CN218330494U - 一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，属于拉索受力试验领域，其包括固定支座二、作动器、控制器、拉索位移采集装置和激振器；固定支座二和作动器之间连接悬空的拉索；激振器与拉索连接；控制器分别与拉索位移采集装置、作动器和激振器连接。本实用新型可以持续通过激振器向拉索施加不同的力，以模仿大跨斜拉桥的拉索的持续振动状况，作动器向拉索施加轴向的不同拉力，拉索位移采集装置采集作动器不同拉力时的拉索振动位移数据，从而得出拉索在不同振动状况下，对其最佳抑制效果所对应的作动器输出的拉力值数据，并以此作为大跨斜拉桥的拉索的持续施力数据，以持续主动的抑制拉索的振动。

Description

一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置

技术领域

本实用新型涉及拉索受力试验领域，具体涉及一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置。

背景技术

大跨度斜拉桥拉索在风雨激励等外部环境及荷载作用下极易发生大幅度的有害振动，严重影响斜拉索的使用寿命和斜拉桥的运营安全，因此，有效抑制或者控制拉索的振动对于提高拉索的使用寿命、保障斜拉桥的运营安全具有重要的工程实际意义。

目前实验室或者工程上用最广泛的方法，是在拉索靠近斜拉桥桥面的固定端附近安装磁流变阻尼器或者电涡流阻尼器。当拉索在外部荷载作用下发生振动时，阻尼器发挥的作用为拉索结构提供额外的阻尼，可以有效抑制拉索的振动，表现出较好的减振效果。但是阻尼器提供的阻尼大小是固定的，而随着环境的变化，斜拉桥的拉索产生的振动是一直在改变的，因此，被动作用的固定阻尼的阻尼器无法一直抑制拉索的不同振动。

有鉴于此，需要提出一种新的技术方案，以根据斜拉桥的拉索的不同振动状况，主动抑制拉索的振动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其能够根据斜拉桥的拉索的振动数据，通过持续模拟其振动状况，试验拉索的受力情况，以持续施加对拉索适合的作用力，主动抑制拉索的振动。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段：

一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，包括固定支座二、作动器、控制器、拉索位移采集装置和激振器；

固定支座二和作动器之间连接悬空的拉索；

激振器与拉索连接，激振器用于振动拉索；

拉索位移采集装置用于采集拉索的振动位移数据；

作动器用于向拉索施加轴向力；

控制器分别与拉索位移采集装置、作动器和激振器连接，控制器用于控制拉索位移采集装置、作动器和激振器。

进一步地，还包括固定支座一，作动器固定安装在固定支座一上。

进一步地，所述拉索的端部固定安装配重块，配重块滑动安装在固定支座二上。

进一步地，所述激振器与振动拉索之间设置弹簧。

进一步地，所述拉索位移采集装置有安装支架，安装支架上设置激光位移计，拉索上设置水平反射板，激光位移计与水平反射板配合。

进一步地，所述安装支架与激光位移计之间设置高度调节装置，高度调节装置用于调节激光位移计的高度位置并固定激光位移计。

进一步地，所述拉索位移采集装置为两个。

进一步地，所述作动器与拉索之间设置拉力传感器。

进一步地，所述固定支座一上设置固定套，固定套内滑动安装滑架，滑架安装在作动器与拉索之间。

进一步地，所述滑架与作动器之间设置压力传感器。

相比于现有技术，本实用新型带来以下技术效果：

本实用新型可以持续通过激振器向拉索施加不同的力，以模仿大跨斜拉桥的拉索的持续振动状况，作动器向拉索施加轴向的不同拉力，拉索位移采集装置采集作动器不同拉力时的拉索振动位移数据，从而得出拉索在不同振动状况下，对其最佳抑制效果所对应的作动器输出的拉力值数据，并以此作为大跨斜拉桥的拉索的持续施力数据，以持续主动的抑制拉索的振动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的安装支架的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，包括固定支座二2、作动器3、控制器8、拉索位移采集装置和激振器14；

固定支座二2和作动器3之间连接悬空的拉索10；拉索10可以通过连接件固定在固定支座二2上。

激振器14与拉索10连接，激振器14用于振动拉索10；

拉索位移采集装置用于采集拉索10的振动位移数据；

作动器3用于向拉索10施加轴向力；

控制器8分别与拉索位移采集装置、作动器3和激振器14连接，控制器8用于控制拉索位移采集装置、作动器3和激振器14。

本实用新型可以持续通过激振器14向拉索10施加不同的力，以模仿大跨斜拉桥的拉索的持续振动状况，作动器3向拉索10施加轴向的不同拉力，拉索位移采集装置采集作动器3不同拉力时的拉索10振动位移数据，从而得出拉索10在不同振动状况下，对其最佳抑制效果所对应的作动器3输出的拉力值数据，并以此作为大跨斜拉桥的拉索的持续施力数据，以持续主动的抑制拉索的振动。

如图1所示，还包括固定支座一1，作动器3固定安装在固定支座一1上。固定支座一1能够提高作动器3的高度位置，便于拉索10悬空振动。

如图1所示，所述拉索10的端部固定安装配重块16，配重块16滑动安装在固定支座二2上。配重块16能够拉紧拉索10，以便于模拟大跨斜拉桥的拉索的振动状况。

如图1所示，所述激振器14与振动拉索10之间设置弹簧。弹簧能够辅助激振器14带动拉索10实现不同形式、幅度、频率的持续振动。

所述拉索位移采集装置可以有多种结构，优选的有安装支架12，如图1所示，安装支架12上设置激光位移计11，拉索10上设置水平反射板13，激光位移计11与水平反射板13配合。这种结构能够使水平反射板13随拉索10振动，使得激光位移计11能够采集到水平反射板13的振动数据。所述拉索位移采集装置还可以为如激光测距仪、位移传感器等其他能够采集拉索位移数据的装置。

