CN217601187U - 一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁减震的技术领域，公开了一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，包括：依次等间隔连通设置在桥梁主梁底端的若干喷管单元；所述喷管单元包括依次连通设置的吸气口、吸气管道、喉部、出气管道以及出气口，本实用新型通过在箱型桥梁主梁底端的若干喷管单元，对流经桥梁主梁底端的空气进行加速，干扰尾流中的旋涡，从而抑制桥梁断面的风致振动效应，解决了通过增加桥梁结构阻尼来控制风致振动效应的，存在造价过高、维护麻烦的问题。

Description

一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁减震的技术领域，尤其是一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置。

背景技术

随着现代建筑行业的发展，桥梁的跨度不断地增大，同时重量和刚度也不断减小，因此，风荷载对桥梁带来的风致振动效应的危害愈加不可忽略。

风致振动效应包括颤振、涡激振动和抖振等；颤振是一种发散性振动，一旦发生会危及桥梁的结构安全；涡激振动是低风速下就可能发生的一种自限幅振动，长期的涡激振动会使桥梁发生疲劳破坏。

目前，主要通过增加桥梁结构阻尼的方法来控制风致振动效应带来的危害，这种方法存在着造价过高、维护麻烦和不能从根本上解决振动源头等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，旨在解决现有技术中通过增加桥梁结构阻尼来控制风致振动效应的危害，存在造价过高、维护麻烦的问题。

本实用新型是这样实现的，本实用新型提供一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，包括：

依次等间隔设置在桥梁主梁底端的若干喷管单元；

所述喷管单元包括依次连通设置的吸气口、吸气管道、喉部、出气管道以及出气口；

所述吸气口朝向迎风面设置，所述出气口朝向背风面设置，所述吸气口与所述出气口外形一致，且所述吸气口的断面面积和所述出气口的断面面积大于所述喉部的断面面积。

在其中一个实施例中，所述桥梁主梁为单箱型结构，所述桥梁主梁底端包括依次连接设置的第一倾斜部、第一水平部以及第二倾斜部；

所述喷管单元的数目为三组，所述喉部设置在所述水平部的中线上，所述吸气管道和所述出气管道的断面面积在所述水平部上从所述水平部末端位置到所述喉部位置逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述吸气口设置在所述水平部与所述第一倾斜部的交界处，所述出气口设置在所述第一水平部与所述第二倾斜部的交界处。

在其中一个实施例中，所述吸气口设置在所述第一倾斜部的末端，所述出气口设置在所述第二倾斜部的末端；

所述吸气管道的截面面积在所述第一倾斜部上保持一致，所述出气管道的截面面积在所述第二倾斜部上保持一致。

在其中一个实施例中，所述桥梁主梁为双箱型结构，所述桥梁主梁底端包括第三倾斜部、第二水平部、第三水平部以及第四倾斜部，所述第三倾斜部与所述第二水平部连接设置，所述第三水平部和所述第四倾斜部连接设置，所述第二水平部与所述第三水平部间隔设置；

所述喷管单元包括一型喷管单元和二型喷管单元，所述一型喷管单元和所述二型喷管单元的数目均为两组，所述一型喷管单元和所述二型喷管单元互相间隔设置，所述一型喷管单元的所述喉部设置在所述第二水平部的中线上，所述二型喷管单元的所述喉部设置在所述第三水平部的中线上；

所述一型喷管单元的所述吸气管道和所述出气管道的断面面积在所述第二水平部上从所述第二水平部的末端位置到所述喉部位置逐渐减小，所述二型喷管单元的所述吸气管道和所述出气管道的断面面积在所述第三水平部上从所述第三水平部的末端位置到所述喉部位置逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述一型喷管单元的所述吸气口设置在所述第三倾斜部和所述第二水平部的交界处，所述一型喷管单元的所述出气口设置在所述第二水平部的末端；

