CN101660292B - 用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，属于桥梁工程抗风及抗震与减震技术领域。包括：辅助索、与斜拉主索外部套筒相连的套箍、辅助索外部套箍、与斜拉主索外部套筒相连套箍的连接螺栓杆和连接螺栓孔件、两端分别与辅助索和桥主梁相连的粘滞阻尼器以及连接阻尼器和辅助索的连接构件。辅助索通过套箍以及螺栓连接件与斜拉桥主索相连接，形成新的索网体系，改善斜拉索的动力特性和空气动力性质。同时粘滞阻尼器在辅助索发生变形的情况下进行减振耗能，进一步减轻桥梁的振动，尤其适合飓风和强震作用下的耗能减震。所用材料成本很低，构造简单，效果明显。

Description

用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置

技术领域

本发明涉及一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，属于桥梁工程抗风及抗震与减震技术领域。

背景技术

斜拉桥是由承压的塔，受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。由于斜拉桥比梁式桥的跨越能力更大，在桥梁建设中应用广泛，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是一种自锚体系，具有不需要昂贵的地锚，整体刚度和抗风性能好等特点，再加上其跨越能力大、可悬臂施工、造价低和外形美观等特点。但是，随着斜拉桥跨度的不断增大，斜拉索变得越来越长。作为斜拉桥主要承重构件的斜拉索，其柔性大、内阻尼低、固有频率分布广，极易在风、风雨和支承端的梁塔位移作用下发生振动。

斜拉桥拉索的致振机理于分复杂。根据激励源的不同，斜拉索的主要振动类型可分为两类：一类为风或风雨共同作用引起的斜拉索振动，另一类为斜拉索支承端在梁塔位移作用下发生的振动。目前，被动控制是抑制斜拉索振动的主要手段，主要措施包括：改变斜拉索表面形状以改变索的动力特性；在索近端部增设被动阻尼器。对斜拉桥上的斜拉索，通常使用粘弹性阻尼器为控制设备，目前国内外应用较多的粘弹性阻尼器有油阻尼器及高效橡胶阻尼器。然而，被动控制斜拉索振动并不是斜拉索振动控制的最佳选择，研究表明被动控制的控制效果与阻尼器距索端部距离和索长的比值有关，比值越大则控制效果越好。由于斜拉索所处位置限制，为不影响桥梁美观，阻尼器距索端部距离和索长的比值受到限制。因而对于较长的索，很可能无法提供足够的阻尼来控制索的振动，从而使被动控制失效。因此开发成本低廉、功能多样，效果良好的减振装置具有重大的工程意义。

发明内容

本发明提出了一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，该装置具有成本低廉、综合减振效果明显等特点。在斜拉桥承受强风和地震作用下，该装置能够与主斜拉索组合形成索网体系，增加斜拉索的阻尼，改善整体动力性能和空气动力性质，有效地耗散能量，减轻桥梁主体的振动，从而保证桥梁的适用性和安全性。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本发明包括辅助索、固连在各斜拉主索外部套筒上的第一套箍、固定在第一套箍上用于辅助索穿过的第二套箍、以及粘滞阻尼器。其中：辅助索依次穿过各第二套箍串接在各斜拉主索之间，其一端固定在最上面的一条斜拉主索上，另一端通过粘滞阻尼器固定在斜拉桥主梁上。辅助索和第二套箍之间可以滑动，第二套箍与斜拉主索外部套筒之间不发生相对变形。

所述的辅助索的直径为斜拉主索直径的0.2至0.5倍，材料与斜拉主索相同，所述的第二套箍的内径为辅助索直径的1.0至1.2倍。

所述的第一套箍的结构为：两个半圆环型型钢通过螺栓固定件固定在一起，半圆环型型钢的内径与斜拉主索外部套筒的外径相同。在每个第一套箍上都对称固定有两个第二套箍。

一根辅助索至少与三根斜拉索串接相连，辅助索与斜拉索交叉角度一般为70度～110度，以两者垂直交叉效率为宜。

所述的粘滞阻尼器的位移量程大于等于±3cm。

所述的辅助索安装时需要施加预拉力，原则上要保证斜拉主索振动时辅助索内不出现负拉力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明将辅助索与斜拉桥原有的部分斜拉索相连，形成一个新的索网结构体系。一方面，辅助索减小了斜拉索的有效长度从而提升了拉索的频率，另一方面，索网体系改变了原有桥梁的动力特性和空气动力性质。

