[發明專利]主動抗風的鋼箱梁可動風嘴及其控制系統

有效

• 申請號: 201711057238.8
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107741749B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 王浩;趙亞寧;茅建校;徐梓棟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05D19/02
• 分類號: G05D19/02;G01M9/08;G01M9/02;E01D2/04
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種主動抗風的鋼箱梁可動風嘴及其控制系統，可動風嘴包括安裝于伸縮挺桿上的左上可動面板、中上可動面板、右上可動面板、左下可動面板、中下可動面板和右下可動面板，可動面板在機械控制系統的作用下產生平動位移和轉動位移，使得鋼箱梁線形發生改變；控制系統包括機械控制系統、傳感器系統，數據分析處理系統，數據傳輸系統，機械控制系統控制可動風嘴的平動和轉動，傳感器系統和機械控制系統通過數據傳輸系統連接至數據分析處理系統。本發明實現了鋼箱梁風嘴外形可變，增強了主梁在各種風環境下的適應性，在大跨度橋梁風致振動控制領域有著廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及大跨度橋梁風致振動控制系統，尤其涉及主動抗風的鋼箱梁可動 風嘴及其控制系統。

背景技術

風災是一種頻繁發生的自然災害。據統計，我國沿海地區平均每年有登陸臺 風7個、引起嚴重風暴潮災害6次、最大風速可達60m/s以上。橋梁結構，尤其 是大跨度橋梁是風敏感結構，易受風災影響。風給橋梁會帶來多方面的病害，橋 面振動有可能導致交通中斷或使行人喪失安全感，導致橋梁構件過早的疲勞破 壞，嚴重的還會造成橋毀人亡的慘劇。隨著我國橋梁事業的不斷發展，大跨度橋 梁風致振動問題日益突出。其中顫振和渦激振動對橋梁結構影響顯著，因此需要 采取有效措施，提高鋼箱梁的臨界顫振風速，避免渦激共振或限制其振幅在可接 受范圍之內。

目前，面向橋梁結構風振控制的方法主要包括：機械減振措施以及空氣動力 學措施。機械減振措施主要是采用可調質量阻尼器，由質量塊、彈簧與阻尼器組 成的一個復雜的機械裝置；它把主梁振動的能量經由彈簧、阻尼器傳遞到質量塊 上，并且在傳遞過程中耗散振動能量，達到減振目的?？諝鈩恿W措施是指在不 改變橋梁結構和使用性能的前提下，適當改變橋梁的外形或者附加一些導流裝 置，使主梁斷面接近流線形，減輕風致振動。與機械減振措施相比，空氣動力學 措施具有減振效果好，成本投入少，實施方便，但是在采用空氣動力學措施達不 到預期要求時，則需要增加機械減振措施。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種主動抗風的鋼箱梁可動風嘴及其控制系 統，以解決大跨度橋梁的鋼箱梁風致振動問題。

技術方案：主動抗風的鋼箱梁可動風嘴包括依次安裝于機械控制系統中的 上、下伸縮挺桿上的左上可動面板、中上可動面板、右上可動面板、左下可動面 板、中下可動面板和右下可動面板，可動面板均在機械控制系統控制下產生平動 與轉動位移，改變可動風嘴形狀。

可動風嘴控制系統包括機械控制系統、傳感器系統，數據分析處理系統，數 據傳輸系統，機械控制系統控制可動風嘴的平動和轉動，傳感器系統與機械控制 系統通過數據傳輸系統連接至數據分析處理系統。

機械控制系統包括伸縮挺桿、伸縮導軌、伺服電機，其中伸縮挺桿安裝于 伸縮導軌上，伸縮導軌安裝于風嘴后部的支架上，伺服電機安裝于伸縮挺桿與伸 縮導軌的連接處。

傳感器系統優化布置于橋塔和鋼箱梁上，由氣象傳感器、位移傳感器、加速 度傳感器和索力傳感器組成。

數據分析處理系統依據存儲在其中的數據模型分析處理傳感器系統傳輸的 信息后，發送指令給機械控制系統。

有益效果：與現有技術中固定形狀的風嘴和在橋面加裝導流裝置等傳統措施 被動適應風場相比，本發明中鋼箱梁可動風嘴使風嘴具有更多的形態，可主動適 應不同風場情況，避免或推遲漩渦脫落的發生，增大主梁豎向振動的氣動阻尼， 獲得良好的減振效果。本發明不僅在強臺風作用下能有效避免或推遲漩渦脫落的 發生，增大主梁豎向振動的氣動阻尼，提高箱梁顫振臨界風速，而且在中低風速 下能減小鋼箱梁振動，緩解結構構件疲勞，延長使用壽命。

附圖說明

圖1是可動風嘴分布示意圖；

圖2是可動風嘴局部圖；

圖3是風嘴控制系統分布示意圖；