专利名称：能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种斜拉桥拉索，特别是一种能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索。
背景技术：
斜拉索作为斜拉桥的主要承重构件，具有自重小、柔度大、阻尼低等特点，因此在风荷载作用下极易发生振动。斜拉索的风致振动影响因素多、机理复杂、振动形式多，常见的拉索风致振动类型包括涡激振动、尾流驰振、风雨激振和干索驰振等。其中，风雨激振是在风雨共同作用下发生的，各国研究者在过去的20年里对风雨激振现象进行了广泛的研究。而干索驰振则是在有风无雨的天气下发生的大幅风致振动，是最近才在斜拉桥上发现的一种新的拉索风致振动形式。干索驰振的发生机理不同于涡激振动、尾流驰振和风雨激振，为避免干索驰振的发生，需要采用新的振动控制方法。斜拉索的大幅振动会引起拉索的疲劳、在索锚接合处产生疲劳裂纹、造成拉索防腐系统的破坏，严重危害斜拉桥的安全性，并造成行人的心理恐慌。目前常用的拉索振动控制方法为机械控制措施、结构控制措施和空气动力学控制措施。机械控制措施是一种通过在拉索两端安装阻尼器来提高拉索结构阻尼的减振方法。但由于拉索干索驰振和风雨激振是大幅低频振动，普通的阻尼器对其的减振效果不大。 并且随着拉索长度的增加，传统阻尼器的相对效率也将越来越低。结构控制措施是采用辅助索将不同拉索联结。辅助索能提高拉索的振动频率，能减小拉索的振幅，但却无法避免拉索发生风雨激振和干索驰振，因此经常发生辅助索疲劳破坏的事故。空气动力学控制措施主要通过对拉索表面进行特殊处理来改善拉索的空气动力学性能，被认为是一种经济有效的减振措施。目前在实际斜拉桥上常用的拉索气动减振措施包括在拉索表面设置轴向凸起、在拉索表面单向缠绕凸起的螺旋线和在拉索表面设置凹坑(分别见附图1、附图2和附图3)。上述气动减振措施的主要目的是抑制拉索的风雨激振。然而，表面设置轴向凸起的气动措施虽可抑制风雨激振的发生，但在高风速下会发生新的拉索气动失稳现象。在拉索表面单向缠绕凸起的螺旋线可破坏雨线在拉索上表面的形成，干扰雨线在拉索上表面的振荡，降低了拉索发生风雨激振的可能性；但凸起的螺旋线增加了拉索的迎风面积，从而会增大拉索的阻力系数。在拉索表面设置凹坑的气动措施可提高拉索表面的粗糙度，改变拉索表面边界层内的流体分离；破坏雨线在拉索表面的形成，降低拉索发生风雨激振的可能性。尽管如此，在风洞试验中和实际斜拉桥上均发现表面带凹坑的拉索有时仍会发生风雨激振现象。并且，最近的研究表明这种表面带凹坑的斜拉索会在有风无雨的天气下发生大幅干索驰振；在某些情况下，拉索表面的凹坑反而会增大拉索发生干索驰振的可能性。因此，为了避免拉索发生干索驰振和风雨激振现象，降低拉索发生风致振动的可能性，提高斜拉索和斜拉桥的安全性，有必要开发新的对干索驰振和风雨激振均有抑制作用的气动减振措施。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有拉索气动减振措施的不足，提供一种能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索，它带有新的气动减振措施，这种新的气动措施可有效抑制斜拉索的干索驰振和风雨激振现象，同时可避免拉索阻力系数的增大。为了解决上述技术问题，本实用新型的构思是本实用新型在斜拉索的表面护套上沿两个相反的旋转方向开设双向螺旋状凹槽，并可根据实际需要沿两个相反的旋转方向上分别设置1根、2根或多根凹槽。螺旋状凹槽的螺距可调整，螺距在ID 6D之间(D为拉索表面护套的直径)。凹槽的形状可以是但不局限于圆弧形、矩形或者梯形，凹槽宽度为2 5mm,凹槽深度为2 5mm。这种双向螺旋状凹槽的气动措施可单独使用，也可与表面设凹坑的气动措施一起使用，即在带双向螺旋状凹槽的拉索表面再设置凹坑。根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案一种能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索，由中心钢丝索和表面护套构成， 其特征在于所述表面护套的外表面有螺旋状凹槽。所述螺旋状凹槽为沿两个相反方向旋转的双向螺旋状凹槽。所述双向螺旋状凹槽是在两个相反旋转方向上各有一根或多根螺旋状凹槽。所述螺旋状凹槽的螺距为ID飞D，D为拉索的表面护套的外径，凹槽的横截面形状为圆弧形、矩形或梯形，凹槽宽度为2 5mm，凹槽深度为2 5mm。