CN112227179B - 一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置及斜拉桥 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置及斜拉桥，外置式阻尼器包括传力杆和连接于桥面的阻尼器主体，传力杆一端插接于阻尼器主体内，另一端通过铰支座A大致垂直连接于斜拉索上，该位移放大装置包括第一杆、第二杆和第三杆，位移放大装置处于安装状态时：第一杆、第二杆和第三杆位于外置式阻尼器的同一侧；第一杆的一端通过铰支座B连接于斜拉索上；第二杆的一端通过铰支座C连接于桥面上；第三杆大致平行于斜拉索，其一端通过铰支座D连接于传力杆；第一杆的另一端与第三杆的另一端相连，第二杆的另一端通过铰支座O连接于第三杆上。本申请能解决因外置式阻尼器安装位置成为振动驻点而使得外置式阻尼器无法发挥减振功能的问题。

Description

一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置及斜拉桥

技术领域

本申请涉及工程结构减振技术领域，特别涉及一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置及斜拉桥。

背景技术

斜拉桥是随着现代材料与施工技术的发展而出现的一种新型桥梁结构，其质量轻、强度大、形式美观，应用日益广泛。随着斜拉桥建造技术的不断进步，其跨度逐渐增大，作为主要承力构件的斜拉索长径比随之增大，且刚度、阻尼不断降低，极易在风、雨、地震及车载等外界激励下产生大幅振动，进而引发斜拉索锚固区锈蚀、应力腐蚀、疲劳损伤及行人的不舒适感和不安全感。

斜拉索外置式阻尼器是斜拉索阻尼减振措施之一，国内外学者对此进行了大量的理论及试验研究，并且在国内外数十座斜拉桥上得到了成功应用，取得了较好的减振效果。但随着斜拉索长度越来越长，导致外置式阻尼器安装位置成为斜拉索振动的驻点(此处振动位移为0)，一般为高频振动。此时，斜拉索外置式阻尼器无法发挥减振功能，斜拉索振动严重的话，还会造成阻尼器连接件的损坏。

发明内容

本申请实施例提供一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置及斜拉桥，以解决相关技术中因外置式阻尼器安装位置成为斜拉索振动的驻点而使得外置式阻尼器无法发挥减振功能的问题。

第一方面，提供了一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，所述外置式阻尼器包括传力杆和连接于桥面的阻尼器主体，所述传力杆一端插接于所述阻尼器主体内，另一端通过铰支座A大致垂直连接于斜拉索上，该位移放大装置包括第一杆、第二杆和第三杆，其中，所述位移放大装置具有安装状态，且处于安装状态时：

所述第一杆、第二杆和第三杆位于所述外置式阻尼器的同一侧；

所述第一杆的一端通过铰支座B连接于所述斜拉索上；

所述第二杆的一端通过铰支座C连接于所述桥面上；

所述第三杆大致平行于所述斜拉索，且其一端通过铰支座D连接于所述传力杆；以及，

所述第一杆的另一端与所述第三杆的另一端相连，且所述第二杆的另一端通过铰支座O连接于所述第三杆上。

一些实施例中，所述第一杆、第二杆和第三杆位于由所述外置式阻尼器和斜拉索构建的平面上，或所述第一杆、第二杆和第三杆中至少一个位于该平面外。

一些实施例中，所述第一杆大致垂直于所述斜拉索；

所述第二杆大致垂直于所述桥面；

所述第一杆与第三杆通过所述铰支座O连接。

一些实施例中，所述第一杆大致垂直于所述斜拉索；

所述第二杆大致平行于所述传力杆；

所述第一杆与所述第三杆互相连接的一端固结，且所述铰支座O位于所述第三杆两端端点之间。

一些实施例中，所述第一杆与所述第三杆一体成型。

一些实施例中，所述第二杆大致平行于所述传力杆；

所述第一杆与所述第三杆通过铰支座E连接，且所述铰支座O位于所述第三杆两端端点之间；

所述铰支座A和铰支座B之间的距离大于所述铰支座E和铰支座D之间的距离。

一些实施例中，所述外置式阻尼器采用粘滞剪切阻尼器。

第二方面，提供了一种斜拉桥，其包括：

桥面；

连接于所述桥面上的斜拉索；

外置式阻尼器，其包括传力杆和连接于所述桥面的阻尼器主体，所述传力杆一端插接于所述阻尼器主体内，另一端通过铰支座A大致垂直连接于斜拉索上；以及，

所述外置式阻尼器配置有如上任一所述的位移放大装置，所述位移放大装置包括第一杆、第二杆和第三杆，所述第一杆、第二杆和第三杆位于所述外置式阻尼器的同一侧；所述第一杆的一端通过铰支座B连接于所述斜拉索上；所述第二杆的一端通过铰支座C连接于所述桥面上；所述第三杆大致平行于所述斜拉索，且其一端通过铰支座D连接于所述传力杆；以及，所述第一杆的另一端与所述第三杆的另一端相连，且所述第二杆的另一端通过铰支座O连接于所述第三杆上。

