CN221345279U - 桥墩水平向振动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种桥墩水平向振动控制装置，其包括拉索、阻尼机构以及杠杆，拉索的第一端用于与桥墩的墩顶连接，拉索的第一端和拉索的第二端分别被设置在桥墩的两侧，拉索的第二端的高度低于拉索的第一端的高度；阻尼机构的第一端用于与桥墩的墩身连接，阻尼机构与拉索的第二端被设置在桥墩的同一侧；杠杆的第一端与拉索的第二端连接，杠杆的第二端与阻尼机构的第二端连接，杠杆具有一支点，杠杆的支点用于与墩身连接，杠杆的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于预设倾角。上述的装置对桥墩在水平向的减振效果优异。

Description

桥墩水平向振动控制装置

技术领域

本实用新型属于振动控制技术领域，尤其涉及一种桥墩水平向振动控制装置。

背景技术

随着我国经济的不断发展，列车的运行速度和承载重量都有了很大程度的提升。在列车车速和列车载重的不断提高的情况下，对铁路桥梁的要求相比以前也有了很大的不同。一些既有桥梁，由于原设计规范不能够符合现行规范的设计要求，或是由于当时施工技术、施工材料的限制使得工程质量不能够得以保证，以及外界环境因素等的影响，列车提速和增载后，既有铁路桥梁桥墩存在的主要问题集中在横向刚度不足，桥梁横向振幅过大，将直接影响行车安全性，已经无法满足目前铁路运输发展的需要。

此外，随着西南山区高墩桥梁的建设，其在地震和车辆制动作用下的水平向(横桥向和纵桥向)振动问题日益突出。

增加阻尼比可以有效抑制桥墩振动，保障桥梁运营安全。但由于桥墩墩顶空间有限，难以布置阻尼器，桥墩墩底位置振幅太小，阻尼器无法发挥耗能作用，因此，本申请提出一种桥墩水平向振动装置和减振方法，该减振装置固定在桥墩墩身，通过张紧的拉索桥墩墩顶振动位移通过杠杆放大作用传递至阻尼装置处，产生惯性力、弹性力、阻尼力，由拉索反馈给桥墩墩顶，改变桥墩的模态质量、刚度及阻尼，有效提高桥墩阻尼，减振效果优异，并具有两种减振功能。有效控制桥墩水平向振动，具有重大工程意义。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提出了一种桥墩水平向振动控制装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种桥墩水平向振动控制装置，包括：

拉索，所述拉索的第一端用于与桥墩的墩顶连接，所述拉索的第一端和所述拉索的第二端分别被设置在所述桥墩的两侧，所述拉索的第二端的高度低于所述拉索的第一端的高度；

阻尼机构，所述阻尼机构的第一端用于与所述桥墩的墩身连接，所述阻尼机构与所述拉索的第二端被设置在所述桥墩的同一侧；以及

杠杆，所述杠杆的第一端与所述拉索的第二端连接，所述杠杆的第二端与所述阻尼机构的第二端连接，所述杠杆具有一支点，所述杠杆的支点用于与所述墩身连接，所述杠杆的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于预设倾角。

在一个实施例中，所述阻尼机构包括阻尼器、质量块和弹性件，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述质量块与所述杠杆的第二端连接，所述弹性件的第一端用于与所述墩身连接，所述弹性件的第二端与所述杠杆的第二端连接。

在一个实施例中，所述杠杆包括第一子臂和一垂直于所述第一子臂的第二子臂，所述第一子臂的第一端用于作为所述支点与所述墩身连接，所述第一子臂的第二端与所述第二子臂的第一端连接，所述第二子臂的第二端与所述阻尼机构的第二端连接，所述拉索的第二端与所述第一子臂连接，所述第二子臂的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于所述预设倾角。

在一个实施例中，所述阻尼机构包括阻尼器、质量块和弹性件，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述弹性件的第一端用于与所述墩身连接，所述第二子臂的第二端分别与所述弹性件的第二端及所述质量块连接。

在一个实施例中，所述阻尼机构包括阻尼器和质量块，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述第二子臂的第二端与所述质量块连接。

