CN219490642U - 一种抑制悬索桥风致涡振的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抑制悬索桥风致涡振的装置，包括主梁、主塔、悬臂支承平台、阻尼减振装置和梁端连接件；所述悬臂支承平台设在主塔的侧部，与主塔锚固；所述阻尼减振装置设于支承平台上，所述阻尼减振装置上端通过梁端连接件与主梁连接，下端与悬臂支承平台连接；本发明能够提高主梁结构相关模态的附加阻尼比，从而降低主梁竖向涡激振幅，抑制主梁结构多阶、高阶模态风致涡振。

Description

一种抑制悬索桥风致涡振的装置

技术领域

本实用新型涉及一种抑制悬索桥风致涡振的装置，属于桥梁工程、振动控制技术领域。

背景技术

伴随着桥梁跨度的增加，桥梁长、细、轻、柔与低阻尼的特点愈加突出，其风振问题也日益凸显，涡激振动便是其中之一。

大跨度悬索桥的竖向涡振具有如下特点：①涡激振动是一种非线性自限幅振动，它虽然不像颤振一样会在短时间内对结构造成灾难性破坏，但过大的振幅和加速度会严重影响桥梁的使用功能，频繁发生的涡振还可能引起构件的疲劳破坏，并且影响行车的舒适性和安全性；②大跨度悬索桥的竖向涡振通常表现为单一模态的振动，但大跨度悬索桥模态密集，在桥梁正常运营风速限值25m/s内，固有频率在0.5Hz以内的竖弯模态都有发生涡振的可能，即大跨度悬索桥具有多阶模态涡振问题。

目前为止，常用在实际抗振工程中的调谐质量减振器（简称TMD）是一种控制涡激共振的有效措施，已在多座桥梁上应用，但为达到良好的涡振控制效果，TMD的质量需要达到0.5%以上的受控模态的质量，因此对于上万吨质量的大型悬索桥，TMD需要数十吨的质量，并且，由于TMD是一种单模态的控制措施，要控制多达10个模态的悬索桥涡振，就要在桥梁上安装多达数百吨乃至上千吨质量的多组TMD，控制成本高、桥面荷载增加过多；且由于悬索桥普遍频率较低，则所需TMD刚度也很低，导致弹簧的静伸长将非常大，因而弹簧制作存在一定难度，难以在既有桥梁上安装。

既有大跨度悬索桥多阶模态涡振的病害治理是一项极具挑战的工程技术难题，对于实际工程中大跨度悬索桥多阶涡振的抑振，鲜有相关文献报道。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种抑制悬索桥风致涡振的装置，以解决现有技术大跨度悬索桥多阶、高阶涡振的难题。

一种抑制悬索桥风致涡振的装置，包括主梁、主塔、悬臂支承平台和阻尼减振装置；

所述悬臂支承平台设在主塔的侧部，与主塔锚固；所述阻尼减振装置设于支承平台上，所述阻尼减振装置上端与主梁连接，下端与悬臂支承平台连接。

进一步地，所述阻尼减振装置采用电涡流竖直阻尼器，包括阻尼箱、齿轮箱和传动系统；

所述传动系统一端通过销轴与主梁连接，另一端与齿轮箱传动连接，所述齿轮箱与阻尼箱传动连接。

进一步地，所述主梁设有梁端连接件，所述传动系统一端与梁端连接件采用销轴连接，另一端与齿轮箱采用球铰连接。

进一步地，所述传动系统采用两根传动杆连接。

进一步地，两根所述传动杆之间通过销轴连接，在主梁发生振动时，两根传动杆发生平动转动，并带动齿轮箱及阻尼箱中元件工作并产生阻尼力。

进一步地，所述悬臂支承平台包括塔端锚固件和减振锚固基座；所述塔端锚固件与主塔通过锚栓进行连接；所述塔端锚固件连接有钢牛腿，所述钢牛腿上设有面板，所述面板上设有加强横梁，所述减振锚固基座用于连接阻尼减振装置，且设在加强横梁上。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型主梁发生竖向位移并带动阻尼减振装置发生相对运动，将风致涡振带来的主梁竖向动能通过竖向阻尼减振装置耗散，使得梁体振动速度及位移有效降低，实现抑制涡振的目的，提高主梁结构相关模态的附加阻尼比，降低主梁竖向涡激振幅；

本实用新型通过在主塔侧方设置悬臂支承平台及阻尼减振装置，形成塔梁连接，减振装置位于主梁下方，不影响桥梁整体外观，不侵入通航净空不仅局限于抑制风致涡振，对于由于车辆冲击荷载、车桥耦合共振等引起的振动亦能起到较好的抑制作用，提高行车舒适性。

附图说明

图1为本实用新型可抑制悬索桥风致涡振的方法及减振系统布置示意图；

图2为本实用新型可抑制悬索桥多风致涡振的方法及减振系统悬臂支承平台布置示意图；

图3为本实用新型可抑制悬索桥风致涡振的方法及减振系统梁端连接件的示意图；

图4为本实用新型可抑制悬索桥风致涡振的方法及减振系统的竖向阻尼减振系统示意图；

图中：1-主梁，2-主塔，3-悬臂支承平台，31-塔端锚固件，32-钢牛腿，33-横梁，34-减振锚固基座，35-面层，4-阻尼减振装置，41-阻尼箱，42-齿轮箱，43-传动系统，44-销轴，5-梁端连接件。

具体实施方式

为使本本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-图3所示，公开了一种抑制悬索桥风致涡振的装置，包含悬臂支承平台3、阻尼减振装置4和梁端连接件5；所述悬臂支承平台3位于主塔2侧方，端部与主塔2锚固，

