[發(fā)明專利]自開啟速度型水力吸耗能器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610498350.4
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN105951581B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 禹見達;彭臨峰;于浩;禹蒲陽
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙)43108
• 代理人: 宋向紅

技術領域

本發(fā)明屬于大跨度懸索橋結構阻尼器技術領域，具體涉及一種自開啟速度型水力吸耗能器。

背景技術

大跨度懸索橋能跨越大江大河，可避免深水基礎的施工而得到廣泛應用。但由于其跨度大，主梁和主纜阻尼小，極易在大風作用下發(fā)生大幅扭轉或彎-扭組合振動而導致橋梁破壞，其抗風穩(wěn)定性問題是限制其跨度進一步加大的主要影響因素。增大懸索橋阻尼，可以顯著提高其抗風穩(wěn)定性，但超大跨度懸索橋多處于交通繁忙的航道之上，為保證通航安全，航道中很難設置永久性固定設施，因此，目前沒有很好的方法增加主梁或主纜的阻尼。

阻尼器是增加結構阻尼的最直接可靠的辦法，并且可抑制結構多種形態(tài)的振動。阻尼器兩端安裝于結構之上，通過結構間的相對運動驅動阻尼器耗能減振，其耗能大小與結構在阻尼器兩安裝點的相對運動大小直接相關。阻尼器的長度與懸索橋跨度相比很小，因此現有阻尼器很難提高懸索橋主梁或主纜的阻尼。

橋梁施工時常在航道處安裝臨時抗風樁，用鋼纜連接主梁和抗風樁，提高主梁抗風穩(wěn)定性，但需要在抗風樁處停泊船只和警示標志。在橋梁施工完成后，臨時設施必須清理干凈，抗風纜也被清除。

成橋后的大跨度懸索橋只在大風作用下才發(fā)生大幅振動，發(fā)生振動持續(xù)時間短，且此時船只大都進港避風，航道船只相對稀疏。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在橋梁振動初始時自動開啟耗能器，通過水力耗能及向水中傳輸結構振動動能，從而抑制橋梁振動的自開啟速度型水力耗能器。

本發(fā)明的目的是通過如下的技術方案來實現的：該自開啟速度型水力吸耗能器，它包括橋梁結構上的箱體式的鋼箱梁，鋼箱梁的底部加工有一個方形凹洞；它還包括一個方形的掛藍，所述掛藍包括掛藍底板及固連于其上的四周側壁，掛藍底板上開有若干通水孔，通水孔之上鉸接有蓋板，未工作時蓋板通過扭轉彈簧處于蓋緊狀態(tài)，扭轉彈簧的預緊力小，保證蓋板下方水流能輕松沖開蓋板；掛藍上部四個角上分別連接有一根繩子，四根繩子的另一端等長度綁扎在一起后的結點再與吊繩連接，吊繩的另一端纏繞于一個轉筒的一側，吊繩的長度保證掛藍能夠沉沒于橋下水中，但不能接觸到水底；轉筒固裝于所述鋼箱梁的頂板上，轉筒之上安裝有壓緊裝置及摩擦片，通過調節(jié)壓緊裝置來改變摩擦片對轉筒的壓緊力；所述掛藍放置于鋼箱梁底部的方形凹洞內，在方形凹洞底部的四個角上分別設置有一塊水平托板，水平托板上設置有豎直擋板，豎直擋板通過限位彈簧與方形凹洞的底部側板連接，豎直擋板通過限位彈簧的彈力與所述掛藍底板的側壁緊靠，掛藍底板四個角通過圓形滾珠支撐于方形凹洞底部的四個水平托板上；水平托板尺寸及限位彈簧彈力的設計保證掛藍處于方形凹洞中心并保持平衡，并且在風的直接作用下不產生足夠滑落的側移，但在鋼箱梁發(fā)生一定的傾斜角度時滑落。

具體的，所述方形凹洞包括頂板和四周側板，在頂板和四周側板上開有用于吊繩上下滑動和掛藍入洞安裝存放的工作孔。

具體的，所述方形凹洞底部四個角的水平托板上設置有兩塊相互成直角的豎直擋板，兩塊豎直擋板通過限位彈簧連接到方形凹洞一角的兩邊側板上，并與掛藍底板一角的兩邊側壁緊靠。

進一步，所述四根繩子綁扎在一起后的結點依次通過保險繩、彈簧與吊繩連接，保險繩的拉扯強度小于吊繩的強度。以保證其與船碰撞、纏繞時，保險繩被拉斷，掛籃沉入水中，避免翻船。

本發(fā)明的工作原理及工作過程如下：

本發(fā)明耗能器主要由掛藍、吊繩和轉筒組成。掛藍底部四角由水平托板支撐于鋼箱梁底板上，為減小摩擦，在掛藍與水平托板間設置圓形滾珠，保證掛藍可在水平面內向任意方向滑動。在掛藍與鋼箱梁之間設置有限位彈簧，保證在鋼箱梁發(fā)生小幅振動的正常情況下，掛藍只能在平衡位置附近發(fā)生很小的振動，不至于掉落。轉筒安裝于鋼箱梁頂板底部，其與掛藍通過吊繩、彈簧、保險繩相連，在掛藍從水平托板上掉落前，吊繩繞于轉筒外壁。

當橋梁在風作用下發(fā)生扭轉或彎曲振動時，導致鋼箱梁發(fā)生轉動，原處于水平狀態(tài)的掛藍發(fā)生傾斜，在重力作用下向下滑動，壓縮限位彈簧，當鋼箱梁的傾斜角度超過限值時，掛藍壓縮限位彈簧超過限值后從水平托板處掉向水中。

為防止掛藍高速掉落發(fā)生意外，在轉筒處安裝摩擦片及壓緊裝置，使掛藍緩慢下落并掉入水中。

掛藍進入水體內，在重力作用下張緊吊繩，其耗能及將動能由鋼箱梁傳遞至水體原理按鋼箱梁振動一個周期分為三個階段：