所述二型喷管单元的所述吸气口设置在所述第三水平部的末端，所述二型喷管单元的所述出气口设置在所述第三水平部和所述第四倾斜部的交界处。

在其中一个实施例中，所述一型喷管单元的所述吸气口设置在所述第三倾斜部的末端，所述一型喷管单元的所述出气口设置在所述第二水平部的末端；

所述二型喷管单元的所述吸气口设置在所述第三水平部的末端，所述二型喷管单元的所述出气口设置在所述第四倾斜部的末端；

所述一型喷管单元的所述吸气管道的断面面积在所述第三倾斜部上保持一致，所述二型喷管单元的所述出气管道的断面面积在所述第四倾斜部上保持一致。

在其中一个实施例中，所述吸气管道和所述出气管道的竖直方向的厚度为所述桥梁主梁竖直方向厚度的1/10~1/4。

在其中一个实施例中，所述吸气口和所述出气口的宽度与所述喉部的宽度比值为5:2。

与现有技术相比，本实用新型通过在箱型桥梁主梁底端的若干喷管单元，对流经桥梁主梁底端的空气进行加速，干扰尾流中的旋涡，从而抑制桥梁断面的风致振动效应，解决了通过增加桥梁结构阻尼来控制风致振动效应的危害，存在造价过高、维护麻烦的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置应用于单箱型桥梁的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置应用于单箱型桥梁的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置应用于双箱型桥梁的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置应用于双箱型桥梁的结构示意图。

附图标记：1-喷管单元、11-吸气口、12-吸气管道、13-喉部、14-出气管道、15-出气口、21-第一倾斜部、22-第一水平部、23-第二倾斜部、31-第三倾斜部、32-第二水平部、33-第三水平部、34-第四倾斜部、41-一型喷管单元、42-二型喷管单元。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

参照图1所示，为本实用新型提供较佳实施例。

本实用新型提供一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，包括：

依次等间隔设置在桥梁主梁底端的若干喷管单元1。

具体地，喷管单元1包括依次连通设置在桥梁主梁底端的吸气口11、吸气管道12、喉部13、出气管道14以及出气口15；其中，吸气口11朝向迎风面，用于供风从吸气口11进入吸气管道12，由于喉部13的断面面积小于吸气口11的断面面积，因此吸气管道12的断面从吸气口11至喉部13呈现收缩的趋势，可以理解的是，由于吸气管道12的断面从吸气口11至喉部13呈现收缩的趋势，从吸气口11进入吸气管道12的风的流速会不断增加，而由于流速的增加，会导致管道中不同位置的流体存在压强差，压强差将会导致流体速度加速通过出气管道14从朝向背风面的出气口15喷出，出气口15处喷出的气流能够干扰尾流中的旋涡，抑制尾流处旋涡的交替脱离，从而减小桥梁断面的脉动气动力，进而抑制桥梁断面的风致振动效应。

更具体地，喷管单元1的设置方式包括两种：内嵌式和外挂式；内嵌式的喷管单元1嵌入在桥梁主梁的底端，可以不破坏桥梁断面的形状，保持断面的流线性，外挂式的喷管单元1安装在桥梁主梁的底端外侧，安装较为方便，可安装于已建成的桥梁底部。

更具体地，喷管单元1的吸气管道12和出气管道14的两侧曲线在其中一段长度中保持着不断收缩的趋势，在这段距离上两侧的曲线为五次曲线，以形成拉瓦尔喷管效应，拉瓦尔喷管是一种渐窄-渐阔的喷管类型，具有一个狭窄的喉部13，当亚音速的气流流经喉部13时，气体受到压缩，会导致速度急速增加，在渐阔处继续加速后能够获得超音速气流，可以理解的是，从吸气口11进入的空气通过吸气管道12、喉部13以及出气管道14由出气口15喷出时，空气的速度将得到大幅的增加。

更具体地，风致振动效应是在风的作用下对大型建筑产生的振动效应，大型建筑在风的作用下以固定的频率进行微小幅度的晃动，从而产生共振导致大型建筑的坍塌，而在桥梁主梁底端设置若干喷管单元1，可以增加经过桥梁主梁底端的空气的速度，从而令共振失效，抑制风致振动效应。

在上述提供的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置中，通过在箱型桥梁主梁底端的若干喷管单元1，对流经桥梁主梁底端的空气进行加速，干扰尾流中的旋涡，从而抑制桥梁断面的风致振动效应，解决了通过增加桥梁结构阻尼来控制风致振动效应的危害，存在造价过高、维护麻烦的问题。

参阅图1、图2所示：

在一些实施例中，桥梁主梁为单箱型结构。

具体地，单箱型结构的桥梁主梁的底端包括依次连接设置的第一倾斜部21、第一水平部22以及第二倾斜部23。

更具体地，在单箱型结构的桥梁主梁上，设置了三组喷管单元1，并且三组喷管单元1的喉部13均设置在第一水平部22的中线上，并且，吸气口11与出气口15、吸气管道12和出气管道14以喉部13为中间点对称设置。

更具体地，当桥梁主梁为单箱型结构时，喷管单元1具有两种形式，第一种形式的喷管单元1的吸气口11和出气口15分别设置在第一水平部22与第一倾斜部21的交界处以及第一水平部22与第二倾斜部23的交界处，第二种形式的喷管单元1的吸气口11和喷气口分别设置在第一倾斜部21的末端和第二倾斜部23的末端。

