一种控制桥梁涡振的柔性装置的制作方法

1.本实用新型属于桥梁抗风技术领域，涉及一种控制桥梁涡振的柔性装置气动措施。


背景技术：

2.随着桥梁跨径的增大，结构刚度和阻尼会随之降低，风敏感性随之增强。桥梁涡振是一种兼具自激振动与强迫振动双重性质的风振形式，虽然不会直接引起桥梁结构的动力失稳破坏，但是大幅涡振会影响行车舒适性，甚至威胁行车安全，也会造成桥梁构件疲劳损伤。大跨度钢箱梁桥由于质量和阻尼相对较小而易于发生涡振，而且涡振风速一般较低。钢桁架桥由于透风性好，不容易形成稳定的漩涡脱落，因此不容易发生涡振。混凝土桥由于自重较大，阻尼较高，且跨度相对小于钢桥，振动频率也较高，因此一般不易于发生涡振。国内外已有多座大跨桥梁经常发生明显甚至非常严重的涡振问题，可能造成封闭交通，造成巨大的经济损失，因此桥梁涡振抑制是抗风领域一个非常重要的研究方向。目前针对桥梁涡振控制的研究多是优先采用气动措施，比如优化风嘴、添加导流板、抑流板和格栅等永久性固定在主梁上的刚性构件控制方法。这类措施，一旦采用，便难以调整和更换，通过风洞试验获得的结果应用在实桥效果并不一定理想。另外，也有一些桥梁在发生涡振后，再安装阻尼器提高结构阻尼，以降低甚至抑制涡振的发生。以上两类措施费用均较高，有必要研究经济性更好、措施参数便于调整的气动措施。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是针对大跨桥梁存在的涡振问题，提出一种在主梁腹板或顶板下缘或底板上安装悬挂高强、价廉、耐候性、长度可调的柔性、软质材料(一般采用布材)的装置。布置在合理位置和拥有合理参数的布材在风荷载作用下改变姿态甚至舞动，可以有效避免或破坏桥梁断面周围气流涡旋的产生，进而达到控制桥梁涡振的目的。为了实现该类措施对桥梁涡振的最佳控制效果，一般通过在桥梁主梁刚性节段模型或全桥气弹模型上安装措施，通过风洞试验，优化措施相关参数，包括安装位置、形状及尺寸等。该装置主要包括主梁、轴承、卷轴、软质布材、配重块。配重块主要是用来调整在风荷载作用下的布材的姿态和振动形式，也兼具阻尼器作用，以实现更好的控制效果。
4.本实用新型的技术方案：
5.一种控制桥梁涡振的柔性装置，包括主梁刚性模型1、轴承2、卷轴3、软质布材4和配重块5；有可能发生涡振的主梁1是被控制的对象；轴承2 沿着顺桥向固定于主梁腹板或顶板下缘或底板合适位置，用于支撑卷轴3；卷轴3是刚性长直杆，采用轴承2支撑，卷轴3可以在轴承2中转动；软质布材4缠绕在卷轴3上，其自由悬挂长度可以通过转动卷轴3调整；软质布材4调整到最优悬挂长度后，卷轴3与轴承2固结，限制其转动，由此保证软质布材4悬挂长度恒定；在软质布材末端可以连接配重块5，用于调整在风荷载作用下的布材的姿态和振动形式。
6.本实用新型的有益效果：可通过在主梁腹板或顶板下缘或底板上安装悬挂高强、价廉、耐候性软质布材，在风作用下布材改变姿态甚至舞动避免或破坏气流涡旋的产生，进而达到桥梁减振抑振的目的。该装置操作简单，安装牢固、费用低廉，且可优化一些参数，实现更好的控制效果。
附图说明
7.图1是一种控制桥梁涡振的软体装置构造图。
8.图中：1主梁；2轴承；3卷轴；4软质布材；5配重块。
具体实施方式
9.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。
10.一种控制桥梁涡振的软体装置主要包括主梁刚性模型1、轴承2、卷轴3、软质布材4、配重块5。在主梁1上顶板、腹板、底板合适位置通过焊接、铆接或栓接等方式固定若干个轴承2；卷轴3通常采用刚性长直杆，其两端贯穿在两个相邻轴承2；高强、价廉、耐候性软质布材4缠绕在卷轴3上；卷轴3可以在轴承2中自由转动，以便根据需要调整软质布材4的悬挂长度，并且可以根据需要与轴承2固结，限制转动，保持软质布材4长度不变；在软质布材4末端可以根据需要连接合适质量和数量的配重块5，用于调整在风荷载作用下的布材的姿态和振动形式，以实现更好的控制效果。
11.优选地，所述主梁1不仅限于附图中所绘制的带挑臂的整体式箱梁断面，还适用于其他多种主梁断面，如流线型箱梁断面、π形断面等。
12.优选地，所述轴承2可以采用焊接、铆接或栓接方式与主梁顶板、腹板或底板相连。
13.优选地，所述卷轴3既可以在轴承2内自由转动，以调整软质布材4的悬挂长度，也可以根据需要与轴承2固定，以保持软质布材4在风荷载作用下长度不发生变化。
14.优选地，所述软质布材4的形状不局限于矩形，也可以是倒三角形、梯形、弧线形等任意形状。
15.优选地，所述软质布材4的不一定沿桥梁通长布置，也可间断布置，降低工程费用。
16.优选地，所述软质布材4也可以选用不同孔径的布材。
17.优选地，所述软质布材4的下垂长度可以根据涡振控制的需求转动卷轴调整，以实现更好的控制效果。
18.优选地，所述软质布材4不一定对称布置在主梁两侧，也可以根据风向，调整两侧轴承2的位置及软质布材4的不同下垂长度，以实现更好的控制效果。
19.优选地，所述软质布材4应具有很好的耐候性，具有更长的使用寿命，降低工程费用。
20.优选地，所述的配重块5主要用来调整布的静风姿态或者舞动形式，其重量和数量可以根据需要调整。
21.优选地，所述的控制桥梁涡振的柔性装置，对于不同的主梁断面，通过调整布材的位置、尺寸、材质、形状也可以达到控制颤振的目的。


