FR2664920A1 - Improvements made to devices for damping the vibrations of stays (cables) - Google Patents
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Abstract
Description
Perfectionnements apPortés aux disPositifs Pour amortir les vibrations des haubans.Improvements brought to devices To dampen the vibrations of the shrouds.
L'invention concerne les dispositifs destinés à amortir les vibrations des haubans qui équipent les ponts haubanés et analogues. The invention relates to devices for damping the vibrations of the stays which are fitted to the guyed bridges and the like.
On sait que ces haubans sont soumis à des vibrations du fait du vent ou de la circulation des véhicules, et notamment des poids lourds, sur les ponts équipés desdits haubans
L'invention vise plus particulièrement, parmi les dispositifs considérés, ceux qui comprennent
- un collier entourant un tronçon de hauban distant de quelques mètres de l'extrémité inférieure, de ce hauban, ancrée dans une fondation appropriée,
- et une structure rigide interposée selon ung direction verticale ou sensiblement perpendiculaire à la ligne moyenne du hauban entre ledit collier et une autre fondation généralement confondue avec la première, ladite structure étant associée à des moyens amortisseurs.We know that these shrouds are subjected to vibrations due to the wind or the movement of vehicles, and in particular heavy goods vehicles, on bridges fitted with said shrouds.
The invention relates more particularly, among the devices considered, those which include
- a collar surrounding a section of stay cable a few meters from the lower end of this stay, anchored in an appropriate foundation,
- And a rigid structure interposed in a vertical direction or substantially perpendicular to the middle line of the shroud between said collar and another foundation generally merged with the first, said structure being associated with damping means.
Dans des modes de réalisation connus des dispositifs considérés , la structure rigide est constituée par deux jambes de force inclinées et chaque jambe est associée à un amortisseur travaillant axialement, c'està-dire selon la direction de cette jambe : ces amortisseurs sont du type de ceux équipant les poids lourds, c'est-à-dire relativement coûteux et encombrants et l'amortissement obtenu est peu efficace. In known embodiments of the devices considered, the rigid structure is constituted by two inclined struts and each leg is associated with a shock absorber working axially, that is to say in the direction of this leg: these shock absorbers are of the type those equipping heavy goods vehicles, that is to say relatively expensive and bulky and the damping obtained is ineffective.
Dans un mode de réalisation perfectionné à la fois moins coûteux et plus performant, l'amortissement est effectué au niveau du raccord entre la structure rigide et le collier, l'extrémité supérieure de cette structure étant solidarisée avec une coquille rigide annulaire enveloppant de façon étanche le collier avec interposition d'une cavité annulaire déformable remplie d'un milieu déformable incompressible. In an improved embodiment which is both less expensive and more efficient, the damping is carried out at the connection between the rigid structure and the collar, the upper end of this structure being secured to an annular rigid shell sealingly enveloping the collar with the interposition of a deformable annular cavity filled with an incompressible deformable medium.
Cette dernière solution donne souvent satisfaction. The latter solution is often satisfactory.
Mais elle n'est applicable que pour l'amortissement de vibrations dont l'amplitude demeure inférieure à un seuil déterminé qui est par exemple de l'ordre de 10 cm. However, it is only applicable for damping vibrations whose amplitude remains below a determined threshold which is for example of the order of 10 cm.
Pour les très grands ponts haubanés, ce seuil peut être dépassé et atteindre 20 cm ou même davantage selon la direction horizontale transversale, c'est-àdire perpendiculaire à la longueur du pont. For very large guyed bridges, this threshold may be exceeded and reach 20 cm or even more depending on the horizontal transverse direction, that is to say perpendicular to the length of the bridge.
L'invention a pour but, surtout, d'assurer de manière à la fois économique et efficace l'amortissement de ces vibrations de très grande amplitude. The object of the invention is, above all, to ensure, both economically and effectively, the damping of these very large vibrations.