所述表面护套的表面分布着凹坑。实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点1)双向螺旋状的凹槽能改变拉索表面的边界层分离点，破坏有规律的卡门涡脱的发生；相反方向旋转的凹槽能破坏沿拉索轴向形成轴向流和轴向涡，改变拉索周围的三维流态结构，降低气动作用力强度及其沿拉索轴向的相关性，破坏拉索干索驰振的发生条件， 抑制干索驰振现象的发生。2)双向螺旋状的凹槽能作为雨水在拉索表面的流淌路径，防止雨线在拉索上表面的形成，阻碍雨线在拉索表面的振荡。使得在降雨天气下，拉索的圆形外形不被雨线所改变，避免拉索发生风雨激振现象。3)在设置了双向螺旋状凹槽的拉索表面再设置凹坑，可进一步破坏雨线在拉索上表面的形成和振荡，并可提高拉索的表面粗糙度，进一步降低拉索干索驰振和风雨激振的发生概率。4)在拉索表面设置凹槽的气动措施不会增加拉索的迎风面积，这可避免增大拉索气动阻力。
图1为以往表面设轴向凸起的拉索照片。图2为以往单向缠绕凸起螺旋线的拉索照片。图3为以往表面设置凹坑的拉索照片。
4[0026]图4为本发明带双向螺旋凹槽的拉索示意图。图5为本发明带双向螺旋凹槽拉索的横截面示意图。图6为本发明带双向螺旋凹槽和表面凹坑的拉索三维结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的优选实施例结合附图说明如下实施例一参考图4，本能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索为带双向螺旋状凹槽的斜拉索，先在斜拉索护套的光滑表面沿一个旋转方向开设螺旋状凹槽，然后再沿另一个旋转方向在拉索表面开设螺旋状凹槽。可根据实际需要在两个旋转方向上分别设置1根、2根或多根凹槽。图4所示斜拉索1由内至外分别为高强度镀锌钢丝2、表面护套3和螺旋状凹槽 4。实施例二 本实用新型与实施例一基本相同，特别之处是参考图6，本发明带双向螺旋凹槽和表面凹坑的斜拉索，先在斜拉索护套的光滑表面设置凹坑，然后沿一个旋转方向在拉索表面开设螺旋状凹槽，最后再沿另一个旋转方向在拉索表面开设螺旋状凹槽。可根据实际需要在两个旋转方向上分别设置1根、2根或多根凹槽。所述螺旋状凹槽4的螺距为ID飞D，D为拉索1的表面护套2的外径，凹槽的横截面形状为圆弧形、矩形或梯形，凹槽宽度为2 5_，凹槽深度为2 5_。实施例三本实施例与实施例二基本相同，特别之处是参见图6，本斜拉索1由内至外分别由高强度镀锌钢丝2和表面护套3构成，表面护套3上有螺旋状凹槽4和表面凹坑5。
权利要求1.一种能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索，由中心钢丝索(2)和表面护套(3) 构成，其特征在于所述表面护套(3 )的外表面有螺旋状凹槽(4 )。
2.根据权利要求1所述的能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索，其特征在于所述螺旋状凹槽(4)为沿两个相反方向旋转的双向螺旋状凹槽。
3.根据权利要求2所述的能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索，其特征在于所述双向螺旋状凹槽是在两个相反旋转方向上各有一根或多根螺旋状凹槽。
4.根据权利要求1所述能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索，其特征在所述螺旋状凹槽(4)的螺距为HT6D，D为拉索(1)的表面护套(2)的外径，凹槽的横截面形状为圆弧形、矩形或梯形，凹槽宽度为2 5_，凹槽深度为2 5_。
5.根据权利要求1所述的能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索，其特征在于所述表面护套(3)的表面分布着凹坑(5)。
专利摘要本实用新型涉及一种能抑制干索驰振和风雨激振的斜拉桥拉索。它由中心一钢丝索和表面护套构成，表面护套的外表面上有螺旋状凹槽，该凹槽为双向螺旋状凹槽，能有效抑制斜拉索的干索驰振和风雨激振，同时可避免拉索阻力系数的增大。
文档编号E01D19/16GK202208888SQ201120249449
公开日2012年5月2日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者杜晓庆, 费陈杰, 赵燕 申请人:上海大学