2)辅助索减振措施特别适用于大跨度斜拉桥的超长拉索体系，对抑制参数振动和线性内部共振于分有效。

3)本发明采用具有优良特性的粘滞阻尼器与辅助索形成强阻尼装置，进一步增强了发明装置的耗能性能，尤其适合飓风和强震作用下的耗能减震。

4)所用材料成本很低，没有复杂构造，效果明显。

附图说明

图1辅助索与斜拉主索之间连接关系三维侧视图；

图2粘滞阻尼器侧视图；

图3辅助索部分沿主索截面剖视图；

图4辅助索横截面剖视图

图5粘滞阻尼器部分剖视图；

图6本发明在斜拉桥上应用的整体侧视图；

图中：1、辅助索，2、第一套箍，3、第二套箍，4、第一螺栓杆，5、第一螺栓孔，6、粘滞阻尼器，7、连接构件，8、斜拉主索，9、斜拉主索外部套筒，10、活塞杆，11、粘滞阻尼器固定端头，12、密封挡板，13、液态硅油，14、带节流孔的活塞头，15、控制阀，16、调节支撑，17、调节室，18、外壁筒体，19、斜拉桥主塔，20、斜拉桥主梁。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例主要包括辅助索1、与斜拉主索外部套筒相连的第一套箍2、固定在第一套箍2上用于辅助索穿过的第二套箍3、以及粘滞阻尼器6。其中：外部套筒套在斜拉主索的外部，在两端与斜拉主索端部锚固。辅助索1依次穿过各第二套箍3串接在各斜拉主索之间，其一端固定在最上面的一条斜拉主索上，另一端通过连接构件7与粘滞阻尼器的活塞杆相连，粘滞阻尼器的固定端头11与斜拉桥主梁锚接，如图2、图5所示。粘滞阻尼器的位移量程不得小于±3cm，粘滞阻尼器6内部的粘滞液体可以为液态硅油、矿物油及铅等。

在每个第一套箍2上都对称固定有两个第二套箍3，如图3、图4所示，第一套箍2与斜拉主索垂直布置，第二套箍3与第一套箍2平行布置，这样就保证辅助索1和斜拉主索之间垂直布置。本实施例中第一套箍2为两个半圆环型型钢，在半圆环形型钢上设置有连接螺栓孔5，两个型钢通过第一螺栓杆4和第一螺栓孔5对接，将斜拉主索外部套筒箍紧。同时与斜拉主索外部套筒相连的第一套箍2和辅助索外部第二套箍3焊接相连，从而保证第二套箍2和辅助索1协调变形。本实施例中半圆环型型钢的内径与斜拉主索外部套筒的外径相同。

连接构件7的机构为：两端分别与辅助索端部和活塞杆端部锚固并夹紧。

本实施例中辅助索直径为斜拉主索直径的0.35倍，材料与斜拉主索一致或相似。辅助索外部套箍的内径为辅助索直径的1.1倍。

如图6所示，一根辅助索至少与三根斜拉索串接相连，辅助索与斜拉索交叉角度为85度至100度。

辅助索安装时适当拉紧，原则上应保证主索振动时辅助索内不出现负拉力。

本实施例中辅助索1通过第一套箍2、第二套箍3与斜拉桥主索相连接，形成新的索网体系，改善了斜拉索的动力特性和空气动力性质。同时粘滞阻尼器6在辅助索发生变形的情况下进行减振耗能，进一步减轻桥梁的振动。

本实施例的安装方法如下：

首先，根据辅助索1具体安装位置，确定辅助索1的长度、与斜拉主索的外部套筒9相连的套箍个数、相关连接件个数以及粘滞阻尼器6的性能参数和安装位置。原则是：一根辅助索至少与三根斜拉索串接相连，辅助索1与斜拉索8交叉角度以两者垂直交叉效率为宜。其次，按照沿斜拉主塔19从上到下的方向，依次用第二套箍3将辅助索1穿进、箍紧。之后，用与斜拉主索外部套筒相连的第二套箍2、连接螺栓杆4、连接螺栓孔件5将辅助索1与斜拉主索的外部套筒9连接起来。要求确保辅助索1与主斜拉索外部套筒9组合形成索网体系，保证两者协调变形。之后，将辅助索1接近主梁一端通过连接构件7与粘滞阻尼器的活塞杆10相连，要求将辅助索适当施加预拉力，原则上应保证主索振动时辅助索内不出现负拉力。最后将粘滞阻尼器6末端与主梁20锚固，确保两者之间不发生相对变形。

Claims (7)

1.一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，其特征在于：包括辅助索(1)、固连在各斜拉主索外部套筒上的第一套箍(2)、每个第一套箍(2)外都固定有用于辅助索穿过的第二套箍(3)、以及粘滞阻尼器(6)；其中：辅助索(1)穿过第二套箍(3)串接在各斜拉主索之间，辅助索(1)的一端固定在最上面的一条斜拉主索上，另一端通过粘滞阻尼器(6)固定在斜拉桥主梁上。

2.根据权利要求1所述的一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，其特征在于：在每个第一套箍(2)上都对称固定有两个第二套箍(3)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，其特征在于：所述的辅助索(1)的直径为斜拉主索直径的0.2至0.5倍，材料与斜拉主索相同，所述的第二套箍(3)的内径为辅助索(1)直径的1.0至1.2倍。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，其特征在于：所述的第一套箍(2)由两个半圆环型型钢通过螺栓固定件固定而成，半圆环型型钢的内径与斜拉主索外部套筒的外径相同。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，其特征在于：一根辅助索(1)至少与三根斜拉索串接相连，辅助索(1)与斜拉索交叉角度为70度～110度。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，其特征在于：所述的粘滞阻尼器(6)的位移量程大于等于±3cm。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的一种用于斜拉桥的粘滞减振辅助索装置，其特征在于：所述的辅助索(1)安装时需要施加预拉力，原则上要保证斜拉主索振动时辅助索内不出现负拉力。

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