A cet effet, les dispositifs amortisseurs selon l'invention comprennent encore un collier et une structure rigide tels que définis ci-dessus et ils sone essentiellement caractérisés en ce que la structure comprend une embase rigide ancrée dans une fondation appropriée et un poteau rigide monté en un point intermédiaire de sa longueur sur ladite embase de façon à pouvoir osciller angulairement autour dudit point dans toutes les directions et, avec une amplitude limitée, selon la direction de sa ligne moyenne, la tête dudit poteau étant attelée au collier et son pied étant associé à des moyens propres à amortir ses déplacements. To this end, the damping devices according to the invention also comprise a collar and a rigid structure as defined above and they are essentially characterized in that the structure comprises a rigid base anchored in an appropriate foundation and a rigid post mounted in an intermediate point of its length on said base so as to be able to oscillate angularly around said point in all directions and, with a limited amplitude, along the direction of its midline, the head of said post being coupled to the collar and its foot being associated to means capable of absorbing its movements.
Dans des modes de réalisation avantageux, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes
- le montage oscillant du poteau est prévu de façon à rendre possibles des oscillations angulaires de ce poteau de plus grande amplitude selon la direction horizontale transversale du pont que dans le plan vertical,
- le poteau est constitué par un prisme rectangulaire creux dont les grandes faces sont parallèles à la direction transversale du pont,
- le montage oscillant du poteau est réalisé à l'aide d'une bride en matériau élastomère adhérée intérieurement sur le poteau et extérieurement sur un cadre faisant partie de l'embase, bride armée par des frettes ou plaques métalliques parallèles entre elles ainsi qu'à l'axe du poteau,
- l'embase est constituée par un caisson présentant la forme générale d'un tronc de pyramide évasé vers le bas et la portion, de l'espace intérieur à ce caisson, qui n'est pas occupée par le pied du poteau, est remplie par un liquide amortisseur,
- dans un dispositif selon l'alinéa précédent, le pied du poteau est creux et forme une chambre au moins partiellement remplie de liquide amortisseur, chambre dont la paroi inférieure est percée d'orifices permettant un passage étranglé de ce liquide,
- le pied du poteau est garni d'au moins un bouton qui est relié par une bielle sensiblement horizontale à au moins un bras sensiblement horizontal monté rotatif autour d'un axe sensiblement vertical, bras dont les déplacements angulaires autour dudit axe sont contrôlés par un amortisseur approprié.In advantageous embodiments, use is also made of one and / or the other of the following arrangements.
the oscillating mounting of the post is provided so as to make possible angular oscillations of this post of greater amplitude in the horizontal transverse direction of the bridge than in the vertical plane,
- the post consists of a hollow rectangular prism whose large faces are parallel to the transverse direction of the bridge,
- the oscillating mounting of the post is carried out using a flange of elastomeric material adhered internally on the post and externally on a frame forming part of the base, flange reinforced by hoops or metal plates parallel to each other as well as to the axis of the post,
- The base is constituted by a box having the general shape of a truncated pyramid flared downwards and the portion, of the space inside this box, which is not occupied by the base of the post, is filled by a damping liquid,
- in a device according to the preceding paragraph, the base of the post is hollow and forms a chamber at least partially filled with damping liquid, chamber whose lower wall is pierced with orifices allowing a choked passage of this liquid,
- The base of the post is lined with at least one button which is connected by a substantially horizontal connecting rod to at least one substantially horizontal arm rotatably mounted about a substantially vertical axis, arm whose angular movements around said axis are controlled by a suitable shock absorber.
L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. The invention includes, apart from these main provisions, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be more explicitly discussed below.
Dans ce qui suit, l'on va décrire quelques modes de réalisation préférés de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limitative. In what follows, we will describe some preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings in a manner which is of course not limiting.
La figure 1, de ces dessins, montre schématiquement de côté une portion d'un pont haubané équipée d'amortisseurs selon l'invention. Figure 1 of these drawings shows schematically from the side a portion of a cable-stayed bridge fitted with shock absorbers according to the invention.
La figure 2 montre très schématiquement un tel amortisseur. Figure 2 very schematically shows such a damper.
Les figures 3 à 6 montrent un tel amortisseur respectivement en vue en bout, en vue de côté, et en sections sensiblement horizontales selon V-V et VI-VI figure 3. FIGS. 3 to 6 show such a damper respectively in end view, in side view, and in substantially horizontal sections along V-V and VI-VI in FIG. 3.
Les figures 7 à 9 montrent une portion d'une variante d'un tel amortisseur également conforme à l'invention, respectivement en vue en bout, en vue de côté et en plan, portions retirées. Figures 7 to 9 show a portion of a variant of such a damper also according to the invention, respectively in end view, side view and in plan, portions removed.