更具体地，第一种形式的喷管单元1和第二种形式的喷管单元1在第一水平部22上具有相同的构造，即第一种形式的喷管单元1和第二种形式的喷管单元1的吸气管道12和出气管道14的断面面积在第一水平部22上从第一水平部22末端位置到喉部13位置逐渐减小，更具体地，吸气管道12和出气管道14在第一水平部22上以喉部13为对称点呈现对称，并且吸气管道12和出气管道14两侧的曲线也一致。

更具体地，第二种形式的喷管单元1吸气管道12的断面面积在第一倾斜部21上保持一致，第二种形式的喷管单元1出气管道14的断面面积在第二倾斜部23上保持一致。

参阅图3、图4所示：

在一些实施例中，桥梁主梁为双箱型结构。

具体地，双箱型结构的桥梁主梁的底端包括第三倾斜部31、第二水平部32、第三水平部33以及第四倾斜部34，其中，第三倾斜部31和第二水平部32连接设置，第三水平部33和第四倾斜部34连接设置，并且，第二水平部32和第三水平部33间隔一定的距离设置。

更具体地，当桥梁主梁为双箱型结构时，喷管单元1具有两种形式，并且每一种形式中的喷管单元1又分为两种：一型喷管单元41和二型喷管单元42。

更具体地，在两种形式中，一型喷管单元41和二型喷管单元42的数目均为两个，并且一型喷管单元41和二型喷管单元42互相间隔设置，更具体地，双箱型结构的桥梁主梁底端第二水平部32和第三水平部33间隔距离设置，因此一型喷管单元41和二型喷管单元42分别设置在第二水平部32和第三水平部33上，并且，一型喷管单元41的喉部13设置在第二水平部32的中线上，二型喷管单元42的喉部13设置在第三水平部33的中线上。

更具体地，第一种形式的一型喷管单元41和第二种形式的一型喷管单元41的出气口15均设置在第二水平部32的末端，即第二水平部32和第三水平部33间隔的位置；更具体地，第一种形式的一型喷管单元41的吸气口11设置在第三倾斜部31与第二水平部32的交界处，第二种形式的一型喷管单元41的吸气口11设置在第三倾斜部31的末端；可以理解的是，第一种形式的一型喷管单元41和第二种形式的一型喷管单元41在第二水平部32上具有相同的构造，即一型喷管单元41的吸气管道12和出气管道14的断面面积在第二水平部32上从第二水平部32的末端位置到喉部13位置逐渐减小。

更具体地，第一种形式的二型喷管单元42和第二种形式的二型喷管单元42的吸气口11均设置在第三水平部33的末端；更具体地，第一种形式的二型喷管单元42的出气口15设置在第四倾斜部34与第三水平部33的交界处，第二种形式的二型喷管单元42的出气口15设置在第四倾斜部34的末端；可以理解的是，第一种形式的二型喷管单元42和第二种形式的二型喷管单元42在第三水平部33上具有相同的构造，即二型喷管单元42的吸气管道12和出气管道14的断面面积在第三水平部33上从第三水平部33的末端位置到喉部13位置逐渐减小。

更具体地，第二种形式的一型喷管单元41和二型喷管单元42与第一种形式的一型喷管单元41和二型喷管单元42，第一种形式的一型喷管单元41和二型喷管单元42分别在第三倾斜部31和第四倾斜部34上具有更多的构造，即第一种形式的一型喷管单元41在第三倾斜部31上具有吸气管道12，第一种形式的二型喷管单元42在第四倾斜部34上具有出气管道14，并且第一种形式的一型喷管单元41在第三倾斜部31上的吸气管道12的断面面积在第三倾斜部31上保持一致，第一种形式的二型喷管单元42在第四倾斜部34上的出气管道14的断面面积在第四倾斜部34上保持一致。

在一些实施例中，吸气管道12和出气管道14的竖直方向的厚度为桥梁主梁竖直方向的厚度的1/10~1/4。

具体地，吸气管道12用于吸入空气，出气管道14用于排出空气，以干扰尾流中的旋涡，抑制尾流处旋涡的交替脱离，从而减小桥梁断面的脉动气动力，进而抑制桥梁断面的风致振动效应，因此吸气管道12和出气管道14的竖直方向的厚度不宜过小，否则引入的空气过少无法达到效果，吸气管道12和出气管道14的竖直方向的厚度也不宜过大，否则像会对桥梁造成太大负担，因此吸气管道12和出气管道14的竖直方向的厚度为桥梁主梁竖直方向的厚度的1/10~1/4。

