专利名称：适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器的制作方法
技术领域：
本发明涉及桥梁体系技术领域，特别涉及一种适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器。
背景技术：
随着跨径的增大，大跨度斜拉桥越来越柔，使得斜拉桥很容易受到各种外界因素的激励而发生振动。而斜拉索更是因为刚度小，质量轻，阻尼低的特点，很容易发生振动。并且随着斜拉桥跨径的不断增大，拉索也越来越长，拉索的振动问题也日益突出。斜拉索由空气动力不稳定引起的风致振动和由结构相互作用引起的参数振动问题也日益突出。其中拉索的风雨激振问题是目前已知拉索振动中振幅最大，灾害最严重的一种振动。当拉索发生风雨激振时，拉索上下表面各有一条雨水形成的水线，沿倾斜的拉索向下流动，并随着拉索的振动在拉索表面震荡。为了避免斜拉索的振动对斜拉桥的损伤，现在一般采取的拉索振动方法主要有以下三种:拉索的气动控制法、拉索的阻尼减振法和拉索的动力特性法。拉索的气动控制法主要通过改变拉索的截面形状及对拉索进行特殊处理来改善拉索在风雨作用下的气动特性。拉索的阻尼减振法是一种通过在拉索上附加阻尼器来提高拉索结构阻尼的减振方法。拉索的动力特性法是采用辅助索将不同的拉索联结，将长索改变为短索，改变拉索的动力特性，从而控制拉索的风致振动。从现在工程中应用比较广泛的几种阻尼器来看，高阻尼橡胶阻尼器能够提供的阻尼值有限，且对于低阶振型可能达不到优化设计要求的阻尼值；油压阻尼器和粘性剪切材料阻尼器的最大的缺点是其性能的温度依从性大，而且油耗材料的耐久性也不是很令人满意；摩擦性阻尼器虽然不受温度影响容易调节，但是小振幅时阻尼不能工作，可能不利于拉索的疲劳损伤，其材料的离散特性也会造成阻尼性能的不稳定定；磁流变阻尼器是以智能材料制成的可调参数阻尼器，是一种新技术具有很多优点，但是其价格相对也比较昂贵等。在以上介绍的阻尼器，无论采取哪种形式的阻尼器，都会有一个共同的作用就是减震器的位置离拉索锚固点比较近，尽管能有效改善锚固点处因风致振动引起的破坏，但对拉索中部振幅的减缓尚不理想，特别是大跨度斜拉桥的长索更是如此，因此在大跨度的斜拉桥中，总是要依赖几种措施来综合考虑，从桥梁美观的角度来看，安装以上所述阻尼器也是不美观的，需要结合拉索气动措施来解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，既能发挥气动措施的优点，又能提高斜拉索的阻尼。为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，该阻尼器紧密缠绕在斜拉索上，包括保护套、金属编织层、舱室隔板和封闭在舱室内的颗粒，由金属编织层构成的绳索型空腔，舱室隔板将空腔分割成若干个小舱室，在每个小舱室中均匀地分布着不同粒径的颗粒，在整个绳索型空腔的外侧包裹保护套。所述绳索型空腔为封闭圆形结构，以减小拉索的阻力。所述金属编织层的材料为金属软管，如不锈钢、铜等。为了加强其吸能性能，金属软管内可加一层耐磨橡胶。所述舱室隔板的材料为金属软管，或为橡胶材料。舱室隔板的数目视所需舱室长度而定，为了使豆荚雨线型阻尼器效果发挥良好，舱室长度不宜过长。而且，舱室隔板不能让舱室内的颗粒通过，保证颗粒的原始分布。所述颗粒的形状为不规则，颗粒粒径也应该分为几个等级，颗粒的数量占每个小舱室的50%-90%。所述保护套采用耐磨、耐腐蚀的材料。本发明的优越功效在于:
1)采用增加斜拉索内阻尼的思想，通过豆荚雨线型阻尼器内颗粒的运动、颗粒之间的碰撞和摩擦、颗粒与舱室壁的碰撞和摩擦等形式消耗拉索振动的能量，起到拉索减振的目的，与现有的阻尼器相比，其有技术简单，价格便宜等优点；
2)本发明是紧密缠绕在拉索上的，起到破坏拉索雨线的目的，有效减少了拉索风雨振动，同时增加拉索内阻尼，减少了其他形式的振动。与现有阻尼器相比，是多重阻尼效果的叠加，而不像现有阻尼器比较单一，这样有利于节省空间；
3)从桥梁景观角度来看，本发明就像一条细线缠绕在锁上，对桥梁美观没有多大影响，而现有阻尼器对桥梁景观的影响比较大；
4)现有阻尼器需要安装支架，限制了阻尼器的安装高度，减弱了阻尼器的减振效果。本发明不需要支架，可以安装在整个高度，对拉索的减振更有利；
5)本发明构造简单，不会产生现有阻尼器的一些弊端，例如油压阻尼器的漏油问题，摩擦阻尼器小振幅不工作的问题。
图1为本发明豆荚雨线型阻尼器的横断面 图2为本发明豆荚雨线型阻尼器的纵断面 图3为单根豆荚雨线型阻尼器应用于斜拉索上的立面 图4为两根豆荚雨线型阻尼器应用于斜拉索上的立面 图中标号说明
I 一保护套；2—金属编织层；
3一舱室隔板；4一颗粒；
5—豆荚型阻尼器；6—斜拉索。
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，本发明提供了一种适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，该阻尼器紧密缠绕在斜拉索6上，包括保护套1、金属编织层2、舱室隔板3和封闭在舱室内的颗粒4，金属编织层2构成绳索型空腔，舱室隔板3将空腔分割成若干个小舱室，在每个小舱室中均匀地分布着不同粒径的颗粒4，在整个空腔外侧包裹保护套I。
