[發(fā)明專利]一種斜拉索風(fēng)致振動(dòng)的自吸氣自吹氣減振裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410169282.8
• 申請(qǐng)日: 2014-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN103938545A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐進(jìn)萍;陳文禮;李惠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E01D19/16
• 分類號(hào): E01D19/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)控制技術(shù)，具體涉及一種斜拉索風(fēng)致振動(dòng)的自吸氣自吹氣減振裝置。

背景技術(shù)

隨著跨度的增加，其橋塔尺寸也越來越大。對(duì)于大跨度懸索橋而言，很多鋼筋混凝土橋塔截面尺寸可達(dá)20-30米，風(fēng)致繞流場(chǎng)的范圍可達(dá)數(shù)倍橋塔截面尺寸，因此橋塔兩側(cè)附近的斜拉索處于其鈍體繞流場(chǎng)內(nèi)，易受到橋塔的風(fēng)致干擾。風(fēng)經(jīng)過橋塔之后會(huì)在其周圍形成繞流場(chǎng)，繞流場(chǎng)脈動(dòng)風(fēng)速的頻率可由公式f_v＝St·U/D得到，式中St對(duì)于方柱可取0.15，U為來流風(fēng)速，D為橋塔在來流垂直方向的投影。由于鋼筋混凝土橋塔截面尺寸很大，風(fēng)經(jīng)過橋塔之后的脈動(dòng)風(fēng)速頻率大大降低，接近于斜拉索的前幾階自振頻率，使得斜拉索在橋塔鈍體繞流場(chǎng)內(nèi)易發(fā)生大幅值風(fēng)致振動(dòng)。對(duì)于大跨度懸索橋斜拉索而言，臺(tái)風(fēng)來臨時(shí)，風(fēng)速一般在20-50m/s。在此風(fēng)速段，斜拉索處于橋塔鈍體繞流場(chǎng)內(nèi)極易發(fā)生大幅值風(fēng)致振動(dòng)，易造成斜拉索的疲勞損傷和錨固系統(tǒng)的損壞。對(duì)于斜拉索成對(duì)布置時(shí)，還易發(fā)生成對(duì)斜拉索之間的相互碰撞，從而破壞斜拉索表面的防腐層，加快斜拉索的腐蝕破壞過程，同時(shí)也會(huì)給過往車輛造成恐慌。大跨度橋梁橋塔鈍體繞流場(chǎng)內(nèi)的斜拉索振動(dòng)目前是一個(gè)新的振動(dòng)類型，研究其控制方法，減小其振動(dòng)，對(duì)于大跨度及超大跨度橋梁的設(shè)計(jì)、建造、使用及安全評(píng)定具有重要的意義。

目前，斜拉索風(fēng)致振動(dòng)的控制主要通過阻尼器等機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)，但結(jié)果并不理想，其原因是目前阻尼器并不是按照斜拉索多模態(tài)振動(dòng)來設(shè)計(jì)，而且阻尼器不能從根本上減小斜拉索的風(fēng)荷載，其振動(dòng)的根源并沒有被消除。若能從根本上消除風(fēng)荷載，使斜拉索隔離于風(fēng)場(chǎng)之外則能達(dá)到較好的控制效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種斜拉索風(fēng)致振動(dòng)的自吸氣自吹氣減振裝置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)如下：

一種斜拉索風(fēng)致振動(dòng)的自吸氣自吹氣減振裝置，包括多個(gè)圓形空心套環(huán)，多個(gè)圓形空心套環(huán)按一定間隔緊固在斜拉索上，每個(gè)圓形空心套環(huán)的迎風(fēng)面開有多個(gè)進(jìn)氣孔，其背風(fēng)面對(duì)稱開有多個(gè)出氣孔。

另外一種斜拉索風(fēng)致振動(dòng)的自吸氣自吹氣減振裝置，包括螺旋形的空心套環(huán)，螺旋形的空心套環(huán)緊固纏繞在斜拉索上，螺旋形的空心套環(huán)的迎風(fēng)面開有多個(gè)進(jìn)氣孔，其背風(fēng)面對(duì)稱開有多個(gè)出氣孔。

一種斜拉索橋梁，在其斜拉索上安裝有如上所述的兩種斜拉索風(fēng)致振動(dòng)的自吸氣自吹氣減振裝置或其中一種。

來流通過進(jìn)氣孔進(jìn)入中空的套環(huán)內(nèi)部并穿過套環(huán)從出氣孔噴出。通過背風(fēng)面出氣孔噴出的氣流打破尾流中的旋渦，阻止尾流形成交替脫落的旋渦，從而極大地減小斜拉索表面的脈動(dòng)壓力，大幅度降低斜拉索表面的升力。由于尾流無法形成交替脫落的旋渦也在一定程度上減小了尾流的寬度，使得斜拉索表面的阻力也得到了一定程度的降低。與此同時(shí)，套環(huán)組合起來，改變了斜拉索表面形狀，可以在一定程度上阻止斜拉索表面水線的形成，從而阻止斜拉索風(fēng)雨激振的發(fā)生。

附圖說明

圖1橋梁結(jié)構(gòu)斜拉索圓形自吸氣自吹氣控制套環(huán)示意圖；

圖2橋梁結(jié)構(gòu)斜拉索螺旋線自吸氣自吹氣控制套環(huán)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

結(jié)合圖1，一種斜拉索風(fēng)致振動(dòng)的自吸氣自吹氣減振裝置，包括多個(gè)圓形空心套環(huán)，多個(gè)圓形空心套環(huán)按一定間隔緊固在斜拉索1上，每個(gè)圓形空心套環(huán)的迎風(fēng)面開有多個(gè)進(jìn)氣孔2，其背風(fēng)面對(duì)稱開有多個(gè)出氣孔3。

實(shí)施例2

結(jié)合圖2，另外一種斜拉索風(fēng)致振動(dòng)的自吸氣自吹氣減振裝置，包括螺旋形的空心套環(huán)，螺旋形的空心套環(huán)緊固纏繞在斜拉索1上，螺旋形的空心套環(huán)的迎風(fēng)面開有多個(gè)進(jìn)氣孔2，其背風(fēng)面對(duì)稱開有多個(gè)出氣孔3。

實(shí)施例3

減振工作流程如下：

(1)通過套環(huán)出氣孔噴出的氣流，打破尾流中交替產(chǎn)生的旋渦，阻止尾流漩渦形成；

(2)套環(huán)安裝在斜拉索表面改變了斜拉索表面形式，可減小斜拉索所受氣動(dòng)力。

本發(fā)明橋梁結(jié)構(gòu)斜拉索減振防護(hù)裝置由減振套環(huán)、進(jìn)氣孔及出氣孔組成，通過套環(huán)出氣孔噴出的氣流，打破尾流中交替產(chǎn)生的漩渦，阻止尾流漩渦形成，同時(shí)改變斜拉索表面形式，在一定程度上減小了斜拉索表面的氣動(dòng)力。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠很好地減小橋梁斜拉索的風(fēng)致振動(dòng)。