无根型拉索阻尼器的制作方法

专利名称：无根型拉索阻尼器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装于桥梁缆索上的无根型阻尼器，属于结构工程抗风技术领域。
背景技术：
风是对人类危害最大的自然灾害之一。大跨度桥梁结构柔性大、阻尼小且质量轻，使得结构对风的敏感程度越来越高。其中尤其是索承重大跨桥梁的拉索构件，极易在风的激励下，产生以下几种典型的风致振动:
(1)卡门涡激共振:当风流经圆形的拉索时，在其尾流中将出现交替脱落的旋涡。当拉索的卡门涡脱落的频率接近索横风向振动的某阶固有频率时，将激起拉索该阶频率的横风向振动；
(2)尾流驰振:当拉索在来流风方向前后排列时，在前排拉索的尾流区形成一个不稳定驰振区，由于前后拉索的固有频率相近，如果后排拉索位于驰振区内，其振幅就会不断加大，直至达到一个稳态大振幅的极限环；
(3)结冰索的驰振:索表面结冰而形成驰振不稳定气动外形，引发拉索驰振，它与结冰电缆的驰振机理相同；
(4)风雨激振:风雨激振是指在风雨共同作用下，倾斜拉索发生的低频率、大幅度的振动。迄今为止，在拉索上附加耗能减振装置仍然是索承重大跨桥梁拉索振动控制的主要手段。就目前而言，实际上拉索采用的防止或抑制拉索风致振动的方法有以下3种:
(1)增加拉索结构低阶振动模态的阻尼，从而有效地抑制拉索的振动；具体措施是附加拉索减振阻尼器；
(2)增加拉索的刚度从而提高拉索的振动频率，避免低频率的风致拉索振动；具体措施是将拉索之间用辅助索相互连接，形成一个索网体系；
(3)改变拉索的光滑表面形状；具体措施是在拉索表面开设凹槽或打凹孔等，以防止雨线的形成，同时改善拉索表面的气动力特性。采用附加拉索减振阻尼器的方法相对目前的技术理论条件而言较经济、简单且有效，从而采用附加拉索减振阻尼器的方法得到了广泛的应用。目前，虽然对拉索的风雨激振现象的机理仍在研究之中，但是，结构工程师已经知道:只要将拉索低阶振动模态的对数衰减率增加到0.02-0.03时，即可有效地防止拉索风雨激振的发生。拉索减振阻尼器设计理论及其装置开发经历了多年的发展。根据已有研究，对于短拉索，附加拉索减振阻尼器时拉索所能获得的最大模态阻尼比，其中，
「d =>为粘性阻尼器位置参数，为阻尼器安装点与拉索和主梁锚固点之间的距离，L为jLx>|,
拉索锚固点之间的距离。显然，阻尼器安装位置对于拉索减震效果具有显著影响。但实际上，由于考虑到美观及制作工艺等诸多因素，阻尼器的安装位置不可能太高，即被动减振阻尼器所能获得的最大阻尼比与其可行的安装高度是矛盾的。目前在桥梁缆索振动控制方面较为常见的阻尼器主要有:高阻尼橡胶阻尼器、油压阻尼器、粘性剪切型阻尼器。而这几种阻尼器都属于有根型阻尼器，由于其安装高度的制约，限制了阻尼器控制拉索振动的能力。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种不受制于安装高度的、可在拉索任意位置安装的无根型拉索阻尼器。为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种无根型拉索阻尼器，该阻尼器的左右舱室被纵向隔板与环向隔板分隔成若干个子舱室，子舱室中填充阻尼颗粒，左右舱室的顶面和底面由上、下两个横向隔板密封，左右密封舱室通过卡槽连接组成一个完整的阻尼器。所述多个阻尼器通过连接螺栓进行串联。该阻尼器通过舱室内部阻尼颗粒的在拉索振动时的碰撞、摩擦耗能来实现对振动的控制。