CN220503659U - 一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器 - Google Patents

Abstract

一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，包括索结构（1），索结构（1）为多根且安装在桥梁上，其特征在于：所述多根索结构（1）上安装有对索结构起约束作用的钢丝绳网阻尼减振器，钢丝绳网阻尼减振器包括钢丝绳网（2），钢丝绳网（2）由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构，本申请结构紧凑，不占用桥面宝贵的空间，对桥面通行不产生干扰，使用寿命长，不仅能够达到优良的消能减振效果，而且还能从根本上有效抑制各索结构的振动，对桥梁具有很好的减振效果。

Description

一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器

技术领域

本申请涉及一种索结构阻尼减振装置，尤其涉及一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，属于桥梁减隔震技术领域。

背景技术

随着桥梁事业的快速发展，国内外修建的斜拉桥、悬索桥、拱桥等大跨桥式结构日益增多，这些结构所采用的拉索（或吊杆）体系在风和环境因数激励下产生振动，极易产生疲劳。国内外已有运行不到十年的斜拉桥由于断丝过多甚至断索而迫不得已进行换索的例子。众所周知：拉索或吊杆是桥梁极其重要的承重构件，因此如果不将拉索的风振控制在安全范围内，那么不仅危及拉索乃至整座桥梁的安全，而且影响其使用寿命，由此造成的社会效益与经济效益的损失将是巨大的。

现有的拉索或吊杆的减震主要有以下几种结构形式：一、采用气动力减震措施，通过改变拉索或吊杆的截面形状来改变导流，进而实现减振，例如：在拉索上设置肋条、在拉索上设置凹坑、在拉索上设置螺旋线等。气动力减振措施中的各种方案的开发和构造细节都需要实验验证其减振效果，且要注意不能增加拉索断面的阻力系数，并且避免其它的不稳定振动，目前还无法用计算流体力学来分析。因此对气动力减振措施的作用机理也就无法进行理论分析。

二、二阶索方法，具体方法是用不锈钢丝将各主要拉索或吊杆相互连接，其作用是提高拉索体系或吊杆体系的整体刚度，增加拉索的模态质量和阻尼，使拉索振动时产生各模态间的相互耦合。尽管二阶索的减振原理十分浅显，实践中也掌握了一些经验，然而在实际工程中的应用并不是很普遍。因为没有比较完善的设计理论，只能依靠经验，再加上都是高空作业，其预紧力也难以掌握。因此二阶索拉断、索夹断裂时有发生。再说二阶索并不能完全消除并列索与空间索的面外振动。更主要的是对于长大斜拉桥往往需要多道二阶索，而常常被贬之为“蜘蛛网”，损害了桥梁的景观，所以往往不能被桥梁设计师所接受。

三、采用阻尼橡胶减振圈，利用橡胶和拉索之间作用力传递，使橡胶圈变形产生粘滞阻尼耗能，其特点是阻尼橡胶减振圈可以布置在拉索的导筒内，具有较好的景观效果。橡胶圈结构简单易于安装，但橡胶圈提供的阻尼由于太接近锚固端，因而作用十分有限，只能对短索产生一些减振效果，如果施工过程中拉索较大地偏离导筒中心时，往往运行不到一年橡胶圈就会开裂破碎。

四、采用油压阻尼器，欧美国家在拉索减振方法上大多采用油压阻尼器，但是油压阻尼器只能提供单向阻尼力，如果用油压阻尼器同时抑制拉索的面内和面外振动，则每根拉索需要装上2个并成正交布置。油压阻尼器安装精度要求较严，作为阻尼介质的硅油温度效应明显，由于频繁动作，容易发生漏油和渗油现象，因此维修费用相对较高。然而油压阻尼器的主要问题是对小振幅振动不敏感，而长拉索由于存在“模态跃迁”，其平面内一阶正对称振动在靠近锚固端处振动幅度将变得很小，从而使油压阻尼器平面内一阶模态实际测得的阻尼值比设计阻尼值低得多。

五、采用粘性剪切型阻尼器，粘性剪切型阻尼器(VSD)是近几年出现的一种新型减振装置，其特点是利用阻尼器中切片的运动使粘性体产生剪切变形从而将振动能量传递给粘性体再转变成热能耗散。粘性剪切型阻尼器针对油压阻尼器而言，对0.5mm级的微小振动比较敏感，一个VSD即可抑制拉索的面内和面外两个方向的振动，无机械接触点。粘性剪切型阻尼器在使用过程中其阻尼力易受温度变化的影响，且工作溶液容易渗漏。