一些实施例中，所述外置式阻尼器配置的位移放大装置有两套，且两套所述位移放大装置分别位于所述外置式阻尼器的上方和下方。

一些实施例中，两套所述位移放大装置的铰支座D设于所述外置式阻尼器的传力杆同一处。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置及斜拉桥，本申请实施例提供的位移放大装置与外置式阻尼器配合使用，由于外置式阻尼器在铰支座A处容易出现振动驻点，采用位移放大装置的铰支座B进行振动位移的传递，并通过位移放大装置将振动位移放大后传递至外置式阻尼器，从而进行减振耗能，故可以有效地控制斜拉索的振动，提高外置式阻尼器驻点位置的减振效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一套斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置的安装状态示意图(第一种结构形式)；

图2为本申请实施例提供的一套斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置的安装状态示意图(第二种结构形式)；

图3为本申请实施例提供的一套斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置的安装状态示意图(第三种结构形式)；

图4为本申请实施例提供的位移放大倍数计算原理图(第一种结构形式)；

图5为本申请实施例提供的两套斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置的安装状态示意图(第二种结构形式)；

图6为本申请实施例提供的两套斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置的安装状态示意图(第三种结构形式)；

图7为本申请实施例提供的外置式阻尼器示意图。

图中：1、桥面；2、阻尼器主体；20、壳体；21、阻尼液；22、插板；3、传力杆；4、斜拉索；5、第一杆；6、第二杆；7、第三杆。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，其能解决相关技术中因外置式阻尼器安装位置成为斜拉索振动的驻点而使得外置式阻尼器无法发挥减振功能的问题。

参见图1、图2和图3所示，本申请实施例提供了一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，外置式阻尼器包括传力杆3和连接于桥面1的阻尼器主体2，传力杆3一端插接于阻尼器主体2内，另一端通过铰支座A大致垂直连接于斜拉索4上，当然了，如果需要，铰支座A是通过索夹与斜拉索4连接；该位移放大装置包括第一杆5、第二杆6和第三杆7，其中，位移放大装置具有安装状态，且当位移放大装置处于安装状态时：第一杆5、第二杆6和第三杆7位于外置式阻尼器的同一侧，第一杆5的一端通过铰支座B连接于斜拉索4上，当然了，如果需要，铰支座B是通过索夹与斜拉索4连接；第二杆6的一端通过铰支座C连接于桥面1上，第三杆7大致平行于斜拉索4，且其一端通过铰支座D连接于传力杆3；以及，第一杆5的另一端与第三杆7的另一端相连，且第二杆6的另一端通过铰支座O连接于第三杆7上。

本实施例中的第一杆5、第二杆6和第三杆7都采用刚性杆件制造。

结合图1所示，本申请的原理如下：

本申请实施例提供的位移放大装置与外置式阻尼器配合使用，由于外置式阻尼器在铰支座A处容易出现振动驻点，采用位移放大装置的铰支座B进行振动位移的传递，并通过位移放大装置将振动位移放大后传递至外置式阻尼器，从而进行减振耗能，故可以有效地控制斜拉索的振动，提高外置式阻尼器驻点位置的减振效果。

结合图1和图4所示，本申请的位移放大倍数计算原理如下：

铰支座B发生沿第一杆5方向的位移BB′，导致第二杆6绕铰支座C转动，以及第三杆7绕铰支座O转动并发生位移DD′，由于第一杆5垂直于第三杆7，根据勾股定理，由于位移BB′和位移DD′相对很小，可得OB²+OD²＝(OB-BB′)²+(OD+DD′)²，而由于位移BB′和位移DD′相对很小，此时BB′²≈DD′²≈0，故DD′＝OB×BB′/OD。故通过控制第一杆5和第三杆7的长度比，可以获得所需的位置放大倍数。

