一种桥梁风屏障装置的制作方法

本实用新型涉及桥梁抗风技术领域，特别涉及一种桥梁风屏障装置。

背景技术：

随着桥梁工程数量的不断增多、桥梁跨度的逐渐增大，使得风致行车安全问题日益突出，若桥址处的风环境恶劣，行驶中的汽车、列车在强风作用下很容易发生侧滑、翻车等交通事故，若强风下禁止车辆通行或列车停运也会造成极大的经济损失，因此，强风作用下行车安全成为不可避免的问题。

现有的风屏障多以透风率固定、安装位置固定的实体屏障为主，仅用于保障桥面行车的安全性与舒适性。然而设置于桥面两侧的风屏障对桥面附近流场也可能存在明显影响，合理改变风屏障与桥梁的相对位置或相对角度，可显著改善桥梁结构的抗风安全性，但现有固定风屏障无法体现这一优势。为了充分发挥风屏障既能保障桥上行车安全性，又能改善桥梁抗风稳定性的特点，急需提供一种桥梁风屏障装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有的风屏障作用单一，无法充分发挥其优势，甚至可能影响到桥梁结构的抗风安全性上述不足，提供一种桥梁风屏障装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种桥梁风屏障装置，包含两个挡板，两个所述挡板分别铰接于桥梁两侧，所述挡板沿顺桥向设置，所述挡板沿长度方向包含若干个节段，所述节段的透风率大于0，所述节段能够在所述桥梁对应侧面转动，所述桥梁的两侧分别设有若干个风速仪，所述风速仪用于采集来流风特性数据。

采用本实用新型所述的一种桥梁风屏障装置，在桥梁宽度方向的两侧分别设有挡板，有效降低桥面横风，保障桥面侧风行车安全性，避免限速、封桥等有碍交通顺畅的情况发生，所述挡板铰接连接于所述桥梁，所述挡板沿长度方向包含若干个节段，所述节段能够在所述桥梁对应侧面转动，根据所述桥梁两侧的若干个风速仪采集的数据，在桥梁存在因发生颤振而出现动力失稳的可能性时，还能通过转动使对应所述节段如沿水平方向或竖向向下设置，能够有效改变桥梁的气动外形，使来流分离扰乱，避免形成尺寸较大的漩涡，改善桥梁在不同来流条件下颤振性能，便于针对桥梁不同位置的来流情况调整屏障的设置情况，避免所述挡板整体移动的不便捷性和不科学性，有利于提高调节的时效性，便于灵活调节风荷载对桥梁和车辆产生的影响，确保桥梁和车辆运行安全，并且在检修桥下时，能够竖向向下设置，用于降低检修道和检修车轨道处的风速，保障检修人员和器械的安全，结构简单，功能多样，特别适于保障风环境复杂的山区地形的大跨度桥梁工程的安全性和稳定性。

优选的，所述挡板连接于所述桥梁的梁体上。

进一步优选的，所述梁体为箱梁，所述箱梁包含风嘴，所述挡板连接于对应侧的所述风嘴处。

采用上述设置方式，有利于突出流线型，改善了箱梁的钝体特性，能够引导来流沿箱梁顶面和底面运动，减弱了来流的分离程度，有效避免大尺度漩涡在箱梁前端生成，提高了箱梁的抗风稳定性，同时避免对箱梁本身风嘴改进带来的用钢量显著增大，造价大幅攀升。

优选的，所述桥梁的桥面的两侧面对称设有若干个所述风速仪，所述风速仪沿所述桥梁的跨度方向均匀分布。

进一步优选的，所述风速仪设于相邻两个所述节段之间。

当桥梁跨度较大时，沿桥跨方向的风呈现较强的非均匀性，根据桥梁跨度可设置不同个数的风速仪，采集数据准确，便于根据对应位置的风速仪实测的数据，来调节所述挡板的对应节段。

