[發明專利]一種大跨度橋梁用導風抑振系統

有效

• 申請號: 202110499091.8
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113089460B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 白樺;劉博祥;魏洋洋;葉茂;楊世全;郝鍵銘;李宇;李加武
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E01F7/02
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 雷鈔

本發明涉及橋梁工程技術領域，具體涉及大跨度橋梁用導風抑振系統，包括主梁、導風裝置和反饋裝置，導風裝置設置于靠近主梁兩側端的上表面和下表面，導風裝置包括導風板和驅動導風板轉動的驅動機構，導風板與主梁鉸接，反饋裝置包括處理器、多個振動傳感器和風速檢測儀，振動傳感器和風速檢測儀均與處理器電連接，多個振動傳感器分散設置于主梁上，驅動裝置與處理器電連接。本方案與現有的通過設置固定氣動附件來單一地、獨立地改變主梁承受的風載不同，本方案通過對主梁的振動模態的模擬結果適時改變主梁的氣動外形，是一種具有反饋和主動調整的動態控制系統，具有快速、有效抑制渦振和廣泛的適應性。

技術領域

本發明涉及橋梁工程技術領域，具體涉及大跨度橋梁用導風抑振系統。

背景技術

由于新材料、新技術等在橋梁工程領域的應用，橋梁結構正在朝著大跨、輕柔的方向發展，使得結構剛度不斷下降，對于風的作用更加敏感，更易發生渦振。隨著國內幾座大跨橋梁發生明顯甚至非常嚴重的渦振，嚴重威脅行車安全，造成交通封閉，一時成為關注的焦點，有效的抑振措施必不可少。傳統剛性氣動措施具有一定局限性，其通常是針對特定風振現象；難以普適所有斷面類型且對超寬、超大跨度橋梁的抗風性能提高有限，難以達到高抗風指標的要求。

現有技術多是通過在橋梁兩側固定設置可隨風力改變形態的橋梁附件來降低漩渦脫落的產生，但是上述方法均屬于被動適應，且改變形式單一，只是單一獨立地改變局部氣流，與整個橋梁振動狀態的變化沒有動態聯系，再者，由于氣流對橋梁的擾襲是千變萬化的，其風速和風向是不定的，在特定風向和特定風速下，固定增加的附件可能反而會使橋梁渦振現象加強。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大跨度橋梁用導風抑振系統，以實現有效降低橋梁渦振發生。

為達到上述目的，本發明的基礎方案如下：

一種大跨度橋梁用導風抑振系統，包括主梁、導風裝置和反饋裝置，所述導風裝置設置于靠近主梁側端的上表面和下表面，所述導風裝置包括導風板和驅動所述導風板轉動的驅動機構，所述導風板與主梁鉸接，所述反饋裝置包括處理器、多個振動傳感器和風速檢測儀，所述振動傳感器和所述風速檢測儀均與所述處理器電連接，所述多個振動傳感器分散設置于主梁上，所述驅動機構與所述處理器電連接。

本方案一種大跨度橋梁用導風抑振系統的原理在于：

將主梁結構數據輸入處理器的數據庫，處理器通過多點檢測的振動數據和主梁結構數據生成主梁振動模態，再根據主梁振動模態和渦振原理確定密集渦量形成區域，再結合風速檢測儀提供的風速和風向數據，有針對性的控制驅動機構調整導風板的打開角度，形成新的橋梁端面形狀進而改變經過橋面和橋底的風流狀態，進而改變渦旋脫落位置防止同一位置的持續渦旋脫落產生的脫落力引起的橋梁激振，處理器間隔固定的時間做一次振動模擬，根據不同的模擬結果再次調整導風板的打開狀態。

本方案的有益效果在于：

與現有的通過設置固定氣動附件來單一地、獨立地改變主梁承受的風載不同，本方案通過主梁振動模態的結果適時改變主梁的氣動外形，是一種具有反饋和主動調整的動態控制系統，具有快速、有效抑制渦振和廣泛的適應性。

進一步，所述驅動機構包括步進電機，所述步進電機外接電源，步進電機與所述處理器電連接，所述步進電機與所述主梁鉸接，所述步進電機上設置絲桿螺母機構，所述絲桿螺母機構的絲桿與所述步進電機的輸出軸同軸固定連接，所述絲桿螺母機構的螺母與所述導風板鉸接。

進一步，所述導風裝置有多個且沿主梁側邊沿連續分布。

可以實現各導風板間連續打開或分散打開不同的角度，避免形成新的持續渦脫。

進一步，所述導風板設置為格柵板，格柵內密封連接彈性擋條，所述彈性擋條上設有裂口。