CN219568607U - 一种用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁振动控制技术领域，具体涉及一种用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置。该杠杆惯质阻尼装置包括：刚性杠杆、质量块、阻尼器、定滑轮和传力拉索。刚性杠杆一端可转动设置；质量块设于所述刚性杠杆的另一端；阻尼器一端与所述质量块可转动连接，另一端可转动设置，并与所述刚性杠杆的长度方向垂直；定滑轮位于所述刚性杠杆的中部位置；传力拉索一端用于与主梁的悬臂端连接，另一端绕过所述定滑轮后与所述刚性杠杆的中部连接，并与所述刚性杠杆的长度方向垂直。能够解决现有技术中现有的杠杆形式，在被控结构长时间振动时，容易损坏传力索与杠杆连接点问题。

Description

一种用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁振动控制技术领域，具体涉及一种用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置。

背景技术

现代斜拉桥由于跨越能力大，广泛应用于桥梁建设中。绝大部分大跨径斜拉桥的上部结构都采用悬臂法施工(悬臂浇筑或悬臂拼装)，且除了典型的混合梁斜拉桥(整个边跨为中小跨径混凝土梁、中跨为钢梁)和近塔边跨主梁采用大节段一次吊装到位或顶推到位或支架上节段拼装的斜拉桥外，均存在双悬臂施工过程。

斜拉桥成桥状态的气动稳定性与风致振动响应(涡振与抖振)均容易满足要求，但施工期桥梁结构不完整、刚度低，在风荷载作用下易发生振动，所以施工期的抗风性能至关重要，需重视。大跨度斜拉桥主梁在施工期间的主要风致振动问题为涡激振动和抖振。与设计阶段相比，钢箱梁周围的施工设备等会对主梁动力特性以及周围风场产生影响，可能会导致限幅涡激振动的产生。而且在施工期主梁悬臂阶段，主梁刚度与成桥时相比较弱，这也会大大增加产生抖振响应的振幅，给桥梁施工和人员安全性产生较大影响。对于施工阶段的大跨度桥梁结构，由于结构的弯曲和扭转刚度均较小，且施工周期较长，在遇到强风作用下会对施工产生不利的影响，因此对施工阶段进行抗风性能是非常必要的。

施工期的风致振动控制措施有很多种，主要包括临时墩、下拉索和TMD三种，以下主要对这三种措施进行调研，比较其优缺点。

采用临时墩的方式虽然能起到抵抗不平衡荷载、提高桥梁整体稳定性并最终保障结构受力安全的作用，但是需增设临时墩结构并进行现场施工，材料用量多、工程造价高、工期占用长，在一定程度上影响了通航安全、自身也存在被船撞的风险，与当前工厂化、装配化、绿色环保、节约资源、降低风险、快速施工等现代化建设理念契合度不高。采用下拉索的方式，材料用量少、施工简单快捷、造价低、施工风险小、节约资源、快速施工、安全环保，但是需要对称布置、抗风缆参数(抗风索拉结方式、截面面积等)和拆除去准确确定、保证始终受拉不能受压。采用TMD的方式，虽然技术成熟、减振效果良好，但是超低频难以实现、频率敏感、需精确设计、控制效果有限、阻尼器体量大、经济性差，且容易疲劳损坏。

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用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，能够解决现有技术中现有的杠杆形式，在被控结构长时间振动时，容易损坏传力索与杠杆连接点问题。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

本实用新型提供一种用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，包括：

刚性杠杆，其一端可转动设置；

质量块，其设于所述刚性杠杆的另一端；

阻尼器，其一端与所述质量块可转动连接，另一端可转动设置，并与所述刚性杠杆的长度方向垂直；

定滑轮，其位于所述刚性杠杆的中部位置；

传力拉索，其一端用于与主梁的悬臂端连接，另一端绕过所述定滑轮后与所述刚性杠杆的中部连接，并与所述刚性杠杆的长度方向垂直。

在一些可选的方案中，所述传力拉索用于与主梁的悬臂端连接的一端在水平面上的投影与所述主梁纵桥向方向呈锐角。

在一些可选的方案中，所述定滑轮到所述刚性杠杆可转动设置一端的距离小于所述定滑轮到所述质量块的一端。

在一些可选的方案中，还包括固定底板，其用于安装在所述悬臂端下方的地面上，所述固定底板上间隔设有第一支架和第二支架，所述刚性杠杆一端可转动地与所述第一支架连接，所述第二支架位于所述质量块和第一支架之间，所述定滑轮设于所述第二支架上，并位于所述刚性杠杆的上方，所述阻尼器与所述固定底板转动连接。

