一种控制桥梁颤振的半主动装置的制作方法

1.本实用新型属于桥梁抗风技术领域，涉及一种控制桥梁颤振的半主动装置气动措施。


背景技术：

2.大跨柔性桥梁风致颤振问题突出，可能会引起桥梁倒塌破坏，因此需要杜绝。传统方法可以通过增大桥面宽度、增加主梁质量和质量惯矩、提高结构刚度等结构措施来提高桥梁颤振临界风速和抗风安全度。但结构措施成本相对较高，尤其处于强风多发、颤振检验风速较高区域。因此，一般不会采用以上结构措施来控制桥梁颤振。除了结构措施外，也可以采用包括风嘴、中央稳定板、裙板、分流板等固定在主梁上的永久性气动措施改善桥梁抗风性能，一般通过风洞试验获得最终设计方案。这类措施一般都是固定在桥梁主梁上，当应用在实桥上效果不理想时，便难以调整和更换。中央开槽气动措施对桥梁颤振性能改善效果较为明显，但工程成本较高，且会引起较为严重的涡振问题。阻尼器等机械措施虽然可以增加桥梁系统的阻尼，有效控制涡振，降低抖振响应，但对颤振控制效率较低，因此一般不予采用。针对传统的控制桥梁颤振措施存在的一些不足，有必要研究装拆方便、费用低廉、参数可调，具有更好自适应性的气动措施。


技术实现要素：

3.本实用新型针对大跨桥梁颤振控制问题，提出一种在主梁腹板或底板合适位置安装费用低廉、尺寸可调、拆装方便、可以随风荷载自适应摇摆，改善主梁周围流场特性，最终实现半主动抑制桥梁颤振发生的高强刚性板装置。为了实现该类措施对桥梁颤振的最佳控制效果，一般通过在桥梁主梁刚性模型也可以通过全桥气弹模型上安装措施，通过风洞试验，优化刚性板相关参数包括安装位置、形状、尺寸和质量等。该装置主要包括主梁1、槽型挂孔2、刚性板3、圆孔4、卡环5。
4.本实用新型的技术方案：
5.一种控制桥梁颤振的半主动装置，以主梁1的风致颤振为被控制的目标；在主梁1腹板或底板合适位置设置若干槽型挂孔2用于悬挂刚性板3；在刚性板3上缘附近若干位置预留圆孔4；采用卡环5穿过圆孔4和槽型挂孔2 将刚性板3悬吊在主梁1上；安装完毕后，采用螺母将卡环5锁死，以防卡环5脱钩，刚性板3坠落；刚性板3在风荷载作用下可以绕槽型挂孔连线形成的轴线转动，起到改善流场和增加阻尼作用，从而达到提高桥梁颤振临界风速、控制颤振的目的。
6.本实用新型的有益效果：在主梁腹板或底板合适位置安装费用低廉、尺寸可调、拆装方便、可以随风荷载自适应摇摆，改善主梁周围流场特性，最终实现半主动抑制桥梁颤振的发生的高强刚性板装置。该措施相对相对优势包括其位置、形状、尺寸、质量等参数调整更为便利，安装简便、工程费用更低。该控制桥梁颤振的半主动装置，在通常情况下仅需要在主梁上预留槽型挂孔2，而不必将刚性板3安装在桥梁上，可以根据天气预报(可以提前几
天)，当发生会危及桥梁强风条件下，才临时制作安装刚性板3。有可能在桥梁整个设计寿命周期内都不会发生这样强风，这样既不需要制作安装刚性板3费用，也降低了对桥梁颤振临界风速要求，因此可以大幅降低工程造价。
附图说明
7.图1是一种控制桥梁颤振的半主动装置构造图。
8.图2是刚性板的连接细节图。
9.图中：1主梁；2槽型挂孔；3刚性板；4圆孔；5卡环。
具体实施方式
10.以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。
11.一种控制桥梁颤振的半主动性装置主要包括主梁1、槽型挂孔2、刚性板 3、圆孔4、卡环5。在主梁1上腹板或底板合适位置通过焊接或栓接固定若干个槽型挂孔2；刚性板3上缘附近若干位置预留圆孔4；采用卡环5穿过圆孔4和槽型挂孔2，将刚性板3悬吊在主梁1上；然后采用螺母等措施将卡环5锁死，以防卡环5脱钩，刚性板3坠落；刚性板3在风荷载作用下可以自由转动，改善流场，进而提高桥梁抗风性能。
12.优选地，所述主梁1不仅限于附图中所绘制的流线型箱梁断面，还适用于其他多种主梁断面，如带挑臂的整体式箱梁断面、π形断面等。
13.优选地，所述槽型挂孔2一般采用光圆钢筋或铝筋弯制，应具有足够的强度和刚度，并做好防锈处理，同时也可以尽量减小与卡环5之间的摩擦，可以采用焊接或栓接方式固定在主梁1上。
14.优选地，所述槽型挂孔2净孔尺寸得当；尺寸太小，可能由于施工制作误差，不便于卡环5和刚性板3的安装，甚至可能限制刚性板3的自由转动；尺寸太大，主梁1和刚性板3间距过大，刚性板3沿桥轴向滑移空间较大，可能发生往复严重碰撞，影响控制效果；槽型挂孔2可以做成5cm
×
5cm。
15.优选地，所述刚性板3可以选用镀锌钢板或波纹钢板，甚至也可以采用冲孔板，相对铝板，质量大，刚度大，费用低，其厚度选用，一方面考虑工程费用，一方面考虑控制效果。
16.优选地，刚性板3外形、尺寸不受限制，刚性板3设置的圆孔4和卡环 5数量及位置，根据需要设置。
17.优选地，刚性板3可以很方便地通过卡环5将其可靠地悬挂在主梁1上，且可以自由转动，以根据风荷载自适应性地半主动控制风场；刚性板3更换方便。
18.优选地，所述刚性板3沿桥梁长度方向不一定连续布置，也可以间断布置，降低工程造价。
19.优选地，所述刚性板3既可以对称布置在主梁两侧，也可以根据风向，仅布置在一侧，以实现更好的控制效果。
20.优选地，所述刚性板3应具有足够的刚度、强度以及很好的耐候性，具有更长的使用寿命，降低工程造价。
21.优选地，所述刚性板3可以沿长度方向在其下端增加一定宽度的软质布材，以实现更好的控制效果。
22.优选地，所述卡环5应具有足够的刚度、强度以及很好的耐候性，由于是关键受力部件，且尺寸较小，因此可以采用光圆白钢材料，直径2cm左右，对整体造价影响不大。
23.优选地，所述的控制桥梁颤振的半主动装置，对于不同的主梁断面，通过调整刚性板的位置、形状、尺寸、材质也可以达到控制涡振的目的。