六、杠杆质量阻尼器，当斜拉索发生振动时，连接杆将斜拉索索夹处的运动传至杠杆，引起杠杆及质量块上下运动，质量块的运动产生惯性力，与杠杆相连的阻尼器部件运动产生弹性力与阻尼力，这些力经杠杆放大后再通过连接杆传递到斜拉索，从而抑制斜拉索的振动。杠杆质量阻尼器装置包含两部分，一是阻尼器部分，另一是杠杆放大部分，该阻尼器抑制的不是拉索振动的原始信号，而是经过杠杆放大了的振动信号，对拉索面外振动的减振效果不理想。

综上所述，现有技术中常用的几种拉索或吊杆的减振技术都存在一定的技术弊端和使用局限性，要么阻尼减振效果不佳，要么使用可靠性和耐用性不理想。本申请克服了现有拉索或吊杆减振结构的缺陷，代表了一定程度的技术进步。

发明内容

本申请的目的是针对现有的拉索或吊杆的减振结构都存在一定的技术弊端和使用局限性，阻尼减振效果不佳，对振动的抑制能力有限，需要经常维护，使用寿命短的缺陷，现提供一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，不仅能够达到优良的消能减振效果，而且还能从根本上有效抑制各索结构的振动，对桥梁具有很好的减振效果。

为实现上述申请的目的，本申请的技术解决方案是：一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，包括索结构，索结构为多根且安装在桥梁上，所述多根索结构上安装有对索结构起约束作用的钢丝绳网阻尼减振器，钢丝绳网阻尼减振器包括钢丝绳网，钢丝绳网由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构。

进一步的，所述钢丝绳网阻尼减振器包括钢丝绳网、中间节点和锚固节点，钢丝绳网上交汇部位的多根钢丝绳通过中间节点连接在一起，钢丝绳网与索结构之间通过锚固节点相连接。

进一步的，所述钢丝绳网固定设置在位于桥梁同一侧的多根索结构上。

进一步的，所述索结构包括斜拉索和吊杆，斜拉索或吊杆的中间位置设置有钢丝绳网，钢丝绳网与两根以上的斜拉索或吊杆相连接。

进一步的，所述中间节点和锚固节点呈梅花形分布。

进一步的，所述中间节点的位置随着钢丝绳网的变位可发生相对移动，锚固节点的位置相对固定，锚固节点只能随着斜拉索或吊杆的摆动而整体移动。

进一步的，所述中间节点采用双套管结构或其它固定扣件，双套管结构为两个固定在一起的套管结构或一体化设置的双套管结构。

进一步的，所述锚固节点包括绳夹、索夹、连接螺栓以及夹紧螺栓，索夹安装在斜拉索或吊杆上，索夹通过夹紧螺栓进行夹紧固定，绳夹安装在钢丝绳网上的钢丝绳股上，绳夹通过连接螺栓与索夹相连接。

进一步的，所述锚固节点包括索夹、连接螺栓以及钢丝绳压套，索夹安装在斜拉索或吊杆上，钢丝绳网上的多根钢丝绳股上安装有钢丝绳压套，斜拉索或吊杆与钢丝绳压套通过索夹夹紧在一起，并通过连接螺栓连接固定。

本申请的有益效果是：

1．本申请在在桥梁索结构上安装有钢丝绳网阻尼器，钢丝绳网上交汇部位的多根钢丝绳通过中间节点连接在一起，钢丝绳网与索结构之间通过锚固节点相连接，安装和拆卸很方便。

2．本申请钢丝绳网阻尼器通过绳网中的钢丝绳在受力后产生扭转、伸长、剪切等物理变形，从而使得相互缠绕的钢丝之间产生干摩擦而耗能，达到消能减振的技术效果，同时钢丝绳网增加了索结构之间的约束，提高了整体刚度，使各个索结构之间的振动相互耦合，增加了索结构的模态质量和阻尼，使各振动相互抑制。

3．本申请结构紧凑，不占用桥面宝贵的空间，对桥面通行不产生干扰，使用寿命长，不仅能够达到优良的消能减振效果，而且还能从根本上有效抑制各索结构的振动，对桥梁具有很好的减振效果。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施方式的结构示意图。

图2是本实用新型第二种实施方式的结构示意图。

图3是本实用新型图2中钢丝绳网A部位的局部放大图。

图4是本实用新型锚固节点实施例一的结构示意图。

图5是本实用新型锚固节点实施例一的结构平面示意图。

图6是本实用新型索夹的立面图。

图7是本实用新型索夹的平面图。

图8是本实用新型绳夹的立面图。

图9是本实用新型绳夹的平面图。

图10是本实用新型锚固节点实施例二的结构示意图。

图11是本实用新型锚固节点实施例二的结构平面示意图。

图12是本实用新型索夹的立面图。

图13是本实用新型索夹的平面图。

图14是本实用新型中间节点实施例一的结构示意图。

图15是本实用新型中间节点实施例二的结构示意图。

图中：索结构1，斜拉索1-1，吊杆1-2，钢丝绳网2，中间节点3，锚固节点4，绳夹5，索夹6，连接螺栓7，夹紧螺栓8，钢丝绳压套9。

实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本申请作进一步的详细描述。

参见图1至图15，本申请的一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，包括索结构1，索结构1为多根且安装在桥梁上，其特征在于：所述多根索结构1上安装有对索结构起约束作用的钢丝绳网阻尼减振器，钢丝绳网阻尼减振器包括钢丝绳网2，钢丝绳网2由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构。