在一个实施例中，所述杠杆包括第三子臂、第四子臂和第五子臂，所述第三子臂垂直于所述第四子臂，所述第四子臂垂直于所述第五子臂，且所述第三子臂平行于所述第五子臂，所述第五子臂的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于预设倾角，所述拉索的第二端与所述第三子臂的第一端连接，所述杠杆的支点位于所述第三子臂，所述第三子臂的第二端与所述第四子臂的第一端连接，所述第四子臂的第二端与所述第五子臂的第一端连接，所述第五子臂的第二端与所述阻尼机构的第二端连接。

在一个实施例中，所述阻尼机构包括阻尼器、质量块和弹性件，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述第五子臂的第二端与所述质量块连接，所述弹性件的第一端用于与所述墩身连接，所述第五子臂的第二端还与所述弹性件的第二端连接。

在一个实施例中，所述阻尼机构包括阻尼器、质量块和弹性件，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述第五子臂的第二端与所述质量块连接。

在一个实施例中，所述拉索的第一端用于通过第一转动铰与所述桥墩的墩顶连接；

所述杠杆的第一端通过第二转动铰与所述拉索的第二端连接；

所述杠杆的支点用于通过第三转动铰与所述墩身连接；

所述杠杆的第二端通过第四转动铰与所述阻尼机构的第二端连接；

所述阻尼机构的第一端用于通过第五转动铰与所述桥墩的墩身连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的桥墩水平向振动控制装置技术具有如下优点或有益效果：

本实用新型的桥墩水平向振动控制装置，拉索的两端分别与墩顶及阻尼机构连接，即拉索受到阻尼机构的拉力而张紧，墩顶的振动依次通过张紧的拉索、杠杆传递至阻尼机构处，产生惯性力、弹性力和阻尼力，然后阻尼机构产生的惯性力、弹性力和阻尼力再依次通过杠杆和张紧的拉索反馈给墩顶，改变桥墩的模态质量、刚度及阻尼，其中，由于杠杆有效放大了惯性力、弹性力和阻尼力，因此有效提高了桥墩阻尼，使得减振效果优异。且由于所述拉索的第一端和所述拉索的第二端分别被设置在所述桥墩的两侧，所述拉索的第二端的高度低于所述拉索的第一端的高度，即拉索是斜向设置的，使得在横向和纵向上，墩顶均受到来自拉索的力，进而使桥墩水平向振动控制装置在横向和纵向上均具有减振功能，确保了装置对桥墩在水平向的减振效果。

附图说明

图1是一实施例的桥墩减振结构的结构示意图；

图2是另一实施例的桥墩减振结构的结构示意图；

图3是又一实施例的桥墩减振结构的结构示意图；

图4是图1所示的桥墩减振结构的位移分析图；

图5是图1所示的桥墩减振结构的位移分析图；

图6是图1所示的桥墩减振结构的受力分析图；

图7是图2所示的桥墩减振结构的位移分析图；

图8是图2所示的桥墩减振结构的受力分析图；

图9是图3所示的桥墩减振结构的位移分析图；

图10是图3所示的桥墩减振结构的受力分析图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的，技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步的详细说明，借此对本实用新型如何应用技术手段解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1所示，一实施例的桥墩水平向振动控制装置10包括拉索100、阻尼机构200以及杠杆300，所述拉索100的第一端用于与桥墩20的墩顶400连接，所述拉索100的第一端和所述拉索100的第二端分别被设置在所述桥墩20的两侧，所述拉索100的第二端的高度低于所述拉索100的第一端的高度；所述阻尼机构200的第一端用于与所述桥墩20的墩身500连接，所述阻尼机构200与所述拉索100的第二端被设置在所述桥墩20的同一侧；所述杠杆300的第一端与所述拉索100的第二端连接，所述杠杆300的第二端与所述阻尼机构200的第二端连接，所述杠杆300具有一支点，所述杠杆300的支点用于与所述墩身500连接，所述杠杆300的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于预设倾角。