On se propose d'amortir les vibrations auxquelles sont soumis les haubans 1 tendus obliquement entre un pylône 2 et un tablier 3 de pont haubané en raison du vent ou de la circulation de véhicules sur ledit pont. It is proposed to dampen the vibrations to which the shrouds 1 subjected obliquely between a pylon 2 and a deck 3 of the cable-stayed bridge are subjected due to the wind or the movement of vehicles on said bridge.
Si en effet ces vibrations ne sont pas maîtrisées, elles peuvent engrendrer des dommages, en partie; lier au niveau des ancrages du hauban sur respectivement le pylône et le tablier, notamment si les vibrations considérées font intervenir un phénomène de résonance. If indeed these vibrations are not controlled, they can cause damage, in part; tie at the level of the shroud anchors on the pylon and the deck respectively, especially if the vibrations considered involve a resonance phenomenon.
Pour amortir ces vibrations, on impose localement une charge amortissante à chaque hauban considéré, en au moins un emplacement P, de ce hauban, disposé à quelques mètres de son extrémité inférieure 4. To dampen these vibrations, a damping load is locally imposed on each shroud considered, in at least one location P, of this shroud, disposed a few meters from its lower end 4.
Cette extrémité inférieure 4 est ancrée de toute façon désirable sur une fondation appropriée telle que l'ossature même du tablier 3. This lower end 4 is anchored in any desirable manner on an appropriate foundation such as the very framework of the deck 3.
A cet effet, on accroche en chaque point P de hauban 1 l'extrémité supérieure ou tête d'un poteau rigide 5 qui est monté de façon oscillante ou pendulaire autour d'un point M intermédiaire sur une embase fixe 6, et l'extrémité inférieure ou pied dudit poteau est associée à des moyens susceptibles d'amortir efficacement ses déplacements. To this end, the upper end or head of a rigid post 5 which is mounted in an oscillating or pendular manner around an intermediate point M on a fixed base 6 is hung at each point P of the stay cable 1, and the end lower or foot of said post is associated with means capable of effectively damping its movements.
L'accrochage du poteau 5 sur le hauban 1 est effectué par l'intermédiaire d'un collier de serrage 7 boulonné autour de ce hauban et fixé, notamment par boulonnage, sur une patte 8 prolongeant supérieurement le poteau. The post 5 is attached to the stay 1 by means of a clamp 7 bolted around this stay and fixed, in particular by bolting, to a lug 8 extending the post above.
Ce poteau, quant à lui, est de préférence constitué par un prisme métallique creux de section rectangulaire dont les grandes faces s'étendent parallèlement à la direction transversale du pont. This post, for its part, is preferably constituted by a hollow metal prism of rectangular section whose large faces extend parallel to the transverse direction of the bridge.
Le montage oscillant ou pendulaire du poteau sur l'embase 6 est réalisé à la façon d'une rotule élastique 9 de centre M rendant possibles les oscillations angulaires dudit poteau autour de ce centre dans toutes les directions ainsi que ses oscillations rectilignes de faible amplitude parallèlement à son axe. The oscillating or pendular mounting of the pole on the base 6 is carried out in the manner of an elastic ball 9 of center M making possible the angular oscillations of said pole around this center in all directions as well as its rectilinear oscillations of small amplitude parallel to its axis.
Ladite rotule 9 est avantageusement constituée par une bride en matériau élastique (voir figure 5) adhérée, directement ou non, intérieurement contre le poteau 1 et extérieurement contre un cadre 10 faisant partie de l'embase 6. Said ball joint 9 is advantageously constituted by a flange of elastic material (see FIG. 5) adhered, directly or not, internally against the post 1 and externally against a frame 10 forming part of the base 6.
Cette bride est avantageusement armée par des frettes ou plaques métalliques 11 parallèles entre elles et parallèles à l'axe du poteau. This flange is advantageously armed by metal hoops or plates 11 parallel to each other and parallel to the axis of the post.
Dans le cas préféré où la section transversale du poteau est rectangulaire, ces plaques Il sont planes et parallèles aux quatre faces du poteau. In the preferred case where the cross section of the post is rectangular, these plates II are flat and parallel to the four faces of the post.
Le pied 12 du poteau 5 est associé à des moyens permettant d'amortir ses différents déplacements. The foot 12 of the post 5 is associated with means making it possible to absorb its various displacements.
