结构物涡激振动抑制装置的制作方法

1.本发明涉及涡激振动技术领域，尤其涉及一种结构物涡激振动抑制装置。


背景技术：

2.在建筑、桥梁及工程施工等户外设施中，存在大长宽比的细长结构物，如大跨度桥梁、桥塔、拉索、主梁、高耸建筑物、吊机的长悬臂等。这类结构物在特定风速下有发生涡激振动的可能，对结构物的安全有巨大隐患。涡激振动是结构物在特定风速下出现的一种风致振动现象，涡激振动带有自激性质，但振动的结构物反过来会对涡脱形成某种反馈作用，使得涡振振幅受到限制，因此涡激共振是一种带有自激性质的风致限幅振动。
3.结构物发生涡振不是因为风有多大，而是风荷载引起的共振效应。钝体截面受到均匀流作用时，在截面背后会形成旋涡脱落，从而产生周期变化的涡激力。如果被绕流的结构物是一个振动体系时，周期性的涡激力将引起结构物的涡激振动，并且在旋涡脱落频率与结构物的自振周期一致时发生涡激共振。结构物遇到特殊风况会晃动是正常的，而遇到旋涡风时，晃动会比较大。通常情况下，涡激振动幅度较小不易察觉，仅在特殊条件下会产生较大振幅。
4.从流体的角度来分析，任何非流线型结构物，在一定的恒定流速下，都会在结构物两侧交替地产生脱离结构物表面的旋涡。但是涡激振动相对来讲，对于结构物的危害有限，因为当结构物的振动幅度持续增大时，气流受到结构物振动的影响，漩涡的周期性脱落就会被破坏。通俗地说，涡激振动和气流之间相互制衡，涡振振幅无法无限增大，很少会造成结构物的彻底损坏。但是结构物在特定风速下发生振动，对结构物的安全造成严重隐患，因此必须要有抑制结构物涡激振动的方法和手段。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种结构物涡激振动抑制装置，能够抑制结构物涡激振动，以克服现有技术的上述缺陷。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种结构物涡激振动抑制装置，结构物沿纵向悬空跨设，结构物具有沿横向相对的第一侧缘和第二侧缘，结构物涡激振动抑制装置包括悬挂在结构物上的多个导流板，多个导流板在第一侧缘处和第二侧缘处沿纵向依次排布，导流板的上端可绕纵向转动地铰接在结构物上。
7.优选地，位于同一侧缘处的相邻导流板之间具有间隔。
8.优选地，位于同一侧缘处的多个导流板沿纵向等间隔布置。
9.优选地，位于同一侧缘处的相邻导流板之间的间隔距离不超过导流板的垂向尺寸。
10.优选地，导流板设于第一侧缘和第二侧缘的下表面。
11.优选地，导流板包括多个沿垂向依次相连的导流片，相邻导流片之间相铰接。
12.优选地，导流片外形整体呈矩形。
13.优选地，导流片包括骨架和包覆骨架的覆盖层。
14.优选地，导流板的垂向尺寸与结构物的横向尺寸同一量级。
15.优选地，导流板的垂向尺寸不小于结构物的横向尺寸的六分之一。
16.与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
17.在无风状态下，导流板自然下垂；有横风吹过结构物时，结构物的第一侧缘和第二侧缘其中的一个为迎风侧(如第一侧缘)，且另一个为背风侧(如第二侧缘)，可转动地悬挂在结构物第一侧缘和第二侧缘处的导流板被横风吹动摆起，迎风侧(如第一侧缘)的导流板摆起至结构物的下表面处，背风侧(如第二侧缘)的导流板则随横风飘起，由此改变了结构物的气动形状，破坏了结构物原有涡生成与脱落的气动性能，扰乱了结构物的原有涡生成机制，能够抑制结构物背风侧的涡脱落，从而抑制涡激振动的发生，降低风致涡激振动带来的危害，保障结构物的结构安全。
附图说明
18.图1是本发明实施例的结构物涡激振动抑制装置在无风状态下的俯视展开示意图。
19.图2是本发明实施例的结构物涡激振动抑制装置在无风状态下的侧视示意图。
20.图3是本发明实施例的结构物涡激振动抑制装置在横风状态下的俯视示意图。
21.图4是本发明实施例的结构物涡激振动抑制装置中，导流板的结构示意图。
22.图5是本发明实施例的结构物涡激振动抑制装置中，导流板导流片的结构示意图。
23.其中，附图标记说明如下：
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结构物
[0025]
1a
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第一侧缘
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1b
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第二侧缘
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导流板
[0028]
21
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导流片
[0029]
211
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骨架
[0030]
212
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覆盖层
具体实施方式
[0031]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
[0032]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]
在本发明的描述中，需要说明的是，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发明中的具体含义。