本实施例中，预设倾角为-15°～15°。优选地，预设倾角为0°，当预设倾角为0°时，可以有效地吸收和分散垂直地震力。当预设倾角为0°时，则杠杆300的延伸方向平行于竖直方向，也就是说，杠杆300的延伸方向竖直设置。

该支点设置于杠杆300的中部，或者设置于杠杆300上靠近一端的位置。该支点起到对杠杆支撑的作用。

本实施例中，拉索包括且不限于柔性拉索。柔性拉索包括且不限于钢丝拉索、钢绞线拉索、铝合金拉索和铜合金拉索。本实施例中，杠杆包括且不限于刚性杠杆。

本实施例中，阻尼机构200设置在桥墩20的墩身500上，而非设置在地面上，避免了需要在地面上选择专门的区域以布置阻尼机构200的问题，有效解决装置的安装场地的限制问题，提高阻尼机构200的布置效率，且避免了阻尼机构200因设置在地面限制条件而对阻尼机构200的使用调节造成影响的问题，例如避免桥梁下面有河流，需要设置专门的平台放置阻尼机构200，否则会对阻尼机构200的使用调节造成影响的问题，使得装置在实际应用中的适应性得到提高。

拉索100越长，成本越高，其传力越难，且斜向的拉索100在重力作用下会有垂度的影响，拉索100越长，其静力伸长量越大，对拉索100端部的位移传递有较大影响，会削减拉索100两端的位移传递至阻尼机构200，也就是说，削弱了减振装置对桥墩20的减振效果。而本实施例中，由于阻尼机构200设置在桥墩20的墩身500上，有效减小了拉索100的长度，进而有效增大拉索100端部的位移传递，进而确保了减振装置对桥墩20的减振效果。

上述的桥墩水平向振动控制装置10，拉索100的两端分别与墩顶400及阻尼机构200连接，即拉索100受到阻尼机构200的拉力而张紧，墩顶400的振动依次通过张紧的拉索100、杠杆300传递至阻尼机构200处，产生惯性力、弹性力和阻尼力，然后阻尼机构200产生的惯性力、弹性力和阻尼力再依次通过杠杆300和张紧的拉索100反馈给墩顶400，改变桥墩20的模态质量、刚度及阻尼，其中，由于杠杆300有效放大了惯性力、弹性力和阻尼力，因此有效提高了桥墩20阻尼，使得减振效果优异。且由于所述拉索100的第一端和所述拉索100的第二端分别被设置在所述桥墩20的两侧，所述拉索100的第二端的高度低于所述拉索100的第一端的高度，即拉索100是斜向设置的，使得在横向和纵向上，墩顶400均受到来自拉索100的力，进而使桥墩水平向振动控制装置10在横向和纵向上均具有减振功能，确保了装置对桥墩20在水平向的减振效果。

如图1所示，在一个实施例中，所述阻尼机构200包括阻尼器210、质量块220和弹性件230，所述阻尼器210的第一端用于与所述墩身500连接，所述阻尼器210的第二端与所述质量块220连接，所述质量块220与所述杠杆300的第二端连接，所述弹性件230的第一端用于与所述墩身500连接，所述弹性件230的第二端与所述杠杆300的第二端连接。

本实施例中，杠杆300的支点与杠杆300的第一端的距离小于杠杆300的支点与杠杆300的第二端的距离，使得阻尼器210和弹性件230共同通过杠杆300有效放大了惯性力、弹性力和阻尼力，因此有效提高了桥墩20阻尼，使得减振效果优异。

本实施例中，由于杠杆300的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于预设倾角，且预设倾角为-15°～15°，即杠杆300的预设倾角较小，使得杠杆300虽然在质量块220的作用下在竖直方向上对拉索100的拉力较大，但是在水平方向上的拉力较小，因此，还需要弹性件230通过杠杆300对拉索100提供水平方向的拉力，确保装置对桥墩20在横向和纵向上的方向的拉力，即确保装置对桥墩20在水平向的减振效果。

