[發(fā)明專利]一種利用仿生技術(shù)的橋梁風(fēng)振抑振裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310425674.5
• 申請(qǐng)日: 2023-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116479752A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白樺;于璐;張嘉慶;李楷瑞;李宇;李加武;郝鍵銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): E01D19/08
• 分類號(hào): E01D19/08;E01F7/02
• 代理公司: 重慶拓尋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50313
• 代理人: 雷鈔

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用仿生技術(shù)的橋梁風(fēng)振抑振裝置，屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域。包括若干柔性元件，若干所述柔性元件均懸垂的固定于橋梁的側(cè)面上，所述柔性元件上設(shè)有用以改變其剛性的牽拉機(jī)構(gòu)。本技術(shù)方案用以提高橋梁的抗渦振能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用仿生技術(shù)的橋梁風(fēng)振抑振裝置。

背景技術(shù)

在一些相關(guān)技術(shù)中，當(dāng)氣流經(jīng)過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)沿橋面產(chǎn)生上下分離，形成周期性的旋渦脫落，并產(chǎn)生作用于橋梁上的周期性氣動(dòng)力，當(dāng)旋渦脫落頻率與橋梁結(jié)構(gòu)某階振動(dòng)頻率一致時(shí)，就會(huì)激發(fā)橋梁的渦激共振。由于渦振對(duì)結(jié)構(gòu)氣動(dòng)外形極其敏感，目前常采用在主梁上安裝風(fēng)嘴、導(dǎo)流板等附加氣動(dòng)措施，改變結(jié)構(gòu)周圍的流場(chǎng)狀態(tài)從而改善其空氣動(dòng)力性能，避免或推遲旋渦脫落的發(fā)生，達(dá)到抑制渦振的效果，但是對(duì)于π形主梁、分離式雙箱主梁等容易出現(xiàn)渦激共振的主梁斷面，隨著橋梁跨徑的增大，采用傳統(tǒng)氣動(dòng)措施有時(shí)達(dá)不到理想的抑振效果，因此亟需提出一種抑振效果好、普適性廣的橋梁抗渦振裝置。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用仿生技術(shù)的橋梁風(fēng)振抑振裝置，用以提高橋梁的抗渦振能力。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種利用仿生技術(shù)的橋梁風(fēng)振抑振裝置，設(shè)置于橋梁側(cè)面的迎風(fēng)面上，包括若干柔性元件，若干所述柔性元件均懸垂的固定于橋梁的側(cè)面上，所述柔性元件上設(shè)有用以改變其剛性的牽拉機(jī)構(gòu)。

本技術(shù)方案的工作原理為：

通過(guò)設(shè)置柔性元件，柔性元件在受到風(fēng)力的作用時(shí)，由于風(fēng)力的大小不斷變化，因此柔性元件的振動(dòng)頻率會(huì)不斷地變化，同時(shí)設(shè)置牽拉機(jī)構(gòu)，還能改變?nèi)嵝栽娜彳浂?剛性)，進(jìn)而進(jìn)一步改變?nèi)嵝栽念l率，柔性元件振動(dòng)頻率的改變會(huì)產(chǎn)生不同頻率的渦脫狀態(tài)，從而使橋梁表面產(chǎn)生不規(guī)則的渦脫。因此渦脫頻率不會(huì)和橋梁主梁的結(jié)構(gòu)頻率耦合鎖定，避免了渦激共振的發(fā)生。

進(jìn)一步，所述橋梁的側(cè)面還設(shè)有若干剛性件，所述剛性件設(shè)置于相鄰柔性元件之間，所述柔性元件等間距設(shè)置于橋梁的側(cè)面上，其有益之處在于，剛性件的設(shè)置可使剛性件位置與柔性元件位置的渦脫頻率和狀態(tài)產(chǎn)生差異，不容易出現(xiàn)沿橋長(zhǎng)統(tǒng)一的周期性旋渦脫落，進(jìn)一步的提升橋梁抑制渦振的效果。

進(jìn)一步，所述柔性元件為魚(yú)鰭狀，且柔性元件由柔性布料制成，其有益之處在于，仿生魚(yú)鰭的形狀，使柔性元件自身受到風(fēng)力作用時(shí)的振動(dòng)頻率變化多樣，從而導(dǎo)致氣流繞過(guò)橋梁主梁發(fā)生的旋渦脫落頻率變化多樣。

進(jìn)一步，所述牽拉機(jī)構(gòu)為設(shè)置于柔性元件兩側(cè)的電磁彈簧伸縮機(jī)構(gòu)，所述電磁彈簧伸縮機(jī)構(gòu)的主體固定于橋梁的側(cè)面上，所述電磁彈簧伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮端固定于柔性元件上，其有益之處在于，電磁彈簧伸縮機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而根據(jù)不同的風(fēng)力大小對(duì)柔性元件的剛度進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制改變。

進(jìn)一步，所述牽拉機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置于柔性元件兩側(cè)，所述牽拉機(jī)構(gòu)包括空心螺紋桿，所述螺紋桿平行于柔性元件的方向上設(shè)有滑動(dòng)通槽，所述螺紋桿上套接有滑環(huán)，所述滑環(huán)的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有與空心螺紋桿上螺紋相匹配的內(nèi)螺紋，所述滑環(huán)的外側(cè)面上設(shè)有若干傾斜圓周均布設(shè)置與滑環(huán)外側(cè)面上的葉片，所述螺紋桿內(nèi)部設(shè)有滑動(dòng)柱，所述滑動(dòng)柱的兩端外側(cè)面上均設(shè)有擋桿，所述擋桿設(shè)置于滑環(huán)的兩側(cè)外側(cè)，且位于滑動(dòng)通槽內(nèi)，所述滑動(dòng)柱的一端上設(shè)有彈性牽拉繩，所述彈性牽拉繩的一端固定于滑動(dòng)柱上，所述彈性牽拉繩的另一端固定于柔性元件的一側(cè)面上。

在風(fēng)力作用下，葉片在空心螺紋桿上做旋轉(zhuǎn)直線運(yùn)動(dòng)，在擋桿的作用下，滑環(huán)會(huì)帶動(dòng)滑動(dòng)柱在空心螺紋桿內(nèi)部移動(dòng)，從而牽引彈性牽拉繩移動(dòng)，從而對(duì)柔性元件的兩側(cè)進(jìn)行拉扯，即柔性元件的剛度就會(huì)發(fā)生改變，即其振動(dòng)頻率也會(huì)隨著拉扯的作用力大小而時(shí)刻發(fā)生改變，當(dāng)風(fēng)力較小時(shí)，彈性牽引繩會(huì)拉動(dòng)滑環(huán)復(fù)位，復(fù)位過(guò)程中，彈性牽拉繩的彈力不斷變化，也會(huì)使柔性元件的頻率不斷改變，因此能實(shí)現(xiàn)利用風(fēng)能對(duì)彈性元件的剛度(頻率)進(jìn)行改變，進(jìn)而起到抑制渦振的作用。