[發(fā)明專利]無(wú)根型拉索阻尼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310072697.9
• 申請(qǐng)日: 2013-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN103161124A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 淡丹輝;鞏煚鑫;陳祖賀;孫利民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): E01D19/16
• 分類號(hào): E01D19/16
• 代理公司: 上海東亞專利商標(biāo)代理有限公司 31208
• 代理人: 陳樹德;劉瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種安裝于橋梁纜索上的無(wú)根型阻尼器，屬于結(jié)構(gòu)工程抗風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

風(fēng)是對(duì)人類危害最大的自然災(zāi)害之一。大跨度橋梁結(jié)構(gòu)柔性大、阻尼小且質(zhì)量輕，使得結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)的敏感程度越來越高。其中尤其是索承重大跨橋梁的拉索構(gòu)件，極易在風(fēng)的激勵(lì)下，產(chǎn)生以下幾種典型的風(fēng)致振動(dòng)：

(1)?卡門渦激共振：當(dāng)風(fēng)流經(jīng)圓形的拉索時(shí)，在其尾流中將出現(xiàn)交替脫落的旋渦。當(dāng)拉索的卡門渦脫落的頻率接近索橫風(fēng)向振動(dòng)的某階固有頻率時(shí)，將激起拉索該階頻率的橫風(fēng)向振動(dòng)；

(2)?尾流馳振：當(dāng)拉索在來流風(fēng)方向前后排列時(shí)，在前排拉索的尾流區(qū)形成一個(gè)不穩(wěn)定馳振區(qū)，由于前后拉索的固有頻率相近，如果后排拉索位于馳振區(qū)內(nèi)，其振幅就會(huì)不斷加大，直至達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)大振幅的極限環(huán)；

(3)?結(jié)冰索的馳振：索表面結(jié)冰而形成馳振不穩(wěn)定氣動(dòng)外形，引發(fā)拉索馳振，它與結(jié)冰電纜的馳振機(jī)理相同；

(4)?風(fēng)雨激振:?風(fēng)雨激振是指在風(fēng)雨共同作用下，傾斜拉索發(fā)生的低頻率、大幅度的振動(dòng)。

迄今為止，在拉索上附加耗能減振裝置仍然是索承重大跨橋梁拉索振動(dòng)控制的主要手段。就目前而言，實(shí)際上拉索采用的防止或抑制拉索風(fēng)致振動(dòng)的方法有以下3種：

（1）增加拉索結(jié)構(gòu)低階振動(dòng)模態(tài)的阻尼,?從而有效地抑制拉索的振動(dòng)；具體措施是附加拉索減振阻尼器；

（2）增加拉索的剛度從而提高拉索的振動(dòng)頻率，避免低頻率的風(fēng)致拉索振動(dòng)；具體措施是將拉索之間用輔助索相互連接,?形成一個(gè)索網(wǎng)體系；

（3）改變拉索的光滑表面形狀；具體措施是在拉索表面開設(shè)凹槽或打凹孔等，以防止雨線的形成，同時(shí)改善拉索表面的氣動(dòng)力特性。

采用附加拉索減振阻尼器的方法相對(duì)目前的技術(shù)理論條件而言較經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單且有效，從而采用附加拉索減振阻尼器的方法得到了廣泛的應(yīng)用。目前，雖然對(duì)拉索的風(fēng)雨激振現(xiàn)象的機(jī)理仍在研究之中，但是，結(jié)構(gòu)工程師已經(jīng)知道：只要將拉索低階振動(dòng)模態(tài)的對(duì)數(shù)衰減率增加到0.?02-0.?03時(shí)，即可有效地防止拉索風(fēng)雨激振的發(fā)生。拉索減振阻尼器設(shè)計(jì)理論及其裝置開發(fā)經(jīng)歷了多年的發(fā)展。根據(jù)已有研究,?對(duì)于短拉索,?附加拉索減振阻尼器時(shí)拉索所能獲得的最大模態(tài)阻尼比，其中，????????????????????????????????????????????????為粘性阻尼器位置參數(shù)，為阻尼器安裝點(diǎn)與拉索和主梁錨固點(diǎn)之間的距離，L為拉索錨固點(diǎn)之間的距離。顯然，阻尼器安裝位置對(duì)于拉索減震效果具有顯著影響。但實(shí)際上，由于考慮到美觀及制作工藝等諸多因素，阻尼器的安裝位置不可能太高，即被動(dòng)減振阻尼器所能獲得的最大阻尼比與其可行的安裝高度是矛盾的。

目前在橋梁纜索振動(dòng)控制方面較為常見的阻尼器主要有：高阻尼橡膠阻尼器、油壓阻尼器、粘性剪切型阻尼器。而這幾種阻尼器都屬于有根型阻尼器，由于其安裝高度的制約，限制了阻尼器控制拉索振動(dòng)的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種不受制于安裝高度的、可在拉索任意位置安裝的無(wú)根型拉索阻尼器。

為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無(wú)根型拉索阻尼器，該阻尼器的左右艙室被縱向隔板與環(huán)向隔板分隔成若干個(gè)子艙室，子艙室中填充阻尼顆粒，左右艙室的頂面和底面由上、下兩個(gè)橫向隔板密封，左右密封艙室通過卡槽連接組成一個(gè)完整的阻尼器。

所述多個(gè)阻尼器通過連接螺栓進(jìn)行串聯(lián)。

該阻尼器通過艙室內(nèi)部阻尼顆粒的在拉索振動(dòng)時(shí)的碰撞、摩擦耗能來實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的控制。由于該耗能機(jī)制是由阻尼顆粒自身以及顆粒與艙室壁之間的相互作用控制振動(dòng)，因此它有別于傳統(tǒng)阻尼器需要一個(gè)支點(diǎn)提供反力以對(duì)抗拉索振動(dòng)的方式，能夠擺脫阻尼器安裝高度的限制，在振動(dòng)控制所需要的任意位置處布置。此外，通過對(duì)艙室內(nèi)阻尼顆粒填充狀況的調(diào)整，以及對(duì)阻尼器個(gè)數(shù)的改變，可以靈活地改變阻尼的大小。

所述顆粒為球形、橢球形或空間多面體的碳化鈷小粒徑顆粒。

所述左右艙室、縱向隔板、環(huán)向隔板和橫向隔板的材料為聚氯乙烯。

本發(fā)明的優(yōu)越功效在于：該阻尼器可以安置在拉索的任意位置處，其優(yōu)點(diǎn)在于擺脫了安裝高度的束縛，可以根據(jù)需要對(duì)拉索振動(dòng)進(jìn)行更充分的控制。同時(shí)，它不會(huì)出現(xiàn)諸如油壓型阻尼器的漏油問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明左艙室的立面圖；

圖3為圖2的俯視圖；

圖4為本發(fā)明右艙室的立面圖；

圖5為圖4的俯視圖；

圖6為本發(fā)明阻尼顆粒3填充的示意圖；