在一些可选的方案中，所述阻尼器与所述固定底板转动连接处设有第一支耳，所述阻尼器与所述第一支耳通过第一销轴转动连接。

在一些可选的方案中，所述第二支架上设有第二支耳，所述定滑轮通过第二销轴可转动地设置在所述第二支耳上。

在一些可选的方案中，所述刚性杠杆与所述第一支架通过铰接的形式转动连接。

在一些可选的方案中，还包括用于安装在桥墩上的第一牛腿、第二牛腿和安装座，所述第一牛腿与所述刚性杠杆一端可转动连接，所述第二牛腿与所述阻尼器转动连接，所述安装座用于安装定滑轮。

在一些可选的方案中，所述第一牛腿和第二牛腿均包括一块安装板和一块连接板，所述安装板与连接板相互垂直，所述连接板用于与所述桥墩连接。

在一些可选的方案中，所述阻尼器为油阻尼器、磁流变阻尼器或电涡流阻尼器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本方案传力拉索与刚性杠杆的中部连接，主梁悬臂端振动时，主梁悬臂端振动位移会通过传力拉索传递至刚性杠杆上，刚性杠杆可将传递过来的振动位移放大至质量块一端，利用阻尼器对其减振，这样的设置将主梁悬臂端的振动位移放大，使阻尼器更好的对主梁悬臂端进行减振。另外，利用定滑轮将传力拉索转向，使其与刚性杠杆连接的一端与刚性杠杆的长度方向垂直，在刚性杠杆摆动时，传力拉索与刚性杠杆的连接处基本没有转动，这样会减小传力拉索与刚性杠杆连接处的磨损，提高使用寿命，并且传力拉索与主梁悬臂端的连接位置基本不受限制。

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为本实用新型实施例中杠杆惯质阻尼装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中杠杆惯质阻尼装置的放大原理示意图；

图3为本实用新型实施例中杠杆惯质阻尼装置安装在悬臂端下方的示意图；

图4为本实用新型实施例中杠杆惯质阻尼装置安装在桥墩上的示意图。

图中：1、刚性杠杆；2、质量块；3、阻尼器；4、定滑轮；5、传力拉索；6、固定底板；61、第一支架；62、第二支架；63、第一支耳；64、第二支耳；71、第一牛腿；72、第二牛腿；73、安装座；8、桥墩。

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。

以下结合附图对本实用新型用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置的实施例作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，包括：刚性杠杆1、质量块2、阻尼器3、定滑轮4和传力拉索5。

其中，刚性杠杆1一端可转动设置；质量块2设于刚性杠杆1的另一端；阻尼器3一端与质量块2可转动连接，另一端可转动设置，并与刚性杠杆1的长度方向垂直；定滑轮4位于刚性杠杆1的中部位置；传力拉索5一端用于与主梁的悬臂端连接，另一端绕过定滑轮4后与刚性杠杆1的中部连接，并与刚性杠杆1的长度方向垂直。

在本方案中，可将刚性杠杆1和阻尼器3的端部可转动的设置桥墩上或者设置在主梁悬臂端的下方，将定滑轮4设在刚性杠杆1的中部位置，并位于连接传力拉索5一侧；使传力拉索5一端与主梁的悬臂端连接，另一端绕过定滑轮4后与刚性杠杆1的中部连接，并与刚性杠杆1的长度方向垂直。由于传力拉索5与刚性杠杆1的中部连接，主梁悬臂端振动时，主梁悬臂端振动位移会通过传力拉索5传递至刚性杠杆1上，刚性杠杆1可将传递过来的振动位移放大至质量块2一端，利用阻尼器3对其减振，这样的设置将主梁悬臂端的振动位移放大，使阻尼器3更好的对主梁悬臂端进行减振。另外，利用定滑轮4将传力拉索5转向，使其与刚性杠杆1连接的一端与刚性杠杆1的长度方向垂直，在刚性杠杆1摆动时，传力拉索5与刚性杠杆1的连接处基本没有转动，这样会减小传力拉索5与刚性杠杆1连接处的磨损，提高使用寿命，并且传力拉索5与主梁悬臂端的连接位置基本不受限制。

本例中，给出一种放大原理示意图，如图2所示：

刚性杠杆1可转动设置为一端A点；质量块2设置在刚性杠杆1的另一端C点；阻尼器3一端与质量块2可转动连接，可转动设置的另一端为D点；定滑轮4位于刚性杠杆1的中部位置O点；传力拉索5一端与主梁的悬臂端E点连接，另一端绕过定滑轮4(O点)后与刚性杠杆1的中部B点连接。