技术特征：
1.一种控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，该控制桥梁颤振的半主动装置包括主梁(1)、槽型挂孔(2)、刚性板(3)、圆孔(4)和卡环(5)；主梁(1)的风致颤振是被控制的目标；在主梁(1)腹板或底板合适位置设置若干槽型挂孔(2)；在刚性板(3)上缘附近若干位置预留圆孔(4)；采用卡环(5)穿过圆孔(4)和槽型挂孔(2)将刚性板(3)悬吊在主梁(1)上；采用螺母将卡环(5)锁死，以防卡环(5)脱钩，刚性板(3)坠落；刚性板(3)在风荷载作用下绕槽型挂孔(2)连线形成的轴线转动，起到改善流场和增加阻尼作用，从而达到控制颤振的目的。2.根据权利要求1所述的控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，所述主梁(1)为流线型箱梁断面、带挑臂的整体式箱梁断面或π形断面。3.根据权利要求1或2所述的控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，所述槽型挂孔(2)采用光圆钢筋或铝筋弯制，具有足够的强度和刚度，并做好防锈处理，同时尽量减小与卡环(5)之间的摩擦，采用焊接或栓接方式固定在主梁(1)上；槽型挂孔(2)做成5cm
×
5cm。4.根据权利要求1或2所述的控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，所述刚性板(3)选用镀锌钢板或波纹钢板或冲孔板，沿桥梁长度方向连续布置或间断布置；刚性板(3)对称布置在主梁(1)两侧或根据风向仅布置在主梁(1)一侧；刚性板(3)设置的圆孔(4)和卡环(5)数量及位置，根据需要设置。5.根据权利要求3所述的控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，所述刚性板(3)选用镀锌钢板或波纹钢板或冲孔板，沿桥梁长度方向连续布置或间断布置；刚性板(3)对称布置在主梁(1)两侧或根据风向仅布置在主梁(1)一侧；刚性板(3)设置的圆孔(4)和卡环(5)数量及位置，根据需要设置。6.根据权利要求1、2或5所述的控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，所述刚性板(3)沿长度方向在其下端增加一定宽度的软质布材，以实现更好的控制效果。7.根据权利要求3所述的控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，所述刚性板(3)沿长度方向在其下端增加一定宽度的软质布材，以实现更好的控制效果。8.根据权利要求4所述的控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，所述刚性板(3)沿长度方向在其下端增加一定宽度的软质布材，以实现更好的控制效果。9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，所述卡环(5)采用光圆白钢材料，直径2cm。10.根据权利要求6所述的控制桥梁颤振的半主动装置，其特征在于，所述卡环(5)采用光圆白钢材料，直径2cm。

技术总结
本实用新型属于桥梁抗风技术领域，提供了一种控制桥梁颤振的半主动装置，包括主梁、槽型挂孔、刚性板、圆孔和卡环。主梁腹板或底板悬挂刚性板；刚性板上缘附近若干位置预留圆孔；卡环穿过圆孔和槽型挂孔将刚性板悬吊在主梁上；最后锁死卡环。根据桥梁颤振控制的需求，在主梁腹板或底板合适位置安装费用低廉、尺寸可调、拆装方便、可以随风荷载自适应摇摆，改善主梁周围流场特性，最终实现半主动抑制桥梁颤振发生的高强刚性板装置。该活动措施主要优势包括其位置、形状、尺寸、质量等参数调整更为便利，安装简便、工程费用更低。该种气动措施作为一种临时备用保护性措施，可以降低对桥梁自身抗风性能要求，进而大幅降低桥梁工程总体造价。价。价。


技术研发人员：许福友 苏冰冰 张明杰 王博
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2020.11.30
技术公布日：2021/9/24