优选的，每个所述节段的透风率为20-70％，所述挡板侧面设有加劲肋。

优选的，所述挡板为平板结构、弧形板结构或蝶形板结构，所述挡板上的开孔形状为圆形、椭圆形或矩形。

优选的，所有所述节段的形状尺寸均相同，两侧的所述挡板的形状尺寸均相同。

优选的，还包含控制系统和驱动系统，所述控制系统包含plc控制器，所述控制系统能够根据所述风速仪采集的数据控制所述驱动系统带动所述挡板转动。

一种如上述任一所述的桥梁风屏障装置的使用方法，包含如下步骤：

a、风速仪采集桥梁两侧来流的风速数据和风向数据；

b、若所述桥梁的其中一侧对应位置的来流的风速数据和风向数据达到预定阈值，使对应侧的挡板的对应节段向下转动至预定位置。

采用本实用新型所述的一种桥梁风屏障装置的使用方法，作风屏障使用，有效减少因大风天气封桥、停运情况，确保行车安全，桥梁跨度较大时，沿桥跨方向的风呈现较强的非均匀性，当来流的风特性数据达到预定阈值，使得桥梁存在因发生颤振而出现动力失稳的可能性时，将对应侧的对应节段向下转动至预定位置，如沿水平方向或竖向向下设置，改善桥梁的气动外形，有效改善桥梁的抗风稳定性，有效保证桥梁的安全，调节灵活，能够在保障行车安全的同时兼顾桥梁安全，具有良好的应用前景。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、采用本实用新型所述的一种桥梁风屏障装置，有效降低桥面横风，保障桥面侧风行车安全性，避免限速、封桥等有碍交通顺畅的情况发生，在桥梁存在因发生颤振而出现动力失稳的可能性时，能够有效改变桥梁的气动外形，使来流分离扰乱，避免形成尺寸较大的漩涡，改善桥梁在不同来流条件下颤振性能，便于针对桥梁不同位置的来流情况调整屏障的设置情况，避免所述挡板整体移动的不便捷性和不科学性，有利于提高调节的时效性，便于灵活调节风荷载对桥梁和车辆产生的影响，确保桥梁和车辆运行安全，并且在检修桥下时，能够竖向向下设置，用于降低检修道和检修车轨道处的风速，保障检修人员和器械的安全，结构简单，功能多样，特别适于保障风环境复杂的山区地形的大跨度桥梁工程的安全性和稳定性。

2、采用本实用新型所述的一种桥梁风屏障装置的使用方法，有效改善桥梁的抗风稳定性，有效保证桥梁的安全，调节灵活，能够在保障行车安全的同时兼顾桥梁安全，具有良好的应用前景。

附图说明：

图1为本实用新型所述的一种桥梁风屏障装置的结构示意图；

图2为实施例1中的挡板的结构示意图；

图3为图1中的风屏障装置的调节状态一；

图4为图1中的风屏障装置的调节状态二。

图中标记：1-挡板，2-梁体，3-风嘴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例1

如图1-2所示，本实用新型所述的一种桥梁风屏障装置，包含两个挡板1，两个所述挡板1分别铰接于桥梁的梁体2两侧，如本实施例，所述梁体2为箱梁，所述箱梁包含风嘴3，所述挡板1连接于对应侧的所述风嘴3处，如在所述风嘴3处设有外凸的安装槽，每个所述节段的转轴分别转动连接于相邻两个所述安装槽，所述挡板1沿顺桥向设置，所述挡板1沿长度方向包含若干个节段，每个所述节段的透风率均大于0，优选的，透风率为20-70％，所述挡板1可以为平板结构、弧形板结构或蝶形板结构，所述挡板1上的开孔形状可以为圆形、椭圆形或矩形，所有所述开孔均匀分布，形状、尺寸均相同，每个所述节段的透风率相同，如本实施例中，如图2所示，每个所述节段为平板结构，所有所述开孔均为圆形；若采用弧形板结构或蝶形板结构，所述挡板竖直向上时凸面朝向桥梁外侧，所述挡板1的形状尺寸及透风率根据风洞试验或数值模拟对桥梁的抗风稳定性能来确定，所述稳定板1侧面设有加劲肋(图中未示出)，所述节段能够在所述桥梁对应侧面转动，当转动至竖直方向，可通过设置限位部件或外力控制防止其继续转动，所述桥梁的两侧分别设有若干个风速仪(图中未示出)，所述风速仪包含若干个，沿所述桥梁的跨度方向均匀分布，设于相邻两个所述节段之间，所述风速仪用于采集来流风特性数据，本装置也适用于其他桥梁，如主梁为桁架梁、t型梁。