如图4和图5所示，本实施例中，墩顶400位移x₁通过拉索100传递到杠杆300顶端x₂，按照平行四边形准则，小位移等距传递，可知x₁＝x₂；

静力杠杆300放大系数和动力杠杆300放大系数均为

得到阻尼机构200第二端的位移的计算式如下：

x₄＝n(x₂-x₃)＝n(x₁-x₃)，

得到阻尼机构200行程的计算式如下：

s＝x₄-x₅＝n(x₁-x₃)-x₅

其中，x₅为阻尼机构200第一端的位移的计算式；

得到阻尼机构200位移放大倍数为

如图6所示，力矩静力平衡关系的计算式如下：

F_xl₁＝F_kl₂，

力矩动力力平衡关系的计算式如下：

ΔF_xl₁＝(ΔF_k+F_c+F_m)l₂

其中，F_x为拉索100水平分力，F_k为弹性件230的弹性力，F_c为阻尼机构200的阻尼力，F_m为质量块220的惯性力，ΔF_x为拉索100的水平动力分力。

弹性件230的弹性力的计算式如下：

F_k＝ks

其中，Fk为弹性件230的弹性力，k为弹簧的劲度系数，s为阻尼机构200行程。

阻尼机构200的阻尼力的计算式如下：

其中，Fc为阻尼机构200的阻尼力，c是结构阻尼系数，为速度。

质量块220的惯性力的计算式如下：

其中，Fm为质量块220的惯性力，m为质量，为加速度。

根据力矩静力平衡关系的计算式、力矩动力力平衡关系的计算式、弹性件230的弹性力的计算式、阻尼机构200的阻尼力的计算式和质量块220的惯性力的计算式，计算杠杆300放大系数和杠杆300长度。

本实施例中，弹性件230包括且不仅限于拉簧和弹簧。

如图2所示，在一个实施例中，所述杠杆300包括第一子臂310和一垂直于所述第一子臂310的第二子臂320，所述第一子臂310的第一端用于作为所述支点与所述墩身500连接，所述第一子臂310的第二端与所述第二子臂320的第一端连接，所述第二子臂320的第二端与所述阻尼机构200的第二端连接，所述拉索100的第二端与所述第一子臂310连接，所述第二子臂320的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于所述预设倾角。

本实施例中，拉索100的第二端与第一子臂310的连接处避开第一子臂310的第一端设置，确保拉索100能够被第一子臂310拉紧。本实施例中，第一子臂310的第二端与拉索100的第一端的距离大于第一子臂310的第一端与拉索100的第一端的距离，使得第一子臂310对拉索100提供远离墩身500的力，即确保第一子臂310对拉索100在水平方向上的拉力，使得阻尼机构200能够通过第一子臂310将拉索100拉紧，同时阻尼机构200还通过第二子臂320提供竖直方向上的作用力，确保了第一子臂310对拉索100在竖直方向上的拉力，进而确保装置对桥墩20在横向和纵向上的方向的拉力，即确保装置对桥墩20在水平向的减振效果。

如图4和图7所示，本实施例中，墩顶400位移x₁通过拉索100传递到杠杆300顶端x₂，按照平行四边形准则，小位移等距传递，可知x₁＝x₂；

静力杠杆300放大系数为动力杠杆300放大系数为

得到阻尼机构200第二端的位移的计算式如下：

x₄＝n₂(x₂-x₃)＝n₂(x₁-x₃)，

得到阻尼机构200行程的计算式如下：

s＝x₄-x₅＝n₂(x₁-x₃)-x₅

其中，x₅为阻尼机构200第一端的位移的计算式；

得到阻尼机构200位移放大倍数为

如图8所示，力矩静力平衡关系的计算式如下：

F_y(l₃-l₂)＝mgl₁

力矩动力力平衡关系的计算式如下：

ΔF_y(l₃-l₂)＝(F_c+F_m)l₁

其中，F_c为阻尼机构200的阻尼力，F_m为质量块220的惯性力，ΔF_x为拉索100的水平动力分力。

弹性件230的弹性力的计算式如下：

F_k＝ks

其中，Fk为弹性件230的弹性力，k为弹簧的劲度系数，s为阻尼机构200行程。

阻尼机构200的阻尼力的计算式如下：

其中，Fc为阻尼机构200的阻尼力，c是结构阻尼系数，为速度。

质量块220的惯性力的计算式如下：

其中，Fm为质量块220的惯性力，m为质量，为加速度。

根据力矩静力平衡关系的计算式、力矩动力力平衡关系的计算式、弹性件230的弹性力的计算式、阻尼机构200的阻尼力的计算式和质量块220的惯性力的计算式，计算杠杆300放大系数、第一子臂310长度、第二子臂320长度以及杠杆300的支点位置。

