模态振动无法同时兼顾的问题。

在一个实施例中，第一阻尼器11和支撑杆12的所在直线、以及第二阻尼器21和连接杆22的所在直线均垂直于斜拉索3，垂直方向能够使得第一阻尼器11和第二阻尼器21抑制振动的功能发挥到最大的效果。

在一个实施例中，第一阻尼器11的所在直线和第二阻尼器21的所在直线位于同一直线，第一阻尼器11和第二阻尼器21位于同一直线能够节省安装空间。在其余实施例中，第一阻尼器11的所在直线和第二阻尼器21的所在直线还可以分别处于两条不同的直线。

在一个实施例中，支撑杆12的一端连接于第一阻尼器11的一端，支撑杆12的另一端连接于一根斜拉索3，第一阻尼器11的另一端连接于相邻的另一根斜拉索3，实现了第一阻尼器11与相邻双斜拉索的有效连接。在其余实施例中，第一阻尼器11还可以安装在两根支撑杆12之间，两根支撑杆12的另一端分别连接相邻的两根斜拉索。

具体地，连接杆22的一端垂直连接于斜拉索3的根部，另一端连接于第二阻尼器21，第二阻尼器21的底部固定于桥面。

进一步地，第一阻尼系统1还包含两个索夹13，支撑杆12的端部通过一个索夹13固定于一根斜拉索3，连接杆22和第一阻尼器11通过另一个索夹13固定于相邻的另一根斜拉索3。连接杆22和第一阻尼器11共用一个索夹，使得结构更加简洁稳固，同时节省了材料，还保证了一定的景观效果。

优选地，第一阻尼器11采用OD阻尼器(Oil Damper油阻尼器)，第二阻尼器21采用LMD-Ⅳ型阻尼器(Lever Mass Damper第四代杠杆质量阻尼器)，相对应的连接杆22为了更好的适配LMD-Ⅳ型阻尼器，连接杆22采用双杆分叉式结构，保证了连接杆22的整体抗弯刚度，确保斜拉索3的振动位移能够有效传递至第二阻尼器21，提高第二阻尼器21的减振效果。

本申请还公开了一种包含上述超长斜拉索的阻尼器系统的斜拉桥，该斜拉桥的任意一根斜拉索3的根部均设置一个第二阻尼系统2，任意相邻两根斜拉索3之间设置一个第一阻尼系统1。

进一步地，第一阻尼器11和第二阻尼器21位于同一直线，且该直线垂直于斜拉索3，使得第一阻尼器11和第二阻尼器21在长斜拉索振动时，能够发挥最好的效果。

进一步地，第一阻尼系统1还包含两个索夹13；支撑杆12的一端连接于第一阻尼器11的一端，支撑杆12的另一端通过一个索夹13连接于一根斜拉索3；连接杆22一端连接于第二阻尼器21，第一阻尼器11的另一端和连接杆22的另一端通过另一个索夹13固定于相邻的另一根斜拉索3。

本申请的超长斜拉索的阻尼器系统及斜拉桥，在斜拉索3之间设置第一阻尼系统1和第二阻尼系统2，第一阻尼系统1垂直设置于两相邻斜拉索3之间，且在安装时根据斜拉索3的具体参数，合理调节第一阻尼系统1的安装高度比，使第一阻尼系统1的安装位置避开低中阶振型节点，有效抑制斜拉索的低中阶模态振动；第二阻尼系统2垂直设置于斜拉索3的根部，在安装时同样根据斜拉索3的具体参数，合理调节第二阻尼系统2的安装高度比，使第二阻尼系统2的安装位置避开高阶振型节点，有效抑制斜拉索的高阶模态振动；本申请的阻尼器系统及斜拉桥能够同时有效抑制超长斜拉索的低、中、高各阶模态振动，解决了大跨度桥梁低中阶模态振动和高阶模态振动无法同时兼顾的问题。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种超长斜拉索的阻尼器系统，其特征在于，包含：

用于抑制低中阶模态振动的第一阻尼系统(1)，其包含第一阻尼器(11)，所述第一阻尼器(11)通过沿其长度方向设置的支撑杆(12)连接于两相邻斜拉索(3)之间，且与斜拉索(3)连接的位置避开斜拉索(3)的低阶振型节点；

用于抑制高阶模态振动的第二阻尼系统(2)，其包含第二阻尼器(21)，所述第二阻尼器(21)的一端通过沿其长度方向设置的连接杆(22)连接于斜拉索(3)的根部，另一端连接于桥面，且连接杆(22)与斜拉索(3)的连接位置避开斜拉索(3)的高阶振型节点。

2.如权利要求1所述的一种超长斜拉索的阻尼器系统，其特征在于：所述第一阻尼器(11)和支撑杆(12)的所在直线、以及第二阻尼器(21)和连接杆(22)的所在直线均垂直于斜拉索(3)。

3.如权利要求2所述的一种超长斜拉索的阻尼器系统，其特征在于：所述第一阻尼器(11)的所在直线和第二阻尼器(21)的所在直线位于同一直线。

4.如权利要求1所述的一种超长斜拉索的阻尼器系统，其特征在于：所述支撑杆(12)的一端连接于第一阻尼器(11)的一端，所述支撑杆(12)的另一端连接于一根斜拉索(3)，所述第一阻尼器(11)的另一端连接于相邻的另一根斜拉索(3)。

5.如权利要求4所述的一种超长斜拉索的阻尼器系统，其特征在于：所述连接杆(22)的一端连接于斜拉索(3)的根部，另一端连接于所述第二阻尼器(21)。

6.如权利要求5所述的一种超长斜拉索的阻尼器系统，其特征在于：所述第一阻尼系统(1)还包含两个索夹(13)，所述支撑杆(12)的端部通过一个索夹(13)固定于一根斜拉索(3)，所述连接杆(22)和第一阻尼器(11)通过另一个索夹(13)固定于相邻的另一根斜拉索(3)。

7.如权利要求1所述的一种超长斜拉索的阻尼器系统，其特征在于：所述第一阻尼器(11)采用OD阻尼器，所述第二阻尼器(21)采用LMD-Ⅳ型阻尼器。

8.一种包含如权利要求1所述超长斜拉索的阻尼器系统的斜拉桥，其特征在于：所述斜拉桥的任意一根斜拉索(3)的根部均设置一个第二阻尼系统(2)，任意相邻两根斜拉索(3)之间设置一个第一阻尼系统(1)。

9.如权利要求8所述的斜拉桥，其特征在于：所述第一阻尼器(11)和第二阻尼器(21)位于同一直线，且该直线垂直于斜拉索(3)。

10.如权利要求9所述的斜拉桥，其特征在于：所述第一阻尼系统(1)还包含两个索夹(13)；

所述支撑杆(12)的一端连接于第一阻尼器(11)的一端，所述支撑杆(12)的另一端通过一个索夹(13)连接于一根斜拉索(3)；

所述连接杆(22)一端连接于所述第二阻尼器(21)；第一阻尼器(11)的另一端和连接杆(22)的另一端通过另一个索夹(13)固定于相邻的另一根斜拉索(3)。

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