[發(fā)明專(zhuān)利]一種懸索橋橫橋向及扭轉(zhuǎn)減振的廣義加速質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910084387.6
• 申請(qǐng)日: 2019-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109695200A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 檀永剛;閆曉豐;張哲;黃才良;邱文亮;譚巖斌;耿鐵鎖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E01D19/00
• 分類(lèi)號(hào): E01D19/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明提供了一種懸索橋橫橋向及扭轉(zhuǎn)減振的廣義加速質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)，屬于橋梁結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。位于主梁內(nèi)部的錨固質(zhì)量塊通過(guò)梁內(nèi)錨索錨固在主梁兩端的錨碇上，具有很大的橫向和抗扭剛度及慣性。主梁在橫向風(fēng)的作用下發(fā)生橫向位移和扭轉(zhuǎn)位移，其中橫向位移通過(guò)連接桿傳遞給安裝在錨固質(zhì)量塊上的變速箱，經(jīng)變速箱放大后傳遞給附加質(zhì)量塊、水平彈簧和消能器，將主梁振動(dòng)的動(dòng)能傳遞給附加質(zhì)量塊，主梁內(nèi)部的錨固質(zhì)量塊不受橫向風(fēng)的影響，保持較大的靜止慣性，能夠提供給變速箱和豎向彈簧一個(gè)相對(duì)固定的支撐，使主梁獲得較大的橫向阻尼力和豎向彈性支撐力，在主梁扭轉(zhuǎn)方向上相當(dāng)于一個(gè)TMD，兩個(gè)方向聯(lián)合作用，達(dá)到減小主梁振動(dòng)的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到橋梁的減震技術(shù)，特別涉及到一種懸索橋橫橋向及扭轉(zhuǎn)減振的廣義加速質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大跨徑懸索橋主梁的橫橋向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)較小，容易在橫向風(fēng)載的作用下發(fā)生振動(dòng)，甚至?xí)l(fā)生以扭轉(zhuǎn)為主的顫振。通常采用的減振方法有：(1)1設(shè)置抗風(fēng)索；(2)在主梁內(nèi)部安裝調(diào)諧質(zhì)量阻尼器TMD；(3)加大主梁橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。橫向抗風(fēng)索適用于人行懸索橋，影響橋梁的外觀(guān)，造價(jià)較高；TMD在豎向減振方面效果較好，橫橋向減振效果較差，如果TMD與主梁間摩擦力較大時(shí)，因摩擦力鎖定的作用而使TMD失效；加大主梁橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度會(huì)大幅度增加橋梁的建設(shè)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種懸索橋橫橋向及扭轉(zhuǎn)減振的廣義加速質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)，包括梁內(nèi)錨索、錨固質(zhì)量塊、附加質(zhì)量塊、變速箱、水平彈簧、豎向彈簧、消能器和連接桿。位于主梁內(nèi)部的錨固質(zhì)量塊通過(guò)梁內(nèi)錨索錨固在主梁兩端的錨碇上，具有很大的橫向和抗扭剛度及慣性。主梁在橫向風(fēng)的作用下發(fā)生橫向位移和扭轉(zhuǎn)位移，其中橫向位移通過(guò)連接桿傳遞給安裝在錨固質(zhì)量塊上的變速箱，經(jīng)變速箱放大后傳遞給附加質(zhì)量塊、水平彈簧和消能器，將主梁振動(dòng)的動(dòng)能傳遞給附加質(zhì)量塊，主梁內(nèi)部的錨固質(zhì)量塊不受橫向風(fēng)的影響，保持較大的靜止慣性，能夠提供給變速箱和豎向彈簧一個(gè)相對(duì)固定的支撐，使主梁獲得較大的橫向阻尼力和豎向彈性支撐力，在主梁扭轉(zhuǎn)方向上相當(dāng)于一個(gè)TMD，兩個(gè)方向聯(lián)合作用，達(dá)到減小主梁振動(dòng)的目的，其減振效率比同等質(zhì)量的TMD高數(shù)倍。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種懸索橋橫橋向及扭轉(zhuǎn)減振的廣義加速質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)，包括主梁1、錨碇2、梁內(nèi)錨索3、錨固質(zhì)量塊4、輸入連接桿5、變速箱6、輸出連接桿7、附加質(zhì)量塊8、水平彈簧9、消能器10、豎向彈簧11和吊桿12。該廣義質(zhì)量阻尼系統(tǒng)包括主梁1、錨碇2、梁內(nèi)錨索3、錨固質(zhì)量塊4、輸入連接桿5、變速箱6、輸出連接桿7、附加質(zhì)量塊8、水平彈簧9、消能器10、豎向彈簧11和吊桿12；錨固質(zhì)量塊4位于主梁1內(nèi)部，其通過(guò)梁內(nèi)錨索3錨固在兩端的錨碇2上，錨固質(zhì)量塊4具有很大的橫向和抗扭剛度及慣性，并且不受橫向風(fēng)的影響；輸入連接桿5一端固定在主梁1外殼，另一端與安裝于錨固質(zhì)量塊4上的變速箱6相連，變速箱6通過(guò)輸出連接桿7與附加質(zhì)量塊8一端固定連接；水平彈簧9和消能器10分別固定連接于附加質(zhì)量塊8另一端與錨固質(zhì)量塊4之間；主梁1在橫向風(fēng)的作用下發(fā)生橫向位移和扭轉(zhuǎn)位移，其中橫向位移通過(guò)輸入連接桿5傳遞給變速箱6，經(jīng)變速箱6放大后通過(guò)輸出連接桿7傳遞給附加質(zhì)量塊8，經(jīng)過(guò)增速的附加質(zhì)量塊8吸收了主梁的振動(dòng)的動(dòng)能，一部分表現(xiàn)為附加質(zhì)量塊8的高速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為水平彈簧9的彈性勢(shì)能，還有一部分被消能器10耗散掉；主梁1外殼與錨固質(zhì)量塊4之間安裝有豎向彈簧11，主梁1內(nèi)部的錨固質(zhì)量塊4不受外界環(huán)境風(fēng)的影響，保持較大的靜止慣性，提供給變速箱6和豎向彈簧11一個(gè)相對(duì)固定的支撐，使主梁1獲得較大的橫向阻尼力和豎向彈性支撐力，在主梁1扭轉(zhuǎn)方向上，豎向彈簧11與錨固質(zhì)量塊4組成一個(gè)TMD，橫向與扭轉(zhuǎn)兩個(gè)方向聯(lián)合作用，達(dá)到減小主梁1振動(dòng)的目的。

本發(fā)明的有益效果：

(1)減振效果顯著。由于錨固質(zhì)量塊4的支撐作用較大，變速箱6可以發(fā)揮較強(qiáng)的增速作用，附加質(zhì)量塊8的動(dòng)能將以變速比的平方的倍數(shù)關(guān)系被放大，可以有效地吸收主梁1的振動(dòng)動(dòng)能。