所述钢丝绳网阻尼减振器包括钢丝绳网2、中间节点3和锚固节点4，钢丝绳网2上交汇部位的多根钢丝绳通过中间节点3连接在一起，钢丝绳网2与索结构1之间通过锚固节点4相连接。

所述钢丝绳网2固定设置在位于桥梁同一侧的多根索结构1上。

所述索结构1包括斜拉索1-1和吊杆1-2，斜拉索1-1或吊杆1-2的中间位置设置有钢丝绳网2，钢丝绳网2与两根以上的斜拉索1-1或吊杆1-2相连接。

所述中间节点3和锚固节点4呈梅花形分布。

所述中间节点3的位置随着钢丝绳网2的变位可发生相对移动，锚固节点4的位置相对固定，锚固节点4只能随着斜拉索1-1或吊杆1-2的摆动而整体移动。

所述中间节点3采用双套管结构或其它固定扣件，双套管结构为两个固定在一起的套管结构或一体化设置的双套管结构。

所述锚固节点4包括绳夹5、索夹6、连接螺栓7以及夹紧螺栓8，索夹6安装在斜斜拉索1-1或吊杆1-2上，索夹6通过夹紧螺栓8进行夹紧固定，绳夹5安装在钢丝绳网2上的钢丝绳股上，绳夹5通过连接螺栓7与索夹6相连接。

所述锚固节点4包括索夹6、连接螺栓7以及钢丝绳压套9，索夹6安装在斜拉索1-1或吊杆1-2上，钢丝绳网2上的多根钢丝绳股上安装有钢丝绳压套9，斜拉索1-1或吊杆1-2与钢丝绳压套9通过索夹6夹紧在一起，并通过连接螺栓7连接固定。

如附图1、图2所示，本申请创造性的采用了钢丝绳网阻尼器，在现有桥梁斜拉索1-1、吊杆1-2等索结构的基础上安装了钢丝绳网阻尼器，钢丝绳网阻尼器通过绳网中的钢丝绳在受力后产生扭转、伸长、剪切等物理变形，从而使得相互缠绕的钢丝之间产生干摩擦而耗能，达到消能减振的技术效果。同时，钢丝绳网2增加了对索结构1的约束，提高了整体刚度，使各个索结构1之间的振动相互耦合，增加了索结构1的模态质量和阻尼，使各振动相互抑制，进而提高了桥梁的整体稳定性。

索结构1主要包括斜拉索1-1和吊杆1-2，也可以是其它形式的索结构，为了达到消能减振效果，并有效抑制索结构的振动，本发明在成排的索结构1上安装有钢丝绳网阻尼减振装置。钢丝绳网阻尼减振装置主要包括钢丝绳网2、中间节点3和锚固节点4，钢丝绳网2由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构。钢丝绳网2上的钢丝绳采用线接触型或面接触型钢丝绳，必要时还可以在钢丝绳的外表面缠绕钢丝，能进一步提高钢丝绳网2的阻尼性能。钢丝绳网2上交汇部位的多根钢丝绳通过中间节点3连接在一起，钢丝绳网2与索结构1之间通过锚固节点4相连接，通过锚固节点4将钢丝绳网2与多根索结构1实现有效连接。

钢丝绳网阻尼器尽量安装在索结构1的中间位置，因为中间位置的振幅最大，这样能够最大程度的抑制索结构的振动，达到最佳的振动抑制效果。钢丝绳网2上除了安装有锚固节点4之外，其它的交汇在一起的相邻两排钢丝绳通过中间节点3连接，中间节点3的位置随钢丝绳网2的变形发生相对移动。中间节点3采用双套管结构或其它固定扣件，双套管结构为两个固定在一起的套管结构或一体化设置的双套管结构。

钢丝绳网2与索结构1之间的连接方式有多种，主要有以下两种结构形式：

实施例一：钢丝绳网2与索结构1之间通过锚固节点4进行连接，锚固节点4包括绳夹5、索夹6、连接螺栓7以及夹紧螺栓8，索夹6安装在斜斜拉索1-1或吊杆1-2上，索夹6通过夹紧螺栓8进行夹紧固定，绳夹5安装在钢丝绳网2上的钢丝绳股上，绳夹5通过连接螺栓7与索夹6相连接。绳夹5固定钢丝绳网2上对应位置的钢丝绳股，索夹6固定在索结构1上，绳夹5与索夹6进行连接。

