[發明專利]用于抑制橋梁渦振的智能可調防眩板、控制系統及方法

有效

• 申請號: 202210231759.5
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114427187B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 羅穎;韓艷;丁卉琦;胡朋;劉漢云;李春光;王力東;董國朝
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: E01F7/06
• 分類號: E01F7/06;E01D19/00;G06F30/28
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 胡喜舟

本發明公開了一種用于抑制橋梁渦振的智能可調防眩板、控制系統及方法，其中可調防眩板包括旋轉防眩板、轉動裝置、底座，所述轉動裝置安裝于所述底座上，所述旋轉防眩板安裝于所述轉動裝置上。可調防眩板具備旋轉功能，可根據橋址處實時風向風速及橋梁的渦振階數選擇對應的可調防眩板最優轉速控制可調防眩板進行轉動，以進行擾流，可起到抑制橋梁渦振的作用；同時可調防眩板可通過隨風向變化而調整角度以應對強風天氣使防眩板搖擺的問題，避免防眩板損壞帶來安全隱患；同時還具備防眩功能，確保行車安全。

技術領域

本發明涉及公路安全交通技術領域，尤其涉及一種用于抑制橋梁渦振的智能可調防眩板、控制系統及方法。

背景技術

當前，公路交通在我國經濟發展中發揮著舉足輕重的作用。橋梁是公路交通運輸系統的重要組成部分，是跨越河海和峽谷地形的重要結構設施，是國家經濟發展中的重要基礎設施。近年來，隨著現代施工技術的發展、設計理論和計算方法的不斷進步，橋梁主梁結構往輕柔化和低阻尼的方向發展。在這種發展形勢下，橋梁對風的作用較為敏感，尤其是位于河海和峽谷地區的橋梁。風對橋梁的影響，不僅要考慮高風速情況下，橋梁發生顫振和靜風失穩；還應考慮低風速情況下，橋梁發生渦振，影響車輛行駛的平穩性。

現階段使用較多的橋梁渦振抑制措施是被動抑制措施，例如采用阻尼器或增加附屬設施以改變主梁斷面外形。其中，調諧質量阻尼器(TMD)是一種被動吸能減振裝置，適合用于單一模態下大橋渦振控制。此外，在橋梁欄桿處設置擾流板是控制低風速下橋梁渦振的有效方法，隨著擾流板高度增加，渦振減振效果有提高的趨勢。然而，在高風速段，橋梁不易產生渦振，較高的擾流板不但難以起到很好的橋梁減振作用，甚至還會降低橋梁的靜風穩定性。

隨著對橋梁渦振控制研究的深入，近年來出現了許多新的措施。趙林等提出在分體式雙箱梁的分體箱內側布置壓電片來抑制主梁渦振現象。該發明未改變橋梁斷面形狀，只要雙箱梁空隙內存在渦脫現象就開始發揮作用，但不能隨橋梁渦振位移變化調整強度。王浩等提出大跨橋梁鋼箱梁低風速下渦振控制的吹氣方法，自動調節鋼箱梁兩側吹氣裝置的速度以干擾橋梁渦脫現象的形成。該發明通過風速風向傳感器實時監測數據以指導控制系統調節吹氣速度，自動化程度高，但吹吸氣裝置需在鋼箱梁側面打孔，適用范圍不廣。張晗等利用水平軸風力機產生順流向螺旋狀渦結構來控制主梁渦振。風力機在來流風作用下旋轉，進而產生大尺度的順流向渦來抑制主梁展向渦的形成和發展，進而抑制主梁的渦振。但水平軸風力機只能利用風能使葉片旋轉發揮作用，作用效果與來流風速大小相關，來流風速較小時葉片旋轉作用小，不能準確高效地抑制低風速下橋梁的渦振。

為防止相向行駛的汽車在夜間會車時產生眩光現象，通常會在高速公路中央隔離帶中設置防眩板。根據防眩板的結構形式和以往的研究可知，相比于高速公路普通路段上安裝的防眩板，橋梁上的防眩板常面對變化更大的風環境，多次面對風速較大的強風天氣使防眩板頻繁出現較大幅度的左右搖擺，進而在防眩板與支座連接處出現裂縫，給交通帶來安全隱患。楊春風等從行車安全的角度出發，提出了防眩板高度驗算模型，并用該模型結合防眩板高度對交通安全影響關鍵系數進行模擬仿真驗證。該方法未考慮防眩板自身和橋梁的安全性，而橋梁斷面形狀的任何微小改變，均會對渦振性能產生巨大的影響。李旭峰等設計了增加豎向筋的防眩板，增加在強風環境下防眩板的整體抗風能力。但該發明不能對防眩板的角度進行調整，防眩板角度固定，僅考慮了高風速下防眩板本身的安全性，并未考慮低風速下其對橋梁渦激振動的影響。以上方法中的防眩板仍為傳統的交通安全設施，在面對變化的風環境時不能為提高橋梁安全性提供協助作用。

綜上所述，亟需研發一種可以應對橋梁渦振的防眩板及相應的控制系統，同時兼顧行車安全、橋梁安全、防眩板安全這三方面要求，主動控制防眩板轉動情況，以達到最優的渦振控制效果。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明提供了一種用于抑制橋梁渦振的智能可調防眩板、控制系統及方法，能同時兼顧行車安全、橋梁安全、防眩板安全這三方面要求。