[發明專利]用于懸索橋的形狀記憶合金減振輔助索裝置

無效

• 申請號: 200910093657.6
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101672004A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 何浩祥;陳彥江;陳適才;李勇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E01D19/16
• 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懸索橋的形狀記憶合金減振輔助索裝置，屬于橋梁工程抗風及抗震與減震技術領域。

背景技術

懸索橋是以承受拉力的纜索作為主要承重構件的橋梁，由懸索、索塔、錨碇、吊桿、橋面系等部分組成。由于懸索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。隨著橋梁設計和施工水平的不斷提高，現代懸索橋的跨度不斷增大，橋梁整體剛度急劇下降。作為懸索橋主要承重構件的纜索長度不斷增加，其柔性大、內阻尼低、固有頻率分布廣，極易在風、風雨、地震和支承端的梁塔位移作用下發生振動。

懸索橋纜索的致振機理于分復雜。根據激勵源的不同，纜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纜索振動，另一類為纜索支承端在梁塔位移作用下發生的振動。目前，被動控制是抑制纜索振動的主要手段，主要措施包括：改變纜索表面形狀以改變索的動力特性；在主梁重要橫截面兩端安裝調諧質量阻尼器等。對懸索橋上的纜索，通常使用粘彈性阻尼器為控制設備。然而，單純的被動控制纜索振動并不是振動控制的最佳選擇，調諧質量阻尼器對大跨度橋梁整體的振動控制效果不明顯。對于較長的纜索，普通阻尼器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懸索橋的形狀記憶合金減振輔助索裝置。該裝置中的形狀記憶合金是一種新型功能材料和智能材料。與普通阻尼材料相比，它具有獨特的形狀記憶效應、超彈性效應等特性.利用形狀記憶合金超彈性效應設計的耗能裝置具有耐久性和耐腐性能好，使用期限長，允許大變形并且變形可恢復等優點。在懸索橋承受強風和地震作用下，該裝置能夠與主纜索組合形成索網體系，限制纜索的變形和振動，增加纜索的阻尼，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，從而保證橋梁的穩定性、適用性和安全性。該裝置具有施工便捷、綜合減振效果明顯的特點。

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、形狀記憶合金絲、與懸索橋主纜外部套筒相連接的第一套箍、以及固定在第一套箍的外表面用于輔助索穿過的第二套箍。其中：輔助索的一端穿過第二套箍，并將輔助索頂端夾緊錨固，另一端與形狀記憶合金絲固接，形狀記憶合金絲又與輔助索固接，按照該方式二者依次連接，最后的一根為輔助索，最后一根輔助索與懸索橋的主梁或主纜固接。

所述的輔助索的直徑為懸索橋主纜鋼索直徑的0.2～0.5倍，材料與懸索橋主纜中鋼索材料相同，第一套箍的內徑是輔助索直徑的1.0～1.2倍。

所述的形狀記憶合金絲的直徑為懸索橋主纜鋼索直徑的0.02～0.1倍，長度大于等于輔助索長度的0.2倍。

所述的形狀記憶合金絲的材料為Ni-Ti合金或Ti-Ni-Pd合金或Cu-Zn合金或Cu-Zn-Al合金，且其強度應大于等于輔助索強度的0.5倍。

所述的第一套箍由兩個半圓環型型鋼經過螺栓螺桿對接，箍緊在懸索橋主纜上，第一套箍的內徑與懸索橋主纜外徑相同。

所述的輔助索和形狀記憶合金絲之間通過連接構件固連，所述的連接構件的結構為：連接構件由兩個以上的金屬環鏈接而成，金屬環兩端分別與形狀記憶合金絲和輔助索緊密纏繞固接；所述的最后一根輔助索與懸索橋的主梁之間錨固連接。

所述的連接構件的強度、以及輔助索與主梁的錨固端的強度都要大于輔助索和形狀記憶合金絲二者中較大的強度的1.5倍。

所述的輔助索和形狀記憶合金絲安裝時要拉緊，原則上要保證懸索橋主纜振動時均不出現負拉力。

輔助索和形狀記憶合金絲可以構成水平減震形式，即二者主要與懸索橋的兩根平行主纜連接；也可以構成橫橋向減震形式，即二者主要與一根懸索橋的主纜及主梁連接。目的均為提高懸索橋的整體抗扭剛度。

與現有技術相比，本發明的優點如下：

1)本發明將輔助索與懸索橋原有的部分纜索相連，形成新的索網結構體系。提高了懸索橋的抗扭剛度和穩定性。

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

3)本發明采用具有形狀記憶效應、超彈性效應等優良特性的形狀記憶合金絲與輔助索形成強阻尼裝置，進一步增強了裝置的耗能性能和大變形能力，尤其適合颶風和強震作用下的耗能減震。

4)裝置沒有復雜構造，安裝便捷，效果明顯。

附圖說明

圖1本發明的三維視圖；

圖2本發明沿纜索截面剖視圖；

圖3本發明沿輔助索截面剖視圖；