如图2所示，在一个实施例中，所述阻尼机构200包括阻尼器210、质量块220和弹性件230，所述阻尼器210的第一端用于与所述墩身500连接，所述阻尼器210的第二端与所述质量块220连接，所述弹性件230的第一端用于与所述墩身500连接，所述第二子臂320的第二端分别与所述弹性件230的第二端及所述质量块220连接。

本实施例中，第一子臂310的第二端与拉索100的第一端的距离大于第一子臂310的第一端与拉索100的第一端的距离，使得阻尼器210通过第一子臂310对拉索100提供远离墩身500的力，确保第一子臂310对拉索100在水平方向上的拉力，即第一子臂310能够将拉索100拉紧，同时质量块220对第二子臂320提供竖直方向上的作用力，确保了第一子臂310对拉索100在竖直方向上的拉力，进而确保装置对桥墩20在横向和纵向上的方向的拉力，即确保装置对桥墩20在水平向的减振效果。本实施例中，当墩顶400的水平向的振动较大时，弹性件230依次通过第二子臂320和第一子臂310对拉索100提供水平方向的拉力，确保装置在水平向对拉索100的拉力，进而确保减振效果。如图2所示，在一个实施例中，所述阻尼机构200包括阻尼器210和质量块220，所述阻尼器210的第一端用于与所述墩身500连接，所述阻尼器210的第二端与所述质量块220连接，所述第二子臂320的第二端与所述质量块220连接。

本实施例中，第一子臂310的第二端与拉索100的第一端的距离大于第一子臂310的第一端与拉索100的第一端的距离，使得阻尼器210通过第一子臂310对拉索100提供远离墩身500的力，确保第一子臂310对拉索100在水平方向上的拉力，即第一子臂310能够将拉索100拉紧，同时质量块220对第二子臂320提供竖直方向上的作用力，确保了第一子臂310对拉索100在竖直方向上的拉力，进而确保装置对桥墩20在横向和纵向上的方向的拉力，即确保装置对桥墩20在水平向的减振效果。本实施例中，当墩顶400的水平向的振动较小时，阻尼器210通过第一子臂310对拉索100提供的水平方向的拉力能够有效解决墩顶400的水平向的振动问题，无需增设弹性件230，即可确保装置在水平向对拉索100的拉力，进而确保减振效果。

如图3所示，在一个实施例中，所述杠杆300包括第三子臂300a、第四子臂300b和第五子臂300c，所述第三子臂300a垂直于所述第四子臂300b，所述第四子臂300b垂直于所述第五子臂300c，且所述第三子臂300a平行于所述第五子臂300c，所述第五子臂300c的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于预设倾角，所述拉索100的第二端与所述第三子臂300a的第一端连接，所述杠杆300的支点位于所述第三子臂300a，所述第三子臂300a的第二端与所述第四子臂300b的第一端连接，所述第四子臂300b的第二端与所述第五子臂300c的第一端连接，所述第五子臂300c的第二端与所述阻尼机构200的第二端连接。

本实施例中，杠杆300的支点避开第三子臂300a的第一端设置，确保拉索100能够被第三子臂300a拉紧。本实施例中，第四子臂300b的第二端与拉索100的第一端的距离大于第四子臂300b的第一端与拉索100的第一端的距离，使得第四子臂300b对拉索100提供远离墩身500的力，确保第四子臂300b对拉索100在水平方向上的拉力，即阻尼机构200能够通过第四子臂300b将拉索100拉紧，同时阻尼机构200还通过第五子臂300c提供竖直方向上的作用力，确保了第五子臂300c对拉索100在竖直方向上的拉力，进而确保装置对桥墩20在横向和纵向上的方向的拉力，即确保装置对桥墩20在水平向的减振效果。