Ces moyens t, 1 et v (figure 2) sont prévus de façon telle que les amortissements en question concernent
- essentiellement les déplacements horizontaux du pied 12 effectués selon la direction transversale T du pont (moyens t),
- et secondairement, les déplacements horizontaux dudit pied selon la direction longitudinale L du pont (moyens 1) ainsi que ceux effectués selon la direction verticale V ou plus précisément parallèle à l'axe du poteau (moyens v).These means t, 1 and v (Figure 2) are provided in such a way that the depreciation in question concerns
essentially the horizontal movements of the foot 12 carried out in the transverse direction T of the bridge (means t),
- And secondarily, the horizontal movements of said foot in the longitudinal direction L of the bridge (means 1) as well as those carried out in the vertical direction V or more precisely parallel to the axis of the post (means v).
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 6, l'embase 6, coiffée par le cadre 10, est essentiellement constituée par un caisson métallique 13 en forme de tronc de pyramide évasé vers le bas de façon à permettre les oscillations du poteau. In the embodiment illustrated in Figures 3 to 6, the base 6, capped by the frame 10, is essentially constituted by a metal box 13 in the form of a trunk of a pyramid flared downward so as to allow the post to oscillate. .
La section de ce tronc de pyramide est ici rec tangulaire, de façon à encadrer le pied 12
- avec un jeu relativement important selon la direction horizontale transversale T,
- et avec un jeu beaucoup plus petit selon la direction horizontale longitudinale L.The section of this trunk of the pyramid is here rec tangular, so as to frame the foot 12
- with a relatively large clearance in the transverse horizontal direction T,
- and with a much smaller clearance in the longitudinal horizontal direction L.
La bride 9 est alors prévue étanche ainsi que le caisson 13 et le volume intérieur à ce caisson non occupé par le pied 12 est rempli par un liquide amortisseur
A.The flange 9 is then provided sealed as well as the box 13 and the interior volume of this box not occupied by the foot 12 is filled with a damping liquid.
AT.
Les amortissements des déplacements du pied 1;2 selon les directions horizontales T et L sont alors assurés par étranglement du liquide A entre les faces en regard de ce pied et du caisson 13 qui l'entoure (figuré 6) : le jeu compris entre ce pied et ce caisson est plus petit selon la direction L, de sorte que l'étranglement est plus fort, et l'amortissement plus important, pour les oscillations du pied selon la direction T que pour ses oscillations selon la direction L. The damping of the movements of the foot 1; 2 in the horizontal directions T and L are then ensured by throttling the liquid A between the opposite faces of this foot and of the box 13 which surrounds it (FIG. 6): the play between this foot and this box is smaller in the direction L, so that the constriction is stronger, and the damping more important, for the oscillations of the foot in the direction T than for its oscillations in the direction L.
Pour ce qui est de l'amortissement des oscillations verticales du pied, on prévoit avantageusement à l'intérieur de sa base une chambre 14 qui communique avec le volume extérieur au pied et intérieur au caisson par des lumières 15 évidées dans son fond. As regards the damping of the vertical oscillations of the foot, there is advantageously provided inside its base a chamber 14 which communicates with the volume outside the foot and inside the box by lights 15 hollowed out in its bottom.
Cette chambre 14 n'est remplie qu'en partie par le liquide A si, comme illustré, elle est entièrement délimitée par des parois rigides. This chamber 14 is only partially filled with liquid A if, as illustrated, it is entirely delimited by rigid walls.
Elle peut au contraire être complètement remplie du liquide A si elle est délimitée supérieurement par une paroi déformable étanche ou si elle est mise supérieurement à l'air libre. On the contrary, it can be completely filled with liquid A if it is delimited above by a tight deformable wall or if it is placed above in the open air.
Dans ces conditions, lorsque le pied 12 s'abaisse par rapport au caisson 13, un petit volume du liquide
A se trouvant au-dessous de ce pied et refoulé dans la chambre 14 à travers les lumières 15 et la circulation de ce liquide à travers ces lumières est inverse lorsque le pied remonte.Under these conditions, when the foot 12 is lowered relative to the box 13, a small volume of the liquid
A being below this foot and pushed back into the chamber 14 through the lights 15 and the circulation of this liquid through these lights is reversed when the foot goes up.