金属编织层2采用柔软、耐磨和吸能良好的材料，利于弯曲缠绕，能够紧密的与斜拉索6接触，其直径不宜过大，根据需要减振斜拉索6的直径来确定。整个金属编织层2是一个封闭圆形结构，
舱室隔板3可以采用与金属编织层2，或者与橡胶材料一致的材料制成，舱室隔板3的数目视所需舱室长度而定，为了使豆荚雨线型阻尼器效果发挥良好，舱室长度不宜过长。而且，舱室隔板3不能让舱室内的颗粒通过，保证颗粒的原始分布。舱室内颗粒4需要采用不规则的颗粒形状，颗粒数量占到每个小舱室的50%_90%，若已知拉索有显著的振型时，可以让颗粒在整个体系中不均匀分布，也就是说可以在需要控制的振型峰值附近的小舱室中多放些颗粒。根据拉索振动的特性来考虑颗粒粒径的分布比例，不同粒径的颗粒是为了保证在不同振动下都能使颗粒运动起来，起到消能作用，为了使舱室内的颗粒保证分散而不至于板结，可以在颗粒中间掺一些干燥剂。颗粒的材料应该是耐磨、密度大、粗糙度大的材料，例如碳化钨、铁屑、钢球等。最外层的保护套I主要是为了保护豆荚雨线型阻尼器不会发生腐蚀、老化等问题，其材料要求柔软、耐磨、耐腐蚀、耐老化等。可以选用PE软管、HDPE软管等与斜拉索护套相同的材料，这也可以保证豆荚雨线型阻尼器在安装时牢固且方便。豆荚雨线型阻尼器的直径根据斜拉索6的直径选择确定，确定豆荚雨线型阻尼器直径之后，确定各结构层的厚度，原则是让空腔的直径尽可能大一些，这样有利于储存较多的颗粒4，阻尼效果更佳显著。如图3所示，为一根豆荚雨线型阻尼器5和一根需要减振的斜拉索6，将豆荚雨线型阻尼器5通过专用胶水按一定螺距缠绕在整根斜拉索6上，当斜拉索6发生振动时，豆荚雨线型阻尼器5内的颗粒会随之运动，颗粒与颗粒之间的碰撞、颗粒与主系统之间的摩擦以及装置本身质量的运动等会消耗拉索振动的能量。当在下雨的时候，因为豆荚雨线型阻尼器5是螺旋缠绕在斜拉索6上的，使得斜拉索6上不能形成水线，由此破坏了产生风雨激振的条件，避免了此状况下的不利振动。当一根豆荚型阻尼器不能满足减振的要求时，也可以在同一根斜拉索6上安装两个相同的豆荚雨线型阻尼器5。如图4所示，包括两根相同的豆荚雨线型阻尼器5，还有一根待减振的斜拉索6，工作机理如安装单根阻尼器时一样。具体做法是让两个豆荚雨线型阻尼器5初始位置相差180°按相同的方向和螺距通过专用胶水按一定螺距缠绕在整根斜拉索6上。
权利要求
1.一种适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，其特征在于:该阻尼器紧密缠绕在斜拉索上，包括保护套、金属编织层、舱室隔板和封闭在舱室内的颗粒，由金属编织层构成的绳索型空腔，舱室隔板将空腔分割成若干个小舱室，在每个小舱室中均匀地分布着不同粒径的颗粒，在整个绳索型空腔的外侧包裹保护套。
2.根据权利要求1所述的适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，其特征在于:所述绳索型空腔为封闭圆形结构。
3.根据权利要求1所述的适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，其特征在于:所述金属编织层的材料为金属软管。
4.根据权利要求3所述的适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，其特征在于:所述金属软管内加一层耐磨橡胶。
5.根据权利要求1所述的适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，其特征在于:所述舱室隔板的材料为金属软管，或为橡胶材料。
6.根据权利要求1所述的适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，其特征在于:所述颗粒的形状为不规则，颗粒的数量占每个小舱室的50%-90%。
7.根据权利要求1所述的适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，其特征在于:所述保护套采用耐磨、耐腐蚀的材料。
全文摘要
本发明公开一种适用于斜拉索的豆荚雨线型阻尼器，该阻尼器紧密缠绕在斜拉索上，包括保护套、金属编织层、舱室隔板和封闭在舱室内的颗粒，由金属编织层构成的绳索型空腔，舱室隔板将空腔分割成若干个小舱室，在每个小舱室中均匀地分布着不同粒径的颗粒，在整个绳索型空腔的外侧包裹保护套。本发明的优点是通过豆荚雨线型阻尼器内颗粒的运动、颗粒之间的碰撞和摩擦、颗粒与舱室壁的碰撞和摩擦等形式消耗拉索振动的能量，起到拉索减振的目的；因是紧密缠绕在拉索上的，起到破坏拉索雨线的目的，有效减少了拉索风雨振动，同时增加拉索内阻尼，减少了其他形式的振动。
文档编号E01D19/16GK103161125SQ20131007276
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, 徐斌, 巩煚鑫, 孙利民 申请人:同济大学