铰支座可以分成销轴式铰支座和球铰支座，采用销轴式铰支座时，与其连接的杆件可以在面内转动，而采用球铰支座，与其相连的杆件可以在空间转动，比如参见图1所示，铰支座A、铰支座B、铰支座C、铰支座D和铰支座O都是销轴式铰支座，则第一杆5、第二杆6和第三杆7共面，并在面内转动；而若都改为求铰支座，则第一杆5、第二杆6和第三杆7可以在空间内转动，因此，可以根据实际需要，分别选择铰支座A、铰支座B、铰支座C、铰支座D和铰支座O的类型(当然了，后文中铰支座E也使用此情况)，并进行组合，并改变第一杆5、第二杆6和第三杆7的空间布置方式，可以对斜拉索4的位移进行空间放大，有效控制斜拉索面内和面外的振动。比如，在一些优选的实施例中，第一杆5、第二杆6和第三杆7位于由外置式阻尼器和斜拉索4构建的平面上，或者，第一杆5、第二杆6和第三杆7中至少一个位于该平面外。

本申请提供的位移放大装置的结构形式有多种，可以根据实际需要进行选择。

参见图1所示，在第一种结构形式中，第一杆5大致垂直于斜拉索4，第二杆6大致垂直于桥面1，第一杆5与第三杆7通过铰支座O连接。

参见图2所示，在第二种结构形式中，第一杆5大致垂直于斜拉索4，第二杆6大致平行于传力杆3，第一杆5与第三杆7互相连接的一端固结，且铰支座O位于第三杆7两端端点之间，其中，第一杆5与第三杆7可以采用一体成型。在本实施例中，第一杆5与第三杆7相连接的位置与铰支座B的位移近似相等，采用杠杆原理，铰支座O为支点，此时放大倍数为OD除以铰支座O到第一杆5与第三杆7相连接的位置的距离。

参见图3所示，在第三种结构形式中，第二杆6大致平行于传力杆3，第一杆5与第三杆7通过铰支座E连接，且铰支座O位于第三杆7两端端点之间，铰支座A和铰支座B之间的距离大于铰支座E和铰支座D之间的距离。在本实施例中，铰支座E与铰支座B的位移近似相等，采用杠杆原理，铰支座O为支点，此时放大倍数为OD/OE。

需要说明的是，在配置给外置式阻尼器时，如果只有一套位移放大装置，在布置时，可以设置在外置式阻尼器的上方或下方；而如果有两套位移放大装置，如图5和图6所示，在布置时，可以在外置式阻尼器的上方和下方各设置一套。

需要说明的是，外置式阻尼器配置的两套位移放大装置，其结构形式可以相同，也可以不同。

需要说明的是，参见图1所示，在第一种结构形式中，位移放大装置位于外置式阻尼器下方时，铰支座B可以设置在铰支座A与拉索锚点F中点处。

需要说明的是，参见图5和图6所示，在第二种结构形式和第三种结构形式中，位移放大装置有两套，分别位于外置式阻尼器下方和上方时，位于下方的铰支座B可以设置在铰支座A与拉索锚点F中点处，位于上方的铰支座B与铰支座A的距离为铰支座A与拉索锚点F距离的1/4。

参见图7所示，在一些优选的实施例中，外置式阻尼器采用粘滞剪切阻尼器，外置式阻尼器包括阻尼器主体2和传力杆3，阻尼器主体2包括壳体20、装在壳体20内的阻尼液21以及插板22，传力杆3与插板22连接。过插板22在阻尼液21里面发生相对位移来耗能，插板22可以沿第三杆7和传力杆3两个方向发生位移，从而进行减振。

参见图1、图2和图3所示，本申请实施例还提供了一种斜拉桥，其包括桥面1、斜拉索4、外置式阻尼器，斜拉索4连接于桥面1上；外置式阻尼器包括传力杆3和连接于桥面1的阻尼器主体2，传力杆3一端插接于阻尼器主体2内，另一端通过铰支座A大致垂直连接于斜拉索4上；以及，外置式阻尼器配置有如上任一的位移放大装置，位移放大装置包括第一杆5、第二杆6和第三杆7，第一杆5、第二杆6和第三杆7位于外置式阻尼器的同一侧；第一杆5的一端通过铰支座B连接于斜拉索4上；第二杆6的一端通过铰支座C连接于桥面1上；第三杆7大致平行于斜拉索4，且其一端通过铰支座D连接于传力杆3；以及，第一杆5的另一端与第三杆7的另一端相连，且第二杆6的另一端通过铰支座O连接于第三杆7上。