其工作原理为通过柔性传力拉索5获得主梁悬臂端的振动位移，通过BC/AB的值获得位移传递的放大系数，其中质量块2的自重由传力拉索5平衡，保证传力拉索5始终处于受拉状态，进而更好的专递振动端的动位移，阻尼器3仅提供阻尼力，用于控制结构振动。

在一些可选的实施例中，传力拉索5用于与主梁的悬臂端连接的一端在水平面上的投影与主梁纵桥向方向呈锐角。

在本实施例中，将传力拉索5用于与主梁的悬臂端连接的一端在水平面上的投影设计为与主梁纵桥向方向呈锐角，一般情况下呈45度。此时，定滑轮4的转动方向与也呈45度。主梁的悬臂端发生横桥向的振动位移时，也可传递到刚性杠杆1上。使该阻尼装置可兼顾桥梁主梁竖向位移控制，并可适应主梁的悬臂端的纵向位移和横向位移，具有同时控制主梁悬臂端纵桥向、横桥向和竖向振动位移的功能，并均具有位移放大的作用。

在本实施例中，整个阻尼装置可横桥向安装，也可以纵桥向安装，只需要使传力拉索5与主梁的悬臂端连接的一端在水平面上的投影与主梁纵桥向方向呈锐角即可，即可起到对主梁悬臂端纵桥向、横桥向和竖向的减振作用。

在一些可选的实施例中，定滑轮4到刚性杠杆1可转动设置一端的距离小于定滑轮4到质量块2的一端。

在本实施中，传力拉索5与刚性杠杆1的连接处到刚性杠杆1可转动设置一端的距离小于定滑轮4到质量块2的一端，这样的设置可使刚性杠杆1的放大系数更大，可将主梁悬臂端的振动位移更好的反应到阻力器处。

如图3所示，在一些可选的实施例中，该用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置还包括固定底板6，其用于安装在悬臂端下方的地面上，固定底板6上间隔设有第一支架61和第二支架62，刚性杠杆1一端可转动地与第一支架61连接，第二支架62位于质量块2和第一支架61之间，定滑轮4设于第二支架62上，并位于刚性杠杆1的上方，阻尼器3与固定底板6转动连接。

在本实施例中，通过在固定底板6上间隔设置第一支架61和第二支架62，将刚性杠杆1一端可转动地与第一支架61连接，定滑轮4可转动地设于第二支架62上，并使定滑轮4位于刚性杠杆1的上方，阻尼器3与固定底板6转动连接。这样的方式方便整个装置的安装，在悬臂端有减振需求时，只需要将安装有减振机构的固定底板6固定在悬臂端下方的地面上，利用传力拉索5将刚性杠杆1连接，并在绕过定滑轮4后与桥梁的悬臂端连接即可。

在具体使用时，该阻尼装置可单独使用，也可以多套联合使用，根据使用环境和需求确定使用数量。

在一些可选的实施例中，阻尼器3与固定底板6转动连接处设有第一支耳63，阻尼器3与第一支耳63通过第一销轴转动连接。

在本实施例中，通过销轴和第一支耳63的形式将阻尼器3可转的连接在固定底板6上，可方便拆卸和安装。

在一些可选的实施例中，第二支架62上设有第二支耳64，定滑轮4通过第二销轴可转动地设置在第二支耳64上。

在本实施例中，第二支架62的一端固定在固定底板6上，另一端设置两块间隔设置的耳板，并在耳板上设置轴孔，将定滑轮4放在两块耳板之间，将第二销轴穿过定滑轮4和耳板上的轴孔即可将定滑轮4安装在第二支架62上。

在一些可选的实施例中，刚性杠杆1与第一支架61通过铰接的形式转动连接。

在本实施例中，同样可在第一支架61上设置耳板，利用销轴将刚性杠杆1可转动的与第一支架61连接。本例中，刚性杠杆1为钢桁架结构，可提供更好的稳定性。

如图4所示，在一些可选的实施例中，该用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，还包括用于安装在桥墩8上的第一牛腿71、第二牛腿72和安装座73，第一牛腿71与刚性杠杆1一端可转动连接，第二牛腿72与阻尼器3转动连接，安装座73安装定滑轮4。

在一些使用环境中，阻尼装置无法直接安装在悬臂端下方的地面上，这时需要将整个装置安装在桥墩8上。此时，需要先在桥墩8上安装第一牛腿71、第二牛腿72和安装座73，然后再将刚性杠杆1一端可转动地与第一牛腿71连接，将阻尼器3与第二牛腿72转动连接，将定滑轮4安装在安装座73上。这样的设计可方便整个装置安装在桥墩8上。