在一些实施例中，吸气口11和出气口15的宽度与喉部13的宽度比值为5:2。

具体地，空气从吸气口11进入吸气管道12后，吸气管道12的断面将不断收缩，以增加空气的流速，通过空气流速的增加来减小压强，从而导致管道中不同位置的流体存在压强差，以此加速空气的喷出速度，来干扰尾流中的漩涡，以抑制风致振动效应。

更具体地，吸气管道12和出气管道14从吸气口11和出气口15至喉部13呈现逐渐减小的趋势，这个趋势体现在吸气管道12和出气管道14的两侧边缘，即吸气管道12和出气管道14的宽度，可以理解的是，吸气管道12和出气管道14的宽度在喉部13位置达到了最低值，吸气口11和出气口15的宽度与喉部13的宽度比值为5:2。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，其特征在于，包括：

依次等间隔设置在桥梁主梁底端的若干喷管单元；

所述喷管单元包括依次连通设置的吸气口、吸气管道、喉部、出气管道以及出气口；

所述吸气口朝向迎风面设置，所述出气口朝向背风面设置，所述吸气口与所述出气口外形一致，且所述吸气口的断面面积和所述出气口的断面面积均大于所述喉部的断面面积。

2.如权利要求1所述的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，其特征在于，所述桥梁主梁为单箱型结构，所述桥梁主梁底端包括依次连接设置的第一倾斜部、第一水平部以及第二倾斜部；

所述喷管单元的数目为三组，所述喉部设置在所述水平部的中线上，所述吸气管道和所述出气管道的断面面积在所述水平部上从所述水平部末端位置到所述喉部位置逐渐减小。

3.如权利要求2所述的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，其特征在于，所述吸气口设置在所述水平部与所述第一倾斜部的交界处，所述出气口设置在所述第一水平部与所述第二倾斜部的交界处。

4.如权利要求2所述的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，其特征在于，所述吸气口设置在所述第一倾斜部的末端，所述出气口设置在所述第二倾斜部的末端；

所述吸气管道的截面面积在所述第一倾斜部上保持一致，所述出气管道的截面面积在所述第二倾斜部上保持一致。

5.如权利要求1所述的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，其特征在于，所述桥梁主梁为双箱型结构，所述桥梁主梁底端包括第三倾斜部、第二水平部、第三水平部以及第四倾斜部，所述第三倾斜部与所述第二水平部连接设置，所述第三水平部和所述第四倾斜部连接设置，所述第二水平部与所述第三水平部间隔设置；

所述喷管单元包括一型喷管单元和二型喷管单元，所述一型喷管单元和所述二型喷管单元的数目均为两组，所述一型喷管单元和所述二型喷管单元互相间隔设置，所述一型喷管单元的所述喉部设置在所述第二水平部的中线上，所述二型喷管单元的所述喉部设置在所述第三水平部的中线上；

所述一型喷管单元的所述吸气管道和所述出气管道的断面面积在所述第二水平部上从所述第二水平部的末端位置到所述喉部位置逐渐减小，所述二型喷管单元的所述吸气管道和所述出气管道的断面面积在所述第三水平部上从所述第三水平部的末端位置到所述喉部位置逐渐减小。

6.如权利要求5所述的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，其特征在于，所述一型喷管单元的所述吸气口设置在所述第三倾斜部和所述第二水平部的交界处，所述一型喷管单元的所述出气口设置在所述第二水平部的末端；

所述二型喷管单元的所述吸气口设置在所述第三水平部的末端，所述二型喷管单元的所述出气口设置在所述第三水平部和所述第四倾斜部的交界处。

7.如权利要求5所述的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，其特征在于，所述一型喷管单元的所述吸气口设置在所述第三倾斜部的末端，所述一型喷管单元的所述出气口设置在所述第二水平部的末端；

所述二型喷管单元的所述吸气口设置在所述第三水平部的末端，所述二型喷管单元的所述出气口设置在所述第四倾斜部的末端；

所述一型喷管单元的所述吸气管道的断面面积在所述第三倾斜部上保持一致，所述二型喷管单元的所述出气管道的断面面积在所述第四倾斜部上保持一致。

8.如权利要求1所述的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，其特征在于，所述吸气管道和所述出气管道的竖直方向的厚度为所述桥梁主梁竖直方向厚度的1/10~1/4。

9.如权利要求1所述的一种基于喷管效应的箱型桥梁减振装置，其特征在于，所述吸气口和所述出气口的宽度与所述喉部的宽度比值为5:2。

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