Bien entendu, les lumières 15 sont calibrées de façon que l'étranglement résultant du liquide A lors de sa traversée de ces lumières assure l'amortissement désiré des oscillations verticales du poteau 5. Of course, the slots 15 are calibrated so that the constriction resulting from the liquid A during its passage through these slots ensures the desired damping of the vertical oscillations of the post 5.
Le second mode de réalisation illustré sur les figures 7 à 9 diffère essentiellement du précédent par la façon dont sont amortis les déplacements du pied 12 du poteau 5, lequel est encore monté sur l'embase 6 par l'intermédiaire d'une bride 9 en matériau élastomère armé par des frettes 11. The second embodiment illustrated in FIGS. 7 to 9 differs essentially from the previous one in the way that the movements of the foot 12 of the post 5 are damped, which is still mounted on the base 6 by means of a flange 9 in elastomeric material reinforced by hoops 11.
Dans le cas présent,
- l'embase 6 est constituée par un ensemble dev jambes de force 16 divergeant vers le bas à partir du cadre 10,
- les différentes oscillations horizontales du pied sont amorties de la façon suivante.In the present case,
the base 6 is constituted by a set of struts 16 diverging downwards from the frame 10,
- the different horizontal oscillations of the foot are damped as follows.
Un premier bouton 18 rapporté au-dessous du pied 12 est articulé sur une première extrémité d'une bielle horizontale 19 dont la seconde extrémité est articulée sur un second bouton 20 faisant partie d'un palonnier 21 ; ce palonnier 21 est lui-même monté pivotant sur les extrémités libres de trois bras horizontaux parallèles 22 montés rotatifs autour d'axes verticaux 23 associés à des pots 24 susceptibles d'amortir fortement leurs déplacements angulaires ainsi que bien connu dans la technique des poids lourds. A first button 18 attached below the foot 12 is articulated on a first end of a horizontal connecting rod 19, the second end of which is articulated on a second button 20 forming part of a lifting beam 21; this lifting beam 21 is itself pivotally mounted on the free ends of three parallel horizontal arms 22 rotatably mounted around vertical axes 23 associated with pots 24 capable of strongly damping their angular movements as well as well known in the heavy goods vehicle technique .
Ces moyens permettent d'amortir les déplacements horizontaux du pied 12 selon la direction horizontale transversale T, la bielle 19 s'étendant selon cette direction alors que les bras 22 sont au contraire perpendiculaires à ladite direction. These means make it possible to dampen the horizontal displacements of the foot 12 in the horizontal transverse direction T, the connecting rod 19 extending in this direction while the arms 22 are on the contrary perpendicular to said direction.
Les déplacements horizontaux selon la direction longitudinale L sont amortis d'une manière semblable, mais en faisant appel à un seul pot 25, susceptible, comme les pots 24 précédents, d'amortir les déplacements angulaires d'un bras horizontal 26 autour de l'axe vertical 27 dudit pot 25, ledit bras 26 étant relié lui aussi, par l'intermédiaire de boutons d'articulation 28 et 29 et d'une bielle horizontale 30 s'étendant cette fois-ci selon la direction longitudinale L, à la base du pied 12. The horizontal displacements in the longitudinal direction L are damped in a similar manner, but using a single pot 25, capable, like the pots 24 above, of damping the angular displacements of a horizontal arm 26 around the vertical axis 27 of said pot 25, said arm 26 also being connected, by means of articulation buttons 28 and 29 and of a horizontal connecting rod 30 extending this time in the longitudinal direction L, at the base foot 12.
Dans ce second mode de réalisation, on suppose que l'amortissement des déplacements verticaux ou sensiblement tels du poteau 5 est assuré directement par les déformations élastiques de la bride 9 frettée. In this second embodiment, it is assumed that the damping of vertical or substantially such displacements of the post 5 is provided directly by the elastic deformations of the hooped flange 9.
Mais des moyens spéciaux pourraient être égale,- ment prévus à cet effet. But special means could also be provided for this purpose.
En suite de quoi, et quel que soit le mode dE réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif permettant d'amortir d'une façon très efficace et économique les vibrations de grande amplitude exercées sur des haubans de ponts. As a result of this, and whatever the embodiment adopted, a device is finally obtained which makes it possible to damp, in a very effective and economical manner, the vibrations of large amplitude exerted on the stay cables of bridges.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. As is obvious, and as already follows from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application and embodiments which have been more especially envisaged; on the contrary, it embraces all its variants.
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