[發明專利]一種斜拉索剛性連接空間杠桿質量減振裝置

有效

• 申請號: 200910272400.7
• 申請日: 2009-10-14
• 公開（公告）號: CN101709567A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 汪正興;郭翠翠;周明星;童智洋;胡貴瓊;程寶輝;鐘繼衛;王波;趙建;李武
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司;中鐵大橋局股份有限公司
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E01D19/16
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;魏利明

技術領域

本發明涉及一種抑制斜拉索振動的減振裝置，尤其適用于大跨度斜拉橋斜拉索的振動控制，屬于工程結構減振技術領域，具體地說是涉及一種斜拉橋施工和運營過程中抑制斜拉索各種振動的減振裝置。

背景技術

與本發明最為相近的現有技術是專利號為200410009969.1、公開號為CN1651656、公開日為2005.08.10的“一種斜拉索減振裝置”的發明，該發明采用連接索，其一端與連接于斜拉索上的索夾相連，另一端與帶重物的杠桿或滑輪組或直接與一重物相連，連接索中間用定滑輪進行轉向，從而使其兩端分別與斜拉索和杠桿(或橋面)垂直，在杠桿與橋面之間或重物與橋面之間安裝阻尼器，連接索通過重物總是處于受拉狀態，可方便地與任意角度的斜拉索進行垂直連接，并傳遞連接于橋面的阻尼器所提供阻尼力、彈性力及重物慣性力，改變振動系統的模態質量、阻尼及剛度，達到減振目的；由于該發明通過設置定滑輪實現連接索與斜拉索和杠桿(或橋面)垂直，僅能實現斜拉索索面內振動的有效控制，存在斜拉索索面外振動得不到有效控制的嚴重缺陷。此外，連接索是非線性結構，理論計算參數與實際相差較大，不易達到理想的減振效果，且要求在使用過程中一直處于受拉狀態，對安裝時張拉工藝、重物重量要求較高。同時，連接索需通過滑輪轉向，滑輪的固定裝置剛度要求較高，構件尺寸較大，對橋梁的景觀也將造成一定影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種剛性連接的空間杠桿質量減振裝置，通過設置與斜拉索和轉動杠桿相連接的剛性連接桿，將斜拉索索面內和索面外的振動位移傳遞到轉動杠桿，轉動杠桿一端通過縱向連接構件與杠桿支座連接，縱向連接構件的一端與轉動杠桿采用耳叉式連接方式，使得轉動杠桿能夠以杠桿支座為軸上下轉動，縱向連接構件的另一端呈圓柱體伸入杠桿支座上的圓孔內，使得轉動杠桿能夠繞自身中心軸轉動，縱向連接構件的圓柱體與杠桿支座上部的伸入圓孔間設置摩擦環和高阻尼材料，轉動杠桿另一端連接質量塊及阻尼器，當斜拉索索面內或索面外振動時，其振動位移通過剛性連接桿傳遞給轉動杠桿，帶動轉動杠桿、質量塊、阻尼器上下或繞轉動杠桿中心軸轉動，產生慣性力、彈性力、阻尼力，斜拉索索面外振動時再通過摩擦環和高阻尼材料提供摩阻力和粘滯力，經過轉動杠桿的放大作用，通過剛性連接桿傳遞回斜拉索，改變斜拉索的模態質量、剛度及阻尼，從而有效抑制斜拉索索面內或索面外的振動；裝置主體結構位于橋梁欄桿以內，安裝維修均方便，對景觀影響很小。

本發明的技術方案是這樣實現的：

剛性連接的空間杠桿質量減振裝置主要由索夾4’、剛性連接桿5’、杠桿支座6’、轉動杠桿7’、質量塊8’、阻尼器9’、杠桿夾12’、銷軸10’、11’、13’等組成；剛性連接桿5’上部通過索夾4’、銷軸10’與斜拉索1’連接，下部通過杠桿夾12’、銷軸11’連接于轉動杠桿7’，通過調整剛性連接桿5’與斜拉索1’的連接角度和杠桿夾12’在轉動杠桿7’上的連接位置，實現減振效果的調整；轉動杠桿7’的一端通過能夠實現上下轉動的銷軸13’并采用耳叉式連接方式與伸入杠桿支座6’的縱向連接構件14’相連接，固定于橋面2’上的杠桿支座6’限制了縱向連接構件14’豎向運動，使得轉動杠桿7’能夠繞縱向連接構件14’上的銷軸13’上下轉動，以接受斜拉索1’索面內振動位移經剛性連接桿5’的傳遞，縱向連接構件14’伸入杠桿支座6’上圓孔內部分構造為圓柱體，與轉動杠桿7’連接端為耳板形，使得轉動杠桿7’帶動縱向連接構件14’圓柱體能夠在杠桿支座6’圓孔內內繞自身中心軸轉動，以接受斜拉索1’索面外振動位移經剛性連接桿5’的傳遞；轉動杠桿7’的另一端連接有質量塊8’和阻尼器9’，以提供抑振力。

在剛性連接桿5’與橋面2’之間安裝的阻尼器9’可采用如油阻尼器、粘性剪切型阻尼器、磁流變阻尼器等被動或半主動阻尼器提供阻尼力。

剛性連接的空間杠桿質量減振裝置調節減振效果的方法為：定義杠桿放大系數n＝L_b/L₀，這里L₀為杠桿夾12’距銷軸13’中心的距離，L_b為杠桿質量塊8’中心到銷軸13’中心的距離，α為剛性連接桿5’與斜拉索1’的夾角，β為剛性連接桿5’與轉動杠桿7’的夾角；本發明對斜拉索提供抑振力的等效放大倍數為：

n_等效＝n²sin²α/sin²β