[發明專利]橋梁和建筑結構擺錘減振設計方法

有效

• 申請號: 201910109100.0
• 申請日: 2019-02-03
• 公開（公告）號: CN109930472B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 劉維亞;唐海軍;謝霽明
• 申請（專利權）人: 劉維亞
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了橋梁和建筑結構擺錘減振設計方法，通過在橋梁上懸掛擺錘，以改善橋梁的風致顫振和人行激振問題，橋梁上設置的擺錘，從結構動力學的角度來看當作是一種子結構，其擺動會對橋梁結構的運動產生反作用力，從而抑制橋面振動。本發明在橋梁上設置的擺錘，目的在于改善人行橋受到動荷載的性能，特別是風荷載和行人誘導荷載，對扁長橋梁風致顫振失穩具有一定的穩定作用，尤其是在正負風迎角時，在零攻角情況下，懸掛擺錘可以使顫振模式由快速發散變為逐漸發散，懸掛擺錘也可用來抑制行人荷載產生的豎向和側向振動，能夠很好解決橋梁風致顫振失穩和側向振動問題，有利于人們的使用。

技術領域

本發明涉及橋梁或建筑結構設計技術領域，具體為橋梁和建筑結構擺錘減振設計方法。

背景技術

與大跨度公路橋相比，現代人行橋在設計上面臨著不同的挑戰，基于文化價值觀的審美滿足是人行橋設計的一個重要因素，因此，人行橋的設計往往更為纖細、輕巧，然而，一個意想不到的后果是，一些輕巧細長橋梁豎向剛度和側向剛度通常偏小，非常容易受到動荷載的影響，特別是風荷載和行人誘導荷載，經過初步研究，主要的設計難題包括：（1）可能出現的橋梁的風致氣動失穩，特別位于臺風多發區的扁柔橋梁結構，臨界顫振風速會超過了所需的設計值，（2）必須控制行人激勵引起的橋梁振動問題，可能引起行人恐慌,類似倫敦千禧橋側向搖晃情況出現。

為了提高氣動穩定性和抑制行人引起的橋梁振動，常規方法是優化橋梁的氣動力學外形，或通過人行道形狀緩解行人引起的橫向運動，但這些方法會限制橋梁建筑設計，影響美觀效果，目前常規采用的輔助減震裝置主要為解決橋梁豎向振動問題，不能很好解決橋梁風致顫振失穩問題和側向振動問題，不利于人們的使用。

發明內容

本發明的目的在于提供橋梁和建筑結構擺錘減振設計方法，具備改善人行橋顫振和側向振動性能的優點，解決橋梁風致顫振失穩和側向振動問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：橋梁和建筑結構擺錘減振設計方法，通過在橋梁上懸掛擺錘，以改善橋梁的風致顫振和人行激振問題，橋梁上設置的擺錘，從結構動力學的角度來看當作是一種子結構，其擺動會對橋梁結構的運動產生反作用力，從而抑制橋面振動；

調節擺錘質量和懸掛彈簧剛度，擺錘系統能起到豎向調諧質量阻尼器作用，獲得豎向減振作用；

調節擺錘質量和擺錘重心位置，擺錘系統能起到橫向調諧質量阻尼器作用，獲得側向減振作用；

調節擺錘位置和形狀，從氣動角度看會影響氣流的漩渦脫落，從而改善橋梁的氣動穩定性，減少風致顫振；

通過懸掛擺錘的質量、擺動長度以及擺動阻尼水平之間的力學關系，求解懸掛擺錘最佳設計參數

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：本發明在橋梁上設置的擺錘，目的在于改善人行橋受到動荷載的性能，特別是風荷載和行人誘導荷載，對扁長橋梁風致顫振失穩具有一定的穩定作用，尤其是在正負風迎角時，在零攻角情況下，懸掛擺錘可以使顫振模式由快速發散變為逐漸發散，懸掛擺錘也可用來抑制行人荷載產生的豎向和側向振動，能夠很好解決橋梁風致顫振失穩和側向振動問題，有利于人們的使用。

附圖說明

圖1為本發明擺錘計算簡圖；

圖2為本發明等效阻尼比與頻率比函數圖；

圖3為本發明等效阻尼比與質量比函數圖；

圖4為本發明等效阻尼比與擺動阻尼函數圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。