如图4和图9所示，本实施例中，墩顶400位移x₁通过拉索100传递到杠杆300顶端x₂，按照平行四边形准则，小位移等距传递，可知x₁＝x₂；

静力杠杆300放大系数为动力杠杆300放大系数为

得到阻尼机构200第二端的位移的计算式如下：

x₄＝n₂(x₂-x₃)＝n₂(x₁-x₃)，

得到阻尼机构200行程的计算式如下：

s＝x₄-x₅＝n₂(x₁-x₃)-x₅

其中，x₅为阻尼机构200第一端的位移的计算式；

得到阻尼机构200位移放大倍数为

如图10所示，力矩静力平衡关系的计算式如下：

F_x(l₃-l₂)＝mgl₁

力矩动力力平衡关系的计算式如下：

ΔF_x(l₃-l₂)＝(F_c+F_m)l₁

其中，F_c为阻尼机构200的阻尼力，F_m为质量块220的惯性力，ΔF_x为拉索100的水平动力分力。

弹性件230的弹性力的计算式如下：

F_k＝ks

其中，Fk为弹性件230的弹性力，k为弹簧的劲度系数，s为阻尼机构200行程。

阻尼机构200的阻尼力的计算式如下：

其中，Fc为阻尼机构200的阻尼力，c是结构阻尼系数，为速度。

质量块220的惯性力的计算式如下：

其中，Fm为质量块220的惯性力，m为质量，为加速度。

根据力矩静力平衡关系的计算式、力矩动力力平衡关系的计算式、弹性件230的弹性力的计算式、阻尼机构200的阻尼力的计算式和质量块220的惯性力的计算式，计算杠杆300放大系数、第三子臂300a长度和第四子臂300b长度。

如图3所示，在一个实施例中，所述阻尼机构200包括阻尼器210、质量块220和弹性件230，所述阻尼器210的第一端用于与所述墩身500连接，所述阻尼器210的第二端与所述质量块220连接，所述第五子臂300c的第二端与所述质量块220连接，所述弹性件230的第一端用于与所述墩身500连接，所述第五子臂300c的第二端还与所述弹性件230的第二端连接。

本实施例中，第四子臂300b的第二端与拉索100的第一端的距离大于第四子臂300b的第一端与拉索100的第一端的距离，使得阻尼器210通过第四子臂300b对拉索100提供远离墩身500的力，确保第四子臂300b对拉索100在水平方向上的拉力，即第四子臂300b能够将拉索100拉紧，同时质量块220对第五子臂300c提供竖直方向上的作用力，确保了第五子臂300c对拉索100在竖直方向上的拉力，进而确保装置对桥墩20在横向和纵向上的方向的拉力，即确保装置对桥墩20在水平向的减振效果。本实施例中，当墩顶400的水平向的振动较大时，弹性件230依次通过第五子臂300c、第四子臂300b和第三子臂300a对拉索100提供水平方向的拉力，确保装置在水平向对拉索100的拉力，进而确保减振效果。本实施例中，当墩顶400的水平向的振动较大时，弹性件230依次通过第五子臂300c、第四子臂300b和第三子臂300a对拉索100提供水平方向的拉力，确保装置在水平向对拉索100的拉力，进而确保减振效果。

如图3所示，在一个实施例中，所述阻尼机构200包括阻尼器210、质量块220和弹性件230，所述阻尼器210的第一端用于与所述墩身500连接，所述阻尼器210的第二端与所述质量块220连接，所述第五子臂300c的第二端与所述质量块220连接。