所述悬臂支承平台3包括塔端锚固件31和减振锚固基座34；所述塔端锚固件31与主塔2通过锚栓进行连接；所述塔端锚固件31连接有钢牛腿32，所述钢牛腿32上设有面板35，所述面板35上设有加强横梁33，所述减振锚固基座34用于连接阻尼减振装置4，且设在加强横梁33上。

所述阻尼减振装置4位于支承平台3上，其上端与梁端连接件通过销轴连接，下端与悬臂支承平台3上的锚固基座板34通过螺栓连接。

所述悬臂支承平台3作为阻尼减振装置4的支撑载体，应满足自重及最大阻尼力输出工况时的承载需求，且变形小，可采用自重小、刚度大的钢桁架结构。

所述悬臂支承平台3端部可通过植入锚栓后锚固的方式与主塔2连接。

所述悬臂支承平台3设置面层及四周护栏，便于日常检修、维护。

所述阻尼减振装置4采用电涡流竖直阻尼器，包括阻尼箱41、齿轮箱42和传动系统43；所述传动系统43一端通过销轴44与主梁1连接，另一端与齿轮箱42传动连接，所述齿轮箱42与阻尼箱41传动连接。

所述主梁1设有梁端连接件5，所述传动系统43一端与梁端连接件5采用销轴连接，另一端端与齿轮箱42采用球铰连接。

所述的传动系统43采用两根传动杆连接，所述两根传动杆之间呈一定夹角，且通过销轴连接，在主梁1发生振动时，两根传动杆发生平动转动，并带动齿轮箱42及阻尼箱41中元件工作并产生阻尼力。

所述阻尼减振装置4需根据计算工况需求，适应最大振幅阻尼力输出，且传动系统转角应满足工作要求。其个数及规格可根据桥梁特性、抗振需求等技术指标进行配置。

所述阻尼减振装置传动系统43及与梁端连接件5的连接部位可适应梁体转角、纵向位移需求，优选使用球铰构造连接。

所述阻尼减振装置4的阻尼系数具备-5～+15%的可调空间，以克服由于安装精度带来的误差。

所述梁端连接件5选取在主梁受力合理位置，优选设置在吊索下方等构造加强位置，确保阻尼荷载顺利传递。

本实用新型工作时：

当主梁1发生某一阶涡激共振时，主梁1发生竖向位移并带动阻尼减振装置4发生相对运动，将风致涡振带来的主梁竖向动能通过竖向阻尼减振装置4耗散，使得梁体振动速度及位移有效降低，实现抑制涡振的目的。

通过在主塔2侧方设置悬臂支承平台3及阻尼减振装置4，形成塔梁连接。当主梁1发生竖向振动时，通过传动系统43带动齿轮箱42及阻尼箱41工作，并产生对主梁1的阻尼力，达到消耗振动能量、抑制主梁竖向振动的目的。

本实施实例所述的一种抑制悬索桥风致涡振的方法及减振系统，根据分析结果可对主梁多阶、高阶模态提供一定的附加阻尼比，有效降低主梁涡振振幅。

本实施实例所述的一种抑制悬索桥风致涡振的方法及减振系统，可根据悬索桥结构特点，灵活调整，实施难度小，经济性好；减振系统位于主梁下方，不影响桥梁整体外观，不侵入通航净空。

当主梁1发生竖向振动时，所述阻尼减振装置4的传动系统43带动齿轮箱42及阻尼箱41工作，并产生相应的阻尼扭矩，达到消耗竖向振动能量的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种抑制悬索桥风致涡振的装置，其特征在于，包括主梁（1）、主塔（2）、悬臂支承平台（3）和阻尼减振装置（4）；

所述悬臂支承平台（3）设在主塔（2）的侧部，与主塔（2）锚固；所述阻尼减振装置（4）设于支承平台（3）上，所述阻尼减振装置（4）上端与主梁（1）连接，下端与悬臂支承平台（3）连接；

所述阻尼减振装置（4）采用电涡流竖直阻尼器，包括阻尼箱（41）、齿轮箱（42）和传动系统（43）；

所述传动系统（43）一端通过销轴（44）与主梁（1）连接，另一端与齿轮箱（42）传动连接，所述齿轮箱（42）与阻尼箱（41）传动连接。

2.根据权利要求1所述的抑制悬索桥风致涡振的装置，其特征在于，所述主梁（1）设有梁端连接件（5），所述传动系统（43）一端与梁端连接件（5）采用销轴连接，另一端与齿轮箱（42）采用球铰连接。

3.根据权利要求1所述的抑制悬索桥风致涡振的装置，其特征在于，所述传动系统（43）采用两根传动杆连接。

4.根据权利要求3所述的抑制悬索桥风致涡振的装置，其特征在于，两根所述传动杆之间通过销轴连接，在主梁（1）发生振动时，两根传动杆发生平动转动，并带动齿轮箱（42）及阻尼箱（41）中元件工作并产生阻尼力。

5.根据权利要求1所述的抑制悬索桥风致涡振的装置，其特征在于，所述悬臂支承平台（3）包括塔端锚固件（31）和减振锚固基座（34）；所述塔端锚固件（31）与主塔（2）通过锚栓进行连接；所述塔端锚固件（31）连接有钢牛腿（32），所述钢牛腿（32）上设有面板（35），所述面板（35）上设有加强横梁（33），所述减振锚固基座（34）用于连接阻尼减振装置（4），且设在加强横梁（33）上。