[0034]
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0035]
如图1至图5所示，本发明的结构物涡激振动抑制装置的一种实施例。本实施例的结构物涡激振动抑制装置用于抑制结构物1发生涡激振动，结构物1是指户外设施中具有较大长宽比、在风载荷的作用下容易发生涡激振动的细长结构物，包括大跨度桥梁、桥塔、拉索、主梁、高耸建筑物、吊机的长悬臂等。通常，结构物1沿纵向悬空跨设，结构物1具有沿横向相对的第一侧缘1a和第二侧缘1b。在本发明的描述中，纵向是指图1纸面的左右方向，横向是指图1纸面的上下方向，垂向是指垂直于图1纸面的方向(亦即图2纸面的上下方向)。
[0036]
参见图1和图2，本实施例的结构物涡激振动抑制装置包括悬挂在结构物1上的多个导流板2，多个导流板2在结构物1的第一侧缘1a处和第二侧缘1b处沿纵向依次排布，导流板2的上端可绕纵向转动地铰接在结构物1上，使得导流板2可转动地悬挂在结构物1上。导流板2与结构物1之间的铰接结构并不局限，例如可以采用销轴铰接。在无风状态下，参见图2，导流板2在自身重力作用下自然下垂。有横风吹过结构物1时，参见图3，横风风向如箭头a所指示，结构物1的第一侧缘1a和第二侧缘1b其中的一个为迎风侧(如第一侧缘1a)，且另一个为背风侧(如第二侧缘1b)，可转动地悬挂在结构物1第一侧缘1a和第二侧缘1b处的导流板2被横风吹动摆起，迎风侧(如第一侧缘1a)的导流板2摆起至结构物1的下表面处，背风侧(如第二侧缘1b)的导流板2则随横风飘起，由此改变了结构物1的气动形状，破坏了结构物1原有涡生成与脱落的气动性能，扰乱了结构物1的原有涡生成机制，能够抑制结构物1背风侧的涡脱落，从而抑制涡激振动的发生，降低风致涡激振动带来的危害，保障结构物1的结构安全。
[0037]
参见图1，本实施例中，优选地，位于同一侧缘处的相邻导流板2之间具有间隔，即，位于第一侧缘1a处的多个导流板2中，相邻导流板2之间具有间隔；位于第二侧缘1b处的多个导流板2中，相邻导流板2之间具有间隔。由此可保证单个导流板2随横风摆动的活动自由度，使得各导流板2之间互不干涉。
[0038]
参见图1，本实施例中，优选地，位于同一侧缘处的多个导流板2沿纵向等间隔布置。即，位于第一侧缘1a处的多个导流板2沿纵向等间隔布置；位于第二侧缘1b处的多个导流板2沿纵向等间隔布置。将设于结构物1同一侧缘处的多个导流板2沿纵向均匀等间隔排布，有利于对结构物1背风侧的涡脱落起到更好的抑制效果。
[0039]
本实施例中，相邻导流板2之间的间隔距离可以视安装施工便利性而定。较佳地，位于同一侧缘处的相邻导流板2之间的间隔距离不超过导流板2的垂向尺寸，即，位于第一侧缘1a处的多个导流板2中，相邻导流板2之间的间隔距离不超过导流板2的垂向尺寸；位于第二侧缘1b处的多个导流板2中，相邻导流板2之间的间隔距离不超过导流板2的垂向尺寸。导流板2的垂向尺寸是指导流板2呈自然下垂时，导流板2沿垂向的延伸尺寸，该尺寸亦为导流板2的长度。
[0040]
本实施例中，多个导流板2在结构物1的第一侧缘1a处和第二侧缘1b处沿纵向的布置优选覆盖结构物1纵向上悬空的部分，以保证导流板2能够对结构物1的涡激振动起到有效、充分的抑制效果。
[0041]
本实施例中，优选地，导流板2设于第一侧缘1a和第二侧缘1b的下表面，有利于导流板2随横风自由摆动。
[0042]
参见图4，本实施例中，优选地，导流板2包括多个沿垂向依次相连的导流片21，相邻导流片21之间相铰接，使相邻导流片21可以绕纵向发生相对转动，由此使得导流板2形成为一个可以摆动的类似鱼鳍或鸟类翅膀的柔性结构，更容易随风摇摆。相邻导流片21之间的铰接结构并不局限，例如可以采用合页铰接。单个导流板2包括的导流片21的数量并不局限，可以视需要的单个导流板2的长度、导流片21的长度而定。
[0043]
较佳地，导流片21外形整体呈矩形，可便于各导流片21的相互连接，并可使得多个导流片21沿垂向依次相连形成的导流板2具有较好的结构完整性。为了安装、加工建造的需要，可以对导流片21的局部进行调整，如增加倒角等。
[0044]
参见图5，本实施例中，优选地，导流片21包括骨架211和覆盖层212，覆盖层212包覆骨架211。骨架211采用具有一定强度和刚度的材料制成，为导流片21提供结构强度。覆盖层212采用较软的轻质材料(例如软塑料膜、塑料布、玻璃钢等)制成，覆盖层212包覆骨架211，形成片状的导流片21。由此，可以减小导流片21的结构重量和成本，也就减小了导流板2的结构重量，降低成本的同时，使得导流板2在随风飘起的过程中更加容易随风摇摆抖动起来。此外，还可以通过在覆盖层212中添加抗老化功能母料来提高导流片21在自然环境中的耐久性，增加导流板2使用寿命。
[0045]
本实施例中，优选地，导流板2的垂向尺寸(即导流板2的长度)与结构物1的横向尺寸同一量级。视可行的安装空间，导流板2的垂向尺寸可以酌情缩短至结构物1的横向尺寸的几分之一，较佳地，导流板2的垂向尺寸不小于结构物1的横向尺寸的六分之一。
[0046]
本实施例的结构物涡激振动抑制装置实施成本低，可行可靠性良好，并且无需对已建成的结构物1本体结构进行改造，只需将导流板2加装到结构物1沿横向相对的两侧缘处，即可通过导流板2有效抑制结构物1的涡激振动；对于新建结构物1，采用本实施例的结构物涡激振动抑制装置，就可以有效改善结构物1的气动性能，从而有效抑制结构物1涡激振动，对结构物1整体结构设计几乎没有太多影响，增加的费用很低，可以降低施工难度和成本。
[0047]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。