技术特征：
1.一种控制桥梁涡振的柔性装置，其特征在于，该控制桥梁涡振的柔性装置包括主梁刚性模型(1)、轴承(2)、卷轴(3)、软质布材(4)和配重块(5)；可能发生涡振的主梁刚性模型(1)是被控制的对象；轴承(2)沿着顺桥向固定于主梁腹板或顶板下缘或底板上，用于支撑卷轴(3)；卷轴(3)是刚性长直杆，两端贯穿在两个相邻轴承(2)里，可在轴承(2)中转动；软质布材(4)缠绕在卷轴(3)上，其悬挂长度通过转动卷轴调整；软质布材(4)最优悬挂长度确定后，卷轴(3)与轴承(2)固结，保持软质布材(4)悬挂长度不变；在软质布材(4)末端连接配重块(5)，用于调整在风荷载作用下的布材的姿态和振动形式。2.根据权利要求1所述的柔性装置，其特征在于，所述轴承(2)通过焊接、铆接或栓接固定在主梁腹板或顶板下缘或底板上。3.根据权利要求1或2所述的柔性装置，其特征在于，所述卷轴(3)在轴承内自由转动，以调整软质布材(4)长度，也可根据需要与轴承(2)固定，保持软质布材(4)在风荷载作用下长度不发生变化。4.根据权利要求1或2所述的柔性装置，其特征在于，所述软质布材(4)沿桥梁通长布置或间断布置；所述软质布材(4)的形状为矩形、倒三角形、梯形或弧线形；所述软质布材(4)选用不同孔径的布材或网材。5.根据权利要求3所述的柔性装置，其特征在于，所述软质布材(4)沿桥梁通长布置或间断布置；所述软质布材(4)的形状为矩形、倒三角形、梯形或弧线形；所述软质布材(4)选用不同孔径的布材或网材。6.根据权利要求1、2或5所述的柔性装置，其特征在于，所述软质布材(4)对称布置在主梁刚性模型(1)两侧，或根据风向，调整两侧轴承(2)的位置及软质布材(4)的不同悬挂长度，以实现更好的控制效果。7.根据权利要求3所述的柔性装置，其特征在于，所述软质布材(4)对称布置在主梁刚性模型(1)两侧，或根据风向，调整两侧轴承(2)的位置及软质布材(4)的不同悬挂长度，以实现更好的控制效果。8.根据权利要求4所述的柔性装置，其特征在于，所述软质布材(4)对称布置在主梁刚性模型(1)两侧，或根据风向，调整两侧轴承(2)的位置及软质布材(4)的不同悬挂长度，以实现更好的控制效果。9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的柔性装置，其特征在于，所述主梁刚性模型(1)为带挑臂的整体式箱梁断面、分体式箱梁断面或π形断面。10.根据权利要求6所述的柔性装置，其特征在于，所述主梁刚性模型(1)为带挑臂的整体式箱梁断面、分体式箱梁断面或π形断面。

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涡振的柔性装置，包括主梁、轴承、卷轴、软质布材和配重块。可以根据桥梁涡振控制需求，在桥梁顶板下缘、腹板或底板设置若干安全可靠、拆装方便、参数可调、费用低廉的耐候性软体布材，以阻止桥梁在风荷载作用下断面周围产生周期性漩涡脱落，最终实现控制或抑制桥梁涡振的发生。相对传统气动措施，该类气动措施主要相对优势包括其尺寸、形状、位置调整更为便利，工程费用更低，控制效果更好。控制效果更好。控制效果更好。


技术研发人员：许福友 苏冰冰 王博 王旭
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