RU111146U1

RU111146U1 - DEVICE OF A HYDRODYNAMIC EXTINGUISHER OF BRIDGE OVERLOAD VIBRATIONS

Info

Publication number: RU111146U1
Application number: RU2011132505/03U
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Саманов; Светлана Александровна Пономаренко; Галина Алексеевна Наумова
Original assignee: Галина Алексеевна Наумова
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2011-12-10

Abstract

Устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета, содержащее заглубленный в грунт куст свай и объединяющий их поверху оголовок, отличающееся тем, что на верхней поверхности оголовка закреплена заполненная водой закрытая емкость, через которую проходит жестко связанный с мостовым пролетом трубчатый тяговый элемент с соосно закрепленным на нем поршнем с перфорацией. A device for a hydrodynamic damper of vibrations of a bridge span, containing a pile of piles buried in the ground and uniting them on top of the head, characterized in that a closed tank filled with water is fixed to the top surface of the head, through which a tubular traction element rigidly connected to the bridge span with a piston coaxially fixed to it with perforation.

Description

Полезная модель относится к мостостроению и предназначена для гашения вертикальных колебаний пролетов мостов, преимущественно в акватории.The utility model relates to bridge building and is designed to damp vertical vibrations of bridge spans, mainly in the water area.

Известны устройства гашения колебаний конструкций зданий и сооружений (см. Закора А.Л. Гашение колебаний мостовых конструкций / А.Л.Закора, М.И.Казакевич; под ред. Н.Г.Бондаря. - М.: Транспорт, 1983. - 134 с: ил.). Предлагаемые решения устройств представляют собой системы механических конструкций динамического гашения колебаний - пружинные маятники, т.е. массы, присоединенные к основной системе при помощи упругого элемента.Known devices for damping vibrations of structures of buildings and structures (see Zakora A.L. Damping vibrations of bridge structures / A.L. Zakora, M.I.Kazakevich; edited by N.G. Bondar. - M .: Transport, 1983. - 134 s: ill.). The proposed device solutions are systems of mechanical structures for dynamic vibration damping - spring pendulums, i.e. masses attached to the main system using an elastic element.

Недостатком данных систем являются большие значения массы тел и упругих элементов, используемых в системе гашения колебаний.The disadvantage of these systems is the large mass of the bodies and elastic elements used in the damping system.

Известно устройство динамического гашения колебаний моста - «синхронизированные» динамические аттенюаторы, представляющие собой 32 груза массой по 70 т, подвешенных на пружинах внутри коробчатых балок моста (Battista, R.C. Multiple Synchronized Dynamic Attenuators of Wind - induced Oscillations of Rio-Niteroy Bridge: [Электронный документ].A device for dynamic damping of bridge oscillations is known - “synchronized” dynamic attenuators, which are 32 loads weighing 70 tons each, suspended on springs inside the box-shaped beams of the bridge (Battista, RC Multiple Synchronized Dynamic Attenuators of Wind - induced Oscillations of Rio-Niteroy Bridge: [Electronic document].

(http://sem.org/ Proceedings/ConferencePapers-Paper.cfm?ConiPapersPaperID=23288)/Пpoвepeно 15.07.2011).(http://sem.org/ Proceedings / ConferencePapers-Paper.cfm? ConiPapersPaperID = 23288) / As of July 15, 2011).

Недостатком этого известного устройства демпфирования является то, что в нем отсутствует какая-либо синхронизация, и, кроме того, невозможно гашение колебаний, так как нет поглотителя энергии. При наличии подпружиненных грузов, настроенных на частоту собственных колебаний моста, происходит лишь обратимый обмен энергией между несколькими объектами без внесения потерь в колебания.The disadvantage of this known damping device is that it does not have any synchronization, and, in addition, vibration damping is impossible, since there is no energy absorber. In the presence of spring-loaded loads tuned to the natural frequency of the bridge’s vibrations, only a reversible energy exchange occurs between several objects without introducing losses into the vibrations.

На начальном этапе, колебания грузов отстают от колебаний моста на 1/4 периода, поэтому энергия передается через упругость пружин от моста к грузам. После прекращения вибраций моста колеблющиеся грузы через те же пружины возвращают накопленную в них энергию профилю моста, так как в этом случае колебания моста отстают от колебаний грузов на 1/4 периода, поэтому энергия передается профилю моста до момента полной остановки грузов. При этом амплитуда колебаний моста возвращается к почти первоначальной, потерь энергии при этом не происходит. Затем процесс повторяется.At the initial stage, the fluctuations of the goods lag behind the oscillations of the bridge by 1/4 of the period, so the energy is transmitted through the elasticity of the springs from the bridge to the loads. After the bridge vibrations cease, the vibrating loads through the same springs return the energy accumulated in them to the bridge profile, since in this case the bridge vibrations are 1/4 period behind the load vibrations, therefore the energy is transferred to the bridge profile until the loads are completely stopped. In this case, the amplitude of the oscillations of the bridge returns to almost initial, energy loss does not occur. Then the process is repeated.

Экономическим недостатком устройства является жесткая вертикальная конструкция внутри коробчатой балки моста и большая суммарная масса аттенюаторов, утяжеляющая и, как следствие, удорожающая конструкцию моста.The economic disadvantage of this device is the rigid vertical structure inside the box-shaped beam of the bridge and the large total mass of attenuators, which makes the bridge structure heavier and, as a result, more expensive.

