[發明專利]一種控制跨海跨江橋梁渦振及顫振的水體阻尼裝置及方法

有效

• 申請號: 202110783353.3
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113356035B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 韓艷;李凱;許育升;許福友;李春光;胡朋
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00
• 代理公司: 長沙惟盛赟鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 43228
• 代理人: 黃敏華

1.一種控制跨海跨江橋梁渦振及顫振的水體阻尼裝置，其特征在于，包括水體阻尼裝置(1)，所述水體阻尼裝置(1)通過鋼索(2)連接在主梁(3)下方并浸入水中；所述水體阻尼裝置(1)包括鋼框架(11)和水阻杯(12)，所述水阻杯(12)的一端設置有阻擋圈(13)和水阻杯蓋(14)，水阻杯蓋(14)設置在水阻杯(12)與阻擋圈(13)之間，并與水阻杯(12)活動連接，阻擋圈(13)用于阻擋水阻杯蓋(14)向水阻杯(12)外掀開；多個所述水阻杯(12)按照水阻杯蓋(14)朝下的方向設置在鋼框架(11)上；

還包括位移行程放大器(4)，所述位移行程放大器(4)設置于靠近主梁(3)兩端的橋塔(5)塔身并連接水體阻尼裝置(1)；

所述位移行程放大器(4)包括加固剛臂(41)、實心鋼軸(42)、小半徑滾筒(43)和大半徑輪轂(44)；加固剛臂(41)的一端與橋塔(5)塔身連接，另一端與小半徑滾筒(43)連接；實心鋼軸(42)通過滾珠內嵌于小半徑滾筒(43)內，大半徑輪轂(44)與小半徑滾筒(43)同軸固定；

所述小半徑滾筒(43)外側設有凹槽，鋼索(2)的一端纏繞于小半徑滾筒(43)外側的凹槽內，另一端與主梁(3)連接；所述大半徑輪轂(44)外側設有凹槽，鋼索(2)的一端纏繞于大半徑輪轂(44)外側的凹槽內，另一端與水體阻尼裝置(1)連接。

2.根據權利要求1所述的一種控制跨海跨江橋梁渦振及顫振的水體阻尼裝置，其特征在于，所述水體阻尼裝置(1)分別設置在主梁(3)長度的1/2、1/4、1/8處。

3.根據權利要求1所述的一種控制跨海跨江橋梁渦振及顫振的水體阻尼裝置，其特征在于，還包括錨固孔，所述錨固孔開設于主梁(3)底部；所述水體阻尼裝置(1)通過鋼索(2)與錨固孔連接。

4.根據權利要求1所述的一種控制跨海跨江橋梁渦振及顫振的水體阻尼裝置，其特征在于，橋梁兩側均設置有所述水體阻尼裝置(1)。

5.根據權利要求1所述的一種控制跨海跨江橋梁渦振及顫振的水體阻尼裝置，其特征在于，所述水阻杯蓋(14)采用輕質材料，所述鋼框架(11)和所述水阻杯(12)采用大密度材料。

6.一種控制跨海跨江橋梁渦振及顫振的方法，其特征在于，所述方法利用權利要求1至5任一項所述的水體阻尼裝置，包括如下步驟：

S1：橋梁出現渦振及顫振時，將水體阻尼裝置(1)通過鋼索(2)連接在主梁(3)下方，并放入水中；

S2：水體阻尼裝置(1)抑制橋梁渦振及顫振；

S3：橋梁渦振及顫振消失后，將水體阻尼裝置(1)卸下收起。

7.根據權利要求6所述的一種控制跨海跨江橋梁渦振及顫振的方法，其特征在于，步驟S2具體包括如下步驟：

S21：主梁往上運動時，水體阻尼裝置(1)在拉力作用下向上運動，水流使得水阻杯蓋(14)封閉水阻杯(12)的底部，增大主梁(3)向上運動的阻力和阻尼，耗散主梁(3)向上運動的部分動能；

S22：主梁向下運動時，水體阻尼裝置(1)在重力作用下向下運動，水流使得水阻杯蓋(14)朝水阻杯(12)內部打開，水流流過水阻杯(12)，鋼框架(11)向下運動的阻力減小并在重力作用下迅速下落，儲備下一次主梁(3)向上運動時水體阻尼裝置(1)的行程，使得水體阻尼裝置(1)在下一次向上運動時又具備足夠的行程耗散主梁(3)振動的能量。