参见图5和图6所示，在一些优选的实施例中，外置式阻尼器配置的位移放大装置有两套，且两套位移放大装置分别位于外置式阻尼器的上方和下方。

参见图5和图6所示，在一些优选的实施例中，两套位移放大装置的铰支座D设于外置式阻尼器的传力杆3同一处。

此外，需要说明的是，上述计算放大倍数时，适用于第一杆5、第二杆6和第三杆7是在同一平面内的情况。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，所述外置式阻尼器包括传力杆(3)和连接于桥面(1)的阻尼器主体(2)，所述传力杆(3)一端插接于所述阻尼器主体(2)内，另一端通过铰支座A大致垂直连接于斜拉索(4)上，其特征在于，该位移放大装置包括第一杆(5)、第二杆(6)和第三杆(7)，其中，所述位移放大装置具有安装状态，且处于安装状态时：

所述第一杆(5)、第二杆(6)和第三杆(7)位于所述外置式阻尼器的同一侧；

所述第一杆(5)的一端通过铰支座B连接于所述斜拉索(4)上；

所述第二杆(6)的一端通过铰支座C连接于所述桥面(1)上；

所述第三杆(7)大致平行于所述斜拉索(4)，且其一端通过铰支座D连接于所述传力杆(3)；以及，

所述第一杆(5)的另一端与所述第三杆(7)的另一端相连，且所述第二杆(6)的另一端通过铰支座O连接于所述第三杆(7)上。

2.如权利要求1所述的斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，其特征在于：所述第一杆(5)、第二杆(6)和第三杆(7)位于由所述外置式阻尼器和斜拉索(4)构建的平面上，或所述第一杆(5)、第二杆(6)和第三杆(7)中至少一个位于该平面外。

3.如权利要求1所述的斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，其特征在于：

所述第一杆(5)大致垂直于所述斜拉索(4)；

所述第二杆(6)大致垂直于所述桥面(1)；

所述第一杆(5)与第三杆(7)通过所述铰支座O连接。

4.如权利要求1所述的斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，其特征在于：

所述第一杆(5)大致垂直于所述斜拉索(4)；

所述第二杆(6)大致平行于所述传力杆(3)；

所述第一杆(5)与所述第三杆(7)互相连接的一端固结，且所述铰支座O位于所述第三杆(7)两端端点之间。

5.如权利要求4所述的斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，其特征在于：所述第一杆(5)与所述第三杆(7)一体成型。

6.如权利要求1所述的斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，其特征在于：

所述第二杆(6)大致平行于所述传力杆(3)；

所述第一杆(5)与所述第三杆(7)通过铰支座E连接，且所述铰支座O位于所述第三杆(7)两端端点之间；

所述铰支座A和铰支座B之间的距离大于所述铰支座E和铰支座D之间的距离。

7.如权利要求1所述的斜拉索外置式阻尼器用的位移放大装置，其特征在于：所述外置式阻尼器采用粘滞剪切阻尼器。

8.一种斜拉桥，其特征在于，其包括：

桥面(1)；

连接于所述桥面(1)上的斜拉索(4)；

外置式阻尼器，其包括传力杆(3)和连接于所述桥面(1)的阻尼器主体(2)，所述传力杆(3)一端插接于所述阻尼器主体(2)内，另一端通过铰支座A大致垂直连接于斜拉索(4)上；以及，

所述外置式阻尼器配置有如权利要求1至7任一所述的位移放大装置，所述位移放大装置包括第一杆(5)、第二杆(6)和第三杆(7)，所述第一杆(5)、第二杆(6)和第三杆(7)位于所述外置式阻尼器的同一侧；所述第一杆(5)的一端通过铰支座B连接于所述斜拉索(4)上；所述第二杆(6)的一端通过铰支座C连接于所述桥面(1)上；所述第三杆(7)大致平行于所述斜拉索(4)，且其一端通过铰支座D连接于所述传力杆(3)；以及，所述第一杆(5)的另一端与所述第三杆(7)的另一端相连，且所述第二杆(6)的另一端通过铰支座O连接于所述第三杆(7)上。

9.如权利要求8所述的斜拉桥，其特征在于：所述外置式阻尼器配置的位移放大装置有两套，且两套所述位移放大装置分别位于所述外置式阻尼器的上方和下方。

10.如权利要求9所述的斜拉桥，其特征在于：两套所述位移放大装置的铰支座D设于所述外置式阻尼器的传力杆(3)同一处。

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