[發明專利]一類控制橋梁顫振的半主動裝置

在審

• 申請號: 202011378111.8
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112458881A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 許福友;蘇冰冰;張明杰;王博
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于橋梁抗風技術領域，提供了一類控制橋梁顫振的半主動裝置，包括主梁、槽型掛孔、剛性板、圓孔和卡環。根據橋梁顫振控制的需求，在主梁腹板或底板合適位置安裝費用低廉、尺寸可調、拆裝方便、可以隨風荷載自適應搖擺，改善主梁周圍流場特性，最終實現半主動抑制橋梁顫振發生的高強剛性板裝置。相對傳統固定的氣動措施，該活動措施主要優勢包括其位置、形狀、尺寸、質量等參數調整更為便利，安裝簡便、工程費用更低。該類氣動措施作為一種臨時備用保護性措施，可以降低對橋梁自身抗風性能要求，進而大幅降低橋梁工程總體造價。

技術領域

本發明屬于橋梁抗風技術領域，涉及一類控制橋梁顫振的半主動裝置氣動措施。

背景技術

大跨柔性橋梁風致顫振問題突出，可能會引起橋梁倒塌破壞，因此需要杜絕。傳統方法可以通過增大橋面寬度、增加主梁質量和質量慣矩、提高結構剛度等結構措施來提高橋梁顫振臨界風速和抗風安全度。但結構措施成本相對較高，尤其處于強風多發、顫振檢驗風速較高區域。因此，一般不會采用以上結構措施來控制橋梁顫振。除了結構措施外，也可以采用包括風嘴、中央穩定板、裙板、分流板等固定在主梁上的永久性氣動措施改善橋梁抗風性能，一般通過風洞試驗獲得最終設計方案。這類措施一般都是固定在橋梁主梁上，當應用在實橋上效果不理想時，便難以調整和更換。中央開槽氣動措施對橋梁顫振性能改善效果較為明顯，但工程成本較高，且會引起較為嚴重的渦振問題。阻尼器等機械措施雖然可以增加橋梁系統的阻尼，有效控制渦振，降低抖振響應，但對顫振控制效率較低，因此一般不予采用。針對傳統的控制橋梁顫振措施存在的一些不足，有必要研究裝拆方便、費用低廉、參數可調，具有更好自適應性的氣動措施。

發明內容

本發明針對大跨橋梁顫振控制問題，提出一種在主梁腹板或底板合適位置安裝費用低廉、尺寸可調、拆裝方便、可以隨風荷載自適應搖擺，改善主梁周圍流場特性，最終實現半主動抑制橋梁顫振發生的高強剛性板裝置。為了實現該類措施對橋梁顫振的最佳控制效果，一般通過在橋梁主梁剛性模型也可以通過全橋氣彈模型上安裝措施，通過風洞試驗，優化剛性板相關參數包括安裝位置、形狀、尺寸和質量等。該裝置主要包括主梁1、槽型掛孔2、剛性板3、圓孔4、卡環5。

本發明的技術方案：

一類控制橋梁顫振的半主動裝置，以主梁1的風致顫振為被控制的目標；在主梁1腹板或底板合適位置設置若干槽型掛孔2用于懸掛剛性板3；在剛性板3上緣附近若干位置預留圓孔4；采用卡環5穿過圓孔4和槽型掛孔2將剛性板3懸吊在主梁1上；安裝完畢后，采用螺母將卡環5鎖死，以防卡環5脫鉤，剛性板3墜落；剛性板3在風荷載作用下可以繞槽型掛鉤連線形成的軸線轉動，起到改善流場和增加阻尼作用，從而達到提高橋梁顫振臨界風速、控制顫振的目的。

本發明的有益效果：在主梁腹板或底板合適位置安裝費用低廉、尺寸可調、拆裝方便、可以隨風荷載自適應搖擺，改善主梁周圍流場特性，最終實現半主動抑制橋梁顫振的發生的高強剛性板裝置。該措施相對相對優勢包括其位置、形狀、尺寸、質量等參數調整更為便利，安裝簡便、工程費用更低。該控制橋梁顫振的半主動裝置，在通常情況下僅需要在主梁上預留槽型掛孔2，而不必將剛性板3安裝在橋梁上，可以根據天氣預報(可以提前幾天)，當發生會危及橋梁強風條件下，才臨時制作安裝剛性板3。有可能在橋梁整個設計壽命周期內都不會發生這樣強風，這樣既不需要制作安裝剛性板3費用，也降低了對橋梁顫振臨界風速要求，因此可以大幅降低工程造價。

附圖說明

圖1是一類控制橋梁顫振的半主動裝置構造圖。

圖2是剛性板的連接細節圖。

圖中：1主梁；2槽型掛孔；3剛性板；4圓孔；5卡環。

具體實施方式

以下結合附圖和技術方案，進一步說明本發明的具體實施方式。