在具体使用时，该阻尼装置可单独使用，也可以多套联合使用，根据使用环境和需求确定使用数量。本例中，在桥墩8的两个支腿上均设有该装置。

在一些可选的实施例中，第一牛腿71和第二牛腿72均包括一块安装板和一块连接板，安装板与连接板相互垂直，连接板用于与桥墩8连接。

在本实施例中，第一牛腿71和第二牛腿72均包括相互垂直并连接的连接板和安装板，在安装时只需要将连接板与桥墩8连接，将刚性杠杆1或阻尼器3与安装板可转动连接即可。

在一些可选的实施例中，阻尼器3为油阻尼器、磁流变阻尼器或电涡流阻尼器。

综上所述，本方案传力拉索5与刚性杠杆1的中部连接，主梁悬臂端振动时，主梁悬臂端振动位移会通过传力拉索5传递至刚性杠杆1上，刚性杠杆1可将传递过来的振动位移放大至质量块2一端，利用阻尼器3对其减振，这样的设置将主梁悬臂端的振动位移放大，使阻尼器3更好的对主梁悬臂端进行减振。另外，利用定滑轮4将传力拉索5转向，使其与刚性杠杆1连接的一端与刚性杠杆1的长度方向垂直，在刚性杠杆1摆动时，传力拉索5与刚性杠杆1的连接处基本没有转动，这样会减小传力拉索5与刚性杠杆1连接处的磨损，提高使用寿命，并且传力拉索5与主梁悬臂端的连接位置基本不受限制。

将传力拉索5用于与主梁的悬臂端连接的一端在水平面上的投影设计为与主梁纵桥向方向呈锐角。主梁的悬臂端发生横桥向的振动位移时，也可传递到刚性杠杆1上，使该阻尼装置可兼顾桥梁主梁竖向位移控制，并可适应主梁的悬臂端的纵向位移和横向位移，具有同时控制主梁悬臂端纵桥向、横桥向和竖向振动位移的功能，并均具有位移放大的作用。

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，而是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)

1.一种用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于，包括：

刚性杠杆(1)，其一端可转动设置；

质量块(2)，其设于所述刚性杠杆(1)的另一端；

阻尼器(3)，其一端与所述质量块(2)可转动连接，另一端可转动设置，并与所述刚性杠杆(1)的长度方向垂直；

定滑轮(4)，其位于所述刚性杠杆(1)的中部位置；

传力拉索(5)，其一端用于与主梁的悬臂端连接，另一端绕过所述定滑轮(4)后与所述刚性杠杆(1)的中部连接，并与所述刚性杠杆(1)的长度方向垂直。

2.如权利要求1所述的用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于：所述传力拉索(5)用于与主梁的悬臂端连接的一端在水平面上的投影与所述主梁纵桥向方向呈锐角。

3.如权利要求1所述的用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于：所述定滑轮(4)到所述刚性杠杆(1)可转动设置一端的距离小于所述定滑轮(4)到所述质量块(2)的一端。

4.如权利要求1-3任一项所述的用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于：还包括固定底板(6)，其用于安装在所述悬臂端下方的地面上，所述固定底板(6)上间隔设有第一支架(61)和第二支架(62)，所述刚性杠杆(1)一端可转动地与所述第一支架(61)连接，所述第二支架(62)位于所述质量块(2)和第一支架(61)之间，所述定滑轮(4)设于所述第二支架(62)上，并位于所述刚性杠杆(1)的上方，所述阻尼器(3)与所述固定底板(6)转动连接。

5.如权利要求4所述的用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于：所述阻尼器(3)与所述固定底板(6)转动连接处设有第一支耳(63)，所述阻尼器(3)与所述第一支耳(63)通过第一销轴转动连接。

6.如权利要求4所述的用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于：所述第二支架(62)上设有第二支耳(64)，所述定滑轮(4)通过第二销轴可转动地设置在所述第二支耳(64)上。

7.如权利要求4所述的用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于：所述刚性杠杆(1)与所述第一支架(61)通过铰接的形式转动连接。

8.如权利要求1-3任一项所述的用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于：还包括用于安装在桥墩(8)上的第一牛腿(71)、第二牛腿(72)和安装座(73)，所述第一牛腿(71)与所述刚性杠杆(1)一端可转动连接，所述第二牛腿(72)与所述阻尼器(3)转动连接，所述安装座(73)用于安装定滑轮(4)。

9.如权利要求8所述的用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于：所述第一牛腿(71)和第二牛腿(72)均包括一块安装板和一块连接板，所述安装板与连接板相互垂直，所述连接板用于与所述桥墩(8)连接。

10.如权利要求1所述的用于施工期主梁悬臂振动控制的杠杆惯质阻尼装置，其特征在于：所述阻尼器(3)为油阻尼器、磁流变阻尼器或电涡流阻尼器。