本实施例中，第四子臂300b的第二端与拉索100的第一端的距离大于第四子臂300b的第一端与拉索100的第一端的距离，使得阻尼器210通过第四子臂300b对拉索100提供远离墩身500的力，确保第四子臂300b对拉索100在水平方向上的拉力，即第四子臂300b能够将拉索100拉紧，同时质量块220对第五子臂300c提供竖直方向上的作用力，确保了第五子臂300c对拉索100在竖直方向上的拉力，进而确保装置对桥墩20在横向和纵向上的方向的拉力，即确保装置对桥墩20在水平向的减振效果。本实施例中，当墩顶400的水平向的振动较小时，阻尼器210通过第四子臂300b对拉索100提供的水平方向的拉力能够有效解决墩顶400的水平向的振动问题，无需增设弹性件230，即可确保装置在水平向对拉索100的拉力，进而确保减振效果。

如图3所示，在一个实施例中，所述拉索100的第一端用于通过第一转动铰与所述桥墩20的墩顶400连接；所述杠杆300的第一端通过第二转动铰与所述拉索100的第二端连接；所述杠杆300的支点用于通过第三转动铰与所述墩身500连接；所述杠杆300的第二端通过第四转动铰与所述阻尼机构200的第二端连接；所述阻尼机构200的第一端用于通过第五转动铰与所述桥墩20的墩身500连接。

本实施例中，第一转动铰可以允许拉索100在预设范围内自由旋转，以使拉索100更好地适应桥墩20的位移变化，并减少拉索100受到的应力；同样地，在阻尼机构200通过杠杆300对拉索100提供拉力的过程中，由于第二转动铰能够进行转动，使得拉索100和杠杆300均能通过第二转动铰的转动有效适应自身的形变；同样地，杠杆300的支点通过第三转动铰与桥墩20的墩身500连接，使得杠杆300能够相对桥墩20的墩身500转动，通过杠杆300力有效提高了桥墩20的减振效果；同样地，在阻尼机构200通过杠杆300对拉索100提供拉力的过程中，由于第四转动铰能够进行转动，使得阻尼机构200和杠杆300均能通过第四转动铰的转动有效适应自身的形变；同样地，所述阻尼机构200的第一端用于通过第五转动铰与所述桥墩20的墩身500连接，由于第五转动铰能够进行转动，使得阻尼机构200能够通过第五转动铰的转动有效适应自身的形变。

本实施例中，单悬臂梁墩顶400受力变形位移的计算式如下：

其中，Pt为桥墩20墩顶400动荷载，EI为桥墩20抗弯刚度，l为桥墩20高度，y为桥墩20墩身500距墩顶400距离。

如图4所示，本实施例中，当桥墩20墩身500距墩顶400距离为0时，第一转动铰的横向动位移的计算式如下：

其中，Pt为桥墩20墩顶400动荷载，EI为桥墩20抗弯刚度，l为桥墩20高度。

如图4所示，本实施例中，当桥墩20墩身500距墩顶400距离为y₃时，第三转动铰的横向动位移的计算式如下：

其中，Pt为桥墩20墩顶400动荷载，EI为桥墩20抗弯刚度，l为桥墩20高度。

如图4所示，本实施例中，当桥墩20墩身500距墩顶400距离为y₅时，第五转动铰的横向动位移的计算式如下：

其中，Pt为桥墩20墩顶400动荷载，EI为桥墩20抗弯刚度，l为桥墩20高度。

如图1所示，本申请还提供一种桥墩减振结构10A，其包括桥墩20，还包括上述任一实施例所述的装置。

上述的桥墩减振结构10A，拉索100的两端分别与墩顶400及阻尼机构200连接，即拉索100受到阻尼机构200的拉力而张紧，墩顶400的振动依次通过张紧的拉索100、杠杆300传递至阻尼机构200处，产生惯性力、弹性力和阻尼力，然后阻尼机构200产生的惯性力、弹性力和阻尼力再依次通过杠杆300和张紧的拉索100反馈给墩顶400，改变桥墩20的模态质量、刚度及阻尼，其中，由于杠杆300有效放大了惯性力、弹性力和阻尼力，因此有效提高了桥墩20阻尼，使得减振效果优异。且由于所述拉索100的第一端和所述拉索100的第二端分别被设置在所述桥墩20的两侧，所述拉索100的第二端的高度低于所述拉索100的第一端的高度，即拉索100是斜向设置的，使得在横向和纵向上，墩顶400均受到来自拉索100的力，进而使桥墩水平向振动控制装置10在横向和纵向上均具有减振功能，确保了装置对桥墩20在水平向的减振效果，进而确保桥墩减振结构10A的质量和使用寿命。