所述安装支架12与激光位移计11之间设置高度调节装置，高度调节装置用于调节激光位移计11的高度位置并固定激光位移计11。这种结构能够便于调节激光位移计11的高度位置，以提高测量精度。所述高度调节装置可以有多种结构，优选的有滑片20，如图2所示，安装支架12有相互连接的底座17和立柱18，立柱18上设置竖直的滑槽19，滑片20能够沿滑槽19滑动，滑片20上开设紧固螺孔22，紧固螺孔22内设置紧固螺栓21，拧紧紧固螺栓21时，紧固螺栓21能够将滑片20锁定在立柱18上。滑片20上设置激光位移计水平支杆23，激光位移计水平支杆23上设置激光位移计固定板24，激光位移计11安装在激光位移计固定板24上。这种结构简单且固定方便，能够便于调节激光位移计11的高度位置，满足激光位移计布置在不同拉索观测位置高度的调节，实现拉索振动状态反馈的多样性。所述高度调节装置还可以是电动推杆、电机配合齿轮齿条机构等装置。

如图1所示，所述拉索位移采集装置为两个。两个拉索位移采集装置分别设置于拉索10的二分之一和四分之一长度位置，两个拉索位移采集装置能够采集拉索10的不同位置的振动数据，便于提高测量精度。

如图1所示，所述作动器3与拉索10之间设置拉力传感器9。拉力传感器9与控制器8连接。拉力传感器9能够精确采集拉索拉力的变化数据，便于提高数据采集的精确度。

所述固定支座一1上设置固定套6，固定套6内滑动安装滑架4，滑架4安装在作动器3与拉索10之间。这种结构能够较好的将作动器3轴向的拉力传递至振动的拉索10，高效率地改变拉索10的振动参数，实现高效减振。

所述滑架4与作动器3之间设置压力传感器5。压力传感器5能够精确采集作动器3输出的力的变化数据，便于提高数据采集的精确度。

激光位移计11通过专业线缆与控制器8连接，控制器8通过调用自由/简谐/随机激励电压信号模块传输至激振器14，激振器14接收到信号后可以模拟外部环境或者荷载作用，通过弹簧带动拉索10实现不同形式、幅度、频率的持续振动，拉索10上的水平反射板13随着拉索10振动而振动，两个激光位移计11采集到对应的水平反射板13的振动数据，即拉索10的振动位移时程变化，拉索10端部的拉力传感器9以及作动器3端部的压力传感器5分别采集到拉索10拉力变化以及作动器3输出的拉力变化，上述数据全部传输至控制器8，控制器8能够根据采集到的水平反射板13的振动数据、拉索10的位移时程和拉力状态，计算出抑制拉索10振动的最优拉力，控制器控制作动器向拉索10提供相应大小的拉力，并通过滑架4作用于拉索10上，改变拉索结构的刚度和阻尼，实现对拉索10振动响应的控制，根据施加拉力后的拉索10的振动数据，最终得出拉索在该振动状态下的对应拉力，再将该拉力的大小数据应用至对应的大跨斜拉桥上，以持续主动的控制拉索的振动。

附图中标号7和15均为电源，用于向对应的器件供电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：包括固定支座二(2)、作动器(3)、控制器(8)、拉索位移采集装置和激振器(14)；

固定支座二(2)和作动器(3)之间连接悬空的拉索(10)；

激振器(14)与拉索(10)连接，激振器(14)用于振动拉索(10)；

拉索位移采集装置用于采集拉索(10)的振动位移数据；

作动器(3)用于向拉索(10)施加轴向力；

控制器(8)分别与拉索位移采集装置、作动器(3)和激振器(14)连接，控制器(8)用于控制拉索位移采集装置、作动器(3)和激振器(14)。

2.如权利要求1所述的一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：还包括固定支座一(1)，作动器(3)固定安装在固定支座一(1)上。

3.如权利要求1所述的一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：所述拉索(10)的端部固定安装配重块(16)，配重块(16)滑动安装在固定支座二(2)上。

4.如权利要求1所述的一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：所述激振器(14)与振动拉索(10)之间设置弹簧。

5.如权利要求1所述的一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：所述拉索位移采集装置有安装支架(12)，安装支架(12)上设置激光位移计(11)，拉索(10)上设置水平反射板(13)，激光位移计(11)与水平反射板(13)配合。

6.如权利要求5所述的一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：所述安装支架(12)与激光位移计(11)之间设置高度调节装置，高度调节装置用于调节激光位移计(11)的高度位置并固定激光位移计(11)。

7.如权利要求1所述的一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：所述拉索位移采集装置为两个。

8.如权利要求1所述的一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：所述作动器(3)与拉索(10)之间设置拉力传感器(9)。

9.如权利要求2所述的一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：所述固定支座一(1)上设置固定套(6)，固定套(6)内滑动安装滑架(4)，滑架(4)安装在作动器(3)与拉索(10)之间。

10.如权利要求9所述的一种大跨斜拉桥的拉索振动控制试验装置，其特征在于：所述滑架(4)与作动器(3)之间设置压力传感器(5)。

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