实施例二：钢丝绳网2与索结构1之间通过锚固节点4进行连接，锚固节点4包括索夹6、连接螺栓7以及钢丝绳压套9，索夹6安装在斜拉索1-1或吊杆1-2上，钢丝绳网2上的多根钢丝绳股上安装有钢丝绳压套9，斜拉索1-1或吊杆1-2与钢丝绳压套9通过索夹6夹紧在一起，并通过连接螺栓7连接固定。绳夹5固定钢丝绳网2上对应位置的多根钢丝绳股通过钢丝绳压套9进行压紧固定，索夹6将钢丝绳压套9与索结构1整体压紧固定在一起。

本申请的工作原理和过程如下：索结构1在风荷载、车辆荷载或地震荷载等作用下，会产生空间振动或随机的空间振动，从而带动钢丝绳网2产生变形，此时钢丝绳网2在抑制索结构的振动主要表现在两个方面，其一，钢丝绳网2变形导致钢丝绳的钢丝与钢丝之间产生摩擦耗能，达到了很好的减振耗能效果；其二，钢丝绳网2增加了索结构之间的约束，提高了整体刚度，使各个索结构之间的振动相互耦合，增加了索结构的模态质量和阻尼，使各振动相互抑制，对桥梁具有很好的减振效果。

除此之外，本申请还能通过增加或减少中间节点3和/或锚固节点4的数量，调节中间节点3和锚固节点4的密度，进而来调节本申请钢丝绳网阻尼减振装置的刚度和阻尼，达到了预期的减震（振）效果。

以上内容是结合具体实施方式对本申请所做的进一步详细说明，不能认为本申请的具体实施只局限于这些说明，对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，本申请还会有各种简单替换、改进和变化，所做出的各种简单替换、改进和变化，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，包括索结构（1），索结构（1）为多根且安装在桥梁上，其特征在于：所述多根索结构（1）上安装有对索结构起约束作用的钢丝绳网阻尼减振器，钢丝绳网阻尼减振器包括钢丝绳网（2），钢丝绳网（2）由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，其特征在于：所述钢丝绳网阻尼减振器包括钢丝绳网（2）、中间节点（3）和锚固节点（4），钢丝绳网（2）上交汇部位的多根钢丝绳通过中间节点（3）连接在一起，钢丝绳网（2）与索结构（1）之间通过锚固节点（4）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，其特征在于：所述钢丝绳网（2）固定设置在位于桥梁同一侧的多根索结构（1）上。

4.根据权利要求1或3所述的一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，其特征在于：所述索结构（1）包括斜拉索（1-1）和吊杆（1-2），斜拉索（1-1）或吊杆（1-2）的中间位置设置有钢丝绳网（2），钢丝绳网（2）与两根以上的斜拉索（1-1）或吊杆（1-2）相连接。

5.根据权利要求2所述的一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，其特征在于：所述中间节点（3）和锚固节点（4）呈梅花形分布。

6.根据权利要求2所述的一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，其特征在于：所述中间节点（3）的位置随着钢丝绳网（2）的变位可发生相对移动，锚固节点（4）的位置相对固定，锚固节点（4）只能随着斜拉索（1-1）或吊杆（1-2）的摆动而整体移动。

7.根据权利要求2所述的一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，其特征在于：所述中间节点（3）采用双套管结构或固定扣件，双套管结构为两个固定在一起的套管结构或一体化设置的双套管结构。

8.根据权利要求2、5或6所述的一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，其特征在于：所述锚固节点（4）包括绳夹（5）、索夹（6）、连接螺栓（7）以及夹紧螺栓（8），索夹（6）安装在斜拉索（1-1）或吊杆（1-2）上，索夹（6）通过夹紧螺栓（8）进行夹紧固定，绳夹（5）安装在钢丝绳网（2）上的钢丝绳股上，绳夹（5）通过连接螺栓（7）与索夹（6）相连接。

9.根据权利要求2、5或6所述的一种桥梁索结构钢丝绳网阻尼减振器，其特征在于：所述锚固节点（4）包括索夹（6）、连接螺栓（7）以及钢丝绳压套（9），索夹（6）安装在斜拉索（1-1）或吊杆（1-2）上，钢丝绳网（2）上的多根钢丝绳股上安装有钢丝绳压套（9），斜拉索（1-1）或吊杆（1-2）与钢丝绳压套（9）通过索夹（6）夹紧在一起，并通过连接螺栓（7）连接固定。