[發明專利]用于斜拉橋的粘滯減振輔助索裝置

無效

• 申請號: 200910093655.7
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101660292A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 何浩祥;閆維明;楊小森;周大興
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E01D11/04;E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術領域

本發明涉及一種用于斜拉橋的粘滯減振輔助索裝置，屬于橋梁工程抗風及抗震與減震技術領域。

背景技術

斜拉橋是由承壓的塔，受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結構體系。由于斜拉橋比梁式橋的跨越能力更大，在橋梁建設中應用廣泛，是大跨度橋梁的最主要橋型。斜拉橋是一種自錨體系，具有不需要昂貴的地錨，整體剛度和抗風性能好等特點，再加上其跨越能力大、可懸臂施工、造價低和外形美觀等特點。但是，隨著斜拉橋跨度的不斷增大，斜拉索變得越來越長。作為斜拉橋主要承重構件的斜拉索，其柔性大、內阻尼低、固有頻率分布廣，極易在風、風雨和支承端的梁塔位移作用下發生振動。

斜拉橋拉索的致振機理于分復雜。根據激勵源的不同，斜拉索的主要振動類型可分為兩類：一類為風或風雨共同作用引起的斜拉索振動，另一類為斜拉索支承端在梁塔位移作用下發生的振動。目前，被動控制是抑制斜拉索振動的主要手段，主要措施包括：改變斜拉索表面形狀以改變索的動力特性；在索近端部增設被動阻尼器。對斜拉橋上的斜拉索，通常使用粘彈性阻尼器為控制設備，目前國內外應用較多的粘彈性阻尼器有油阻尼器及高效橡膠阻尼器。然而，被動控制斜拉索振動并不是斜拉索振動控制的最佳選擇，研究表明被動控制的控制效果與阻尼器距索端部距離和索長的比值有關，比值越大則控制效果越好。由于斜拉索所處位置限制，為不影響橋梁美觀，阻尼器距索端部距離和索長的比值受到限制。因而對于較長的索，很可能無法提供足夠的阻尼來控制索的振動，從而使被動控制失效。因此開發成本低廉、功能多樣，效果良好的減振裝置具有重大的工程意義。

發明內容

本發明提出了一種用于斜拉橋的粘滯減振輔助索裝置，該裝置具有成本低廉、綜合減振效果明顯等特點。在斜拉橋承受強風和地震作用下，該裝置能夠與主斜拉索組合形成索網體系，增加斜拉索的阻尼，改善整體動力性能和空氣動力性質，有效地耗散能量，減輕橋梁主體的振動，從而保證橋梁的適用性和安全性。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。本發明包括輔助索、固連在各斜拉主索外部套筒上的第一套箍、固定在第一套箍上用于輔助索穿過的第二套箍、以及粘滯阻尼器。其中：輔助索依次穿過各第二套箍串接在各斜拉主索之間，其一端固定在最上面的一條斜拉主索上，另一端通過粘滯阻尼器固定在斜拉橋主梁上。輔助索和第二套箍之間可以滑動，第二套箍與斜拉主索外部套筒之間不發生相對變形。

所述的輔助索的直徑為斜拉主索直徑的0.2至0.5倍，材料與斜拉主索相同，所述的第二套箍的內徑為輔助索直徑的1.0至1.2倍。

所述的第一套箍的結構為：兩個半圓環型型鋼通過螺栓固定件固定在一起，半圓環型型鋼的內徑與斜拉主索外部套筒的外徑相同。在每個第一套箍上都對稱固定有兩個第二套箍。

一根輔助索至少與三根斜拉索串接相連，輔助索與斜拉索交叉角度一般為70度～110度，以兩者垂直交叉效率為宜。

所述的粘滯阻尼器的位移量程大于等于±3cm。

所述的輔助索安裝時需要施加預拉力，原則上要保證斜拉主索振動時輔助索內不出現負拉力。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1)本發明將輔助索與斜拉橋原有的部分斜拉索相連，形成一個新的索網結構體系。一方面，輔助索減小了斜拉索的有效長度從而提升了拉索的頻率，另一方面，索網體系改變了原有橋梁的動力特性和空氣動力性質。

2)輔助索減振措施特別適用于大跨度斜拉橋的超長拉索體系，對抑制參數振動和線性內部共振于分有效。

3)本發明采用具有優良特性的粘滯阻尼器與輔助索形成強阻尼裝置，進一步增強了發明裝置的耗能性能，尤其適合颶風和強震作用下的耗能減震。

4)所用材料成本很低，沒有復雜構造，效果明顯。

附圖說明

圖1輔助索與斜拉主索之間連接關系三維側視圖；

圖2粘滯阻尼器側視圖；

圖3輔助索部分沿主索截面剖視圖；

圖4輔助索橫截面剖視圖

圖5粘滯阻尼器部分剖視圖；

圖6本發明在斜拉橋上應用的整體側視圖；

圖中：1、輔助索，2、第一套箍，3、第二套箍，4、第一螺栓桿，5、第一螺栓孔，6、粘滯阻尼器，7、連接構件，8、斜拉主索，9、斜拉主索外部套筒，10、活塞桿，11、粘滯阻尼器固定端頭，12、密封擋板，13、液態硅油，14、帶節流孔的活塞頭，15、控制閥，16、調節支撐，17、調節室，18、外壁筒體，19、斜拉橋主塔，20、斜拉橋主梁。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式。