为使本实用新型的目的，技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步的详细说明，借此对本实用新型如何应用技术手段解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

还需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (9)

1.一种桥墩水平向振动控制装置，其特征在于，包括：

拉索，所述拉索的第一端用于与桥墩的墩顶连接，所述拉索的第一端和所述拉索的第二端分别被设置在所述桥墩的两侧，所述拉索的第二端的高度低于所述拉索的第一端的高度；

阻尼机构，所述阻尼机构的第一端用于与所述桥墩的墩身连接，所述阻尼机构与所述拉索的第二端被设置在所述桥墩的同一侧；以及

杠杆，所述杠杆的第一端与所述拉索的第二端连接，所述杠杆的第二端与所述阻尼机构的第二端连接，所述杠杆具有一支点，所述杠杆的支点用于与所述墩身连接，所述杠杆的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于预设倾角。

2.根据权利要求1所述的桥墩水平向振动控制装置，其特征在于，所述阻尼机构包括阻尼器、质量块和弹性件，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述质量块与所述杠杆的第二端连接，所述弹性件的第一端用于与所述墩身连接，所述弹性件的第二端与所述杠杆的第二端连接。

3.根据权利要求1所述的桥墩水平向振动控制装置，其特征在于，所述杠杆包括第一子臂和一垂直于所述第一子臂的第二子臂，所述第一子臂的第一端用于作为所述支点与所述墩身连接，所述第一子臂的第二端与所述第二子臂的第一端连接，所述第二子臂的第二端与所述阻尼机构的第二端连接，所述拉索的第二端与所述第一子臂连接，所述第二子臂的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于所述预设倾角。

4.根据权利要求3所述的桥墩水平向振动控制装置，其特征在于，所述阻尼机构包括阻尼器、质量块和弹性件，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述弹性件的第一端用于与所述墩身连接，所述第二子臂的第二端分别与所述弹性件的第二端及所述质量块连接。

5.根据权利要求3所述的桥墩水平向振动控制装置，其特征在于，所述阻尼机构包括阻尼器和质量块，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述第二子臂的第二端与所述质量块连接。

6.根据权利要求1所述的桥墩水平向振动控制装置，其特征在于，所述杠杆包括第三子臂、第四子臂和第五子臂，所述第三子臂垂直于所述第四子臂，所述第四子臂垂直于所述第五子臂，且所述第三子臂平行于所述第五子臂，所述第五子臂的延伸方向与竖直方向之间的夹角小于预设倾角，所述拉索的第二端与所述第三子臂的第一端连接，所述杠杆的支点位于所述第三子臂，所述第三子臂的第二端与所述第四子臂的第一端连接，所述第四子臂的第二端与所述第五子臂的第一端连接，所述第五子臂的第二端与所述阻尼机构的第二端连接。

7.根据权利要求6所述的桥墩水平向振动控制装置，其特征在于，所述阻尼机构包括阻尼器、质量块和弹性件，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述第五子臂的第二端与所述质量块连接，所述弹性件的第一端用于与所述墩身连接，所述第五子臂的第二端还与所述弹性件的第二端连接。

8.根据权利要求6所述的桥墩水平向振动控制装置，其特征在于，所述阻尼机构包括阻尼器、质量块和弹性件，所述阻尼器的第一端用于与所述墩身连接，所述阻尼器的第二端与所述质量块连接，所述第五子臂的第二端与所述质量块连接。

9.根据权利要求1所述的桥墩水平向振动控制装置，其特征在于，所述拉索的第一端用于通过第一转动铰与所述桥墩的墩顶连接；

所述杠杆的第一端通过第二转动铰与所述拉索的第二端连接；

所述杠杆的支点用于通过第三转动铰与所述墩身连接；

所述杠杆的第二端通过第四转动铰与所述阻尼机构的第二端连接；

所述阻尼机构的第一端用于通过第五转动铰与所述桥墩的墩身连接。