Известен способ возведения свайных фундаментов опор мостов в акватории, включающий частично балластированные водой понтоны, установленную на них опорную раму, по крайней мере одну заглубленную в грунт сваю в направляющих и установленную на раме конструкцию вертикальной опоры, жестко связанную с серединой мостового пролета (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1224376, МПК Е01Д 19/02, публикация 15.04.1986).There is a method of constructing pile foundations of bridge supports in the water area, including pontoons partially ballasted with water, a support frame installed on them, at least one pile buried in the ground in guides and a vertical support structure mounted on the frame, rigidly connected with the middle of the bridge span (see description inventions to the USSR author's certificate No. 1224376, IPC E01D 19/02, publication 04/15/1986).

Недостатком известного способа является то, что в месте расположения опоры формируется узел колебаний, который не гасит колебаний, а лишь изменяет распределение стоячих волн и увеличивает частоту собственных колебаний в два раза при установке в середине пролета моста.The disadvantage of this method is that at the location of the support a vibration unit is formed that does not dampen the oscillations, but only changes the distribution of standing waves and doubles the frequency of natural vibrations when installed in the middle of the bridge span.

Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототипом) является опора мостового пролета, содержащая куст свай и объединяющий их поверху оголовок, которые образуют бык, заглубленный в фунт дна водоема и воспринимающий вертикальную нагрузку мостового пролета (см. описание изобретения к патенту РФ №2209871, МПК Е 19/14, публикация 10.08.2003).Closest to the proposed device (prototype) is a bridge span support containing a pile of piles and uniting them on top of the head, which form a bull buried in a pound of the bottom of the reservoir and perceiving the vertical load of the bridge span (see the description of the invention to RF patent No. 2209871, IPC E 19/14, publication 08/10/2003).

Недостатком этой известной опоры является то, что в месте расположения куста свай формируется узел колебаний, который не гасит колебаний пролета, а лишь изменяет распределение стоячих волн и увеличивает частоту собственных колебаний в два раза при установке в середине пролета моста.The disadvantage of this known support is that at the location of the pile bush an oscillation node is formed that does not dampen the span vibrations, but only changes the distribution of standing waves and doubles the frequency of natural vibrations when a bridge is installed in the middle of the span.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка устройства гидродинамического гашения автоколебаний мостового пролета.The objective of the claimed utility model is the development of a device for hydrodynamic damping of self-oscillations of a bridge span.

Сущность полезной модели заключается в следующем. Устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета, содержащее заглубленный в грунт куст свай и объединяющий их поверху оголовок, на верхней поверхности которого закреплена заполненная водой закрытая емкость, через которую проходит жестко связанный с мостовым пролетом трубчатый тяговый элемент с соосно закрепленным на нем поршнем с перфорацией.The essence of the utility model is as follows. A device of a hydrodynamic damper for bridge span vibrations, containing a pile of piles buried in the ground and uniting them on top of the head, on the upper surface of which a closed container filled with water is fixed, through which passes a tubular traction element rigidly connected to the bridge span with a perforated piston coaxially fixed to it.

Это позволяет эффективно гасить энергию колебаний, а также уменьшить размеры устройства и материальные затраты при его создании. Колебательное движение перфорированного поршня в вязкой водной среде уничтожает колебания мостового пролета. Вследствие того что плотность воды в 800 раз больше плотности воздуха, во столько же раз уменьшается площадь демпфера, в 800^1/6=3,05 раз - его толщина и в 2,4-10³ раз - масса.This allows you to effectively extinguish the energy of vibrations, as well as reduce the size of the device and material costs during its creation. The oscillatory movement of the perforated piston in a viscous aqueous medium destroys the oscillations of the bridge span. Due to the fact that the density of water is 800 times higher than the density of air, the area of the damper decreases by the same amount, by 800 ^1/6 = 3.05 times its thickness and by 2.4-10 ³ times its mass.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показано устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a device for a hydrodynamic damper for bridge span vibrations.

Устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета содержит заглубленный в грунт 1 куст свай 2 и объединяющий их сверху оголовок 3. На верхней поверхности оголовка закреплена заполненная водой 4 закрытая емкость 5, через которую проходит жестко связанный с мостовым пролетом 6 трубчатый тяговый элемент 7 с соосно закрепленным на нем поршнем 8 с перфорацией 9.The device of the hydrodynamic damper of the bridge span vibrations contains a pile of piles 2 buried in the ground 1 and a head 3 combining them on top. A closed tank 5 filled with water 4 is fixed to the top surface of the head, through which a tubular traction element 7 rigidly connected to the bridge span 6 is coaxially fixed to it with a piston 8 with perforation 9.

Устройство гидродинамического гасителя колебаний работает следующим образом.The device hydrodynamic damper operates as follows.

При колебании мостового пролета 6 его движение передается на жестко связанный с пролетом трубчатый тяговый элемент 7 и связанный с ним поршень 8 с перфорацией 9, который при движении в воде 4 рассеивает энергию. В результате происходит гашение колебательного движения мостового пролета. Восполнение возможных потерь воды в емкости осуществляется естественными осадками. В качестве водосборника используется профиль моста.When the bridge span 6 oscillates, its movement is transmitted to a tubular traction element 7 rigidly connected with the span and a piston 8 connected to it with perforation 9, which dissipates energy when moving in water 4. As a result, the vibrational motion of the bridge span is suppressed. Replenishment of possible water losses in the tank is carried out by natural precipitation. The bridge profile is used as a catchment.

Заявленная полезная модель позволяет эффективно гасить автоколебания мостового пролета.The claimed utility model makes it possible to efficiently suppress self-oscillations of a bridge span.

Claims

A device for a hydrodynamic damper of vibrations of a bridge span, containing a pile of piles buried in the ground and uniting them on top of the head, characterized in that a closed tank filled with water is fixed to the top surface of the head, through which a tubular traction element rigidly connected to the bridge span with a piston coaxially fixed to it with perforation.