由于该耗能机制是由阻尼颗粒自身以及颗粒与舱室壁之间的相互作用控制振动，因此它有别于传统阻尼器需要一个支点提供反力以对抗拉索振动的方式，能够摆脱阻尼器安装高度的限制，在振动控制所需要的任意位置处布置。此外，通过对舱室内阻尼颗粒填充状况的调整，以及对阻尼器个数的改变，可以灵活地改变阻尼的大小。所述颗粒为球形、椭球形或空间多面体的碳化钴小粒径颗粒。所述左右舱室、纵向隔板、环向隔板和横向隔板的材料为聚氯乙烯。本发明的优越功效在于:该阻尼器可以安置在拉索的任意位置处，其优点在于摆脱了安装高度的束缚，可以根据需要对拉索振动进行更充分的控制。同时，它不会出现诸如油压型阻尼器的漏油问题。


图1为本发明的结构示意图2为本发明左舱室的立面图3为图2的俯视图4为本发明右舱室的立面图5为图4的俯视图6为本发明阻尼颗粒3填充的示意图7为本发明安装在拉索上的结构示意图中标号说明
I—左舱室；2—右舱室；
3一阻尼颗粒；4一纵向隔板；
5—环向隔板；6—横向隔板；
7—连接螺栓；8—中心弹性套筒；
9 一拉索。
具体实施例方式请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。如图1和图2所示，本发明提供了一种无根型拉索阻尼器，该阻尼器的左舱室I和右舱室2被纵向隔板4与环向隔板5分隔成若干个子舱室，子舱室中填充阻尼颗粒3，左舱室I和右舱室2的顶面和底面由上、下两个横向隔板6密封，左舱室I和右舱室2室通过卡槽连接组成一个完整的阻尼器。在不同小舱室内放入阻尼颗粒3，阻尼颗粒3的填充数量应当保证阻尼颗粒3的充分运动并根据实际需要进行确定。在填充完阻尼颗粒3后，用横向隔板6的一片通过聚氯乙烯连接工艺将开口封闭，构成阻尼器。阻尼器安装于斜拉索9上时，需要先在布设位置处加装中心弹性套筒8，为橡胶套筒，在中心弹性套筒8的外侧通过对齐滑移两幅舱室卡口的方式将阻尼器安装于所需位置。为保证拉索、弹性套筒8和阻尼器结合的紧密，密封的舱室1、2紧压在弹性套筒上，弹性套筒8的内径应当稍小于拉索9外径，弹性套筒8的外径应当稍大于阻尼器内径。各个阻尼器单元根据实际需要可通过连接螺栓进行串联，串联的个数可以根据实际需要决定。
权利要求
1.一种无根型拉索阻尼器，其特征在于:该阻尼器的左右舱室被纵向隔板与环向隔板分隔成若干个子舱室，子舱室中填充阻尼颗粒，左右舱室的顶面和底面由上、下两个横向隔板密封，左右密封舱室通过卡槽连接组成一个完整的阻尼器。
2.根据权利要求1所述的无根型拉索阻尼器，其特征在于:所述多个阻尼器通过连接螺检进行串联。
3.根据权利要求1所述的无根型拉索阻尼器，其特征在于:所述颗粒为球形、椭球形或空间多面体的碳化钴小粒径颗粒。
4.根据权利要求1所述的无根型拉索阻尼器，其特征在于:所述左右舱室、纵向隔板、环向隔板和横向隔板的材料为聚氯乙烯。
全文摘要
本发明提供了一种无根型拉索阻尼器，该阻尼器的左右舱室被纵向隔板与环向隔板分隔成若干个子舱室，子舱室中填充阻尼颗粒，左右舱室的顶面和底面由上、下两个横向隔板密封，左右密封舱室通过卡槽连接组成一个完整的阻尼器。本发明的优点是该阻尼器可以安置在拉索的任意位置处，其优点在于摆脱了安装高度的束缚，可以根据需要对拉索振动进行更充分的控制。
文档编号E01D19/16GK103161124SQ20131007269
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者淡丹辉, 巩煚鑫, 陈祖贺, 孙利民 申请人:同济大学