本装置能够有效降低桥面横风，保障桥面侧风行车安全性，避免限速、封桥等有碍交通顺畅的情况发生，根据所述桥梁两侧的若干个风速仪采集的数据，在桥梁存在因发生颤振而出现动力失稳的可能性时，还能通过转动使对应所述节段如沿水平方向或竖向向下设置，能够有效改变桥梁的气动外形，使来流分离扰乱，避免形成尺寸较大的漩涡，改善桥梁在不同来流条件下颤振性能，便于针对桥梁不同位置的来流情况调整屏障的设置情况，避免所述挡板整体移动的不便捷性和不科学性，有利于提高调节的时效性，便于灵活调节风荷载对桥梁和车辆产生的影响，确保桥梁和车辆运行安全，并且在检修桥下时，能够竖向向下设置，用于降低检修道和检修车轨道处的风速，保障检修人员和器械的安全，结构简单，功能多样，特别适于保障风环境复杂的山区地形的大跨度桥梁工程的安全性和稳定性。

具体的，如所述风速仪可采用型号为sat-900的三维超声风速仪，能够采集风速信息和风攻角信息，以此来调节对应的所述节段，所述风速仪设于相邻两个所述节段之间，避免被遮挡影响采集。

优选的，还包含控制系统和驱动系统，所述控制系统包含plc控制器，所述驱动系统可采用如液压装置、气动装置、电动装置，所述控制系统能够根据所述风速仪采集的数据控制所述驱动系统带动所述挡板1转动，如所述控制系统根据所述风速仪采集的数据控制液压泵带动液压油缸驱动对应侧所述挡板1的对应节段转动，便于及时、有效、有针对的调整桥梁的气动外形，以保证抗风稳定性，利于节能环保。

事先通过cfd数值模拟或者风洞试验，得到在不同来流风向、风速时所述桥梁的抗风稳定性，并将这种对应关系存储在所述plc控制器中，如根据cfd数值模拟或者风洞试验得到的对应匹配关系如下表所示，其中未列出风攻角按表中数据线性插值计算。

其中，上表中的[vcr]为颤振检验风速，等于桥梁设计风速乘以安全系数，安全系数由规范给出，当颤振临界风速大于颤振检验风速，表明桥梁在上述对应风攻角情况下，不需要设置优化措施即可保证自身良好的颤振稳定性能。

表中的10秒平均风速取颤振临界风速的80％，其中10秒也可以替换为5秒、8秒、12秒、15秒，不超过30秒，颤振临界风速的80％也可以替换为75％、82％、85％、90％，不超过95％，所述风速仪和plc控制器通过串口通信，所述风速仪将实时采集的来流风速、风向数据传输至所述plc控制器中，所述控制器根据所述风速仪采集的数据结合上表中的对应关系进行匹配，控制所述驱动系统，带动所述挡板1的对应节段转动至对应位置。

具体使用方法如下：

a、风速仪采集桥梁两侧来流的风速数据和风向数据；

b、若所述桥梁的其中一侧对应位置的来流的风速数据和风向数据达到预定阈值，使对应侧的挡板1的对应节段向下转动至预定位置。

初始安装完成时，所述挡板1如图1所示，作为风屏障，有效降低桥面横风，保障桥面侧风行车安全性。

所述风速仪实时进行来流的风速数据和风向数据采集，根据自然规律，通常桥梁两侧不会同时出现大风，即同一时刻或同一时段只有一侧迎风，将所述来流的风速数据和风向数据与控制系统中的对应关系进行匹配。

如图3所示，若所述风速仪采集到所述桥梁的左侧某段跨度来流的瞬时风速数据为33.6m/s、风攻角为+5°，或10s平均风速数据26.9m/s、风攻角为+5°，所述控制系统控制所述驱动系统带动左侧所述挡板1的对应节段向下转动至水平方向，左侧的其余所述节段和右侧的所述挡板1继续保持风屏障状态；若上述位置的来流的25.7m/s、风攻角为+3°，或10s平均风速数据为26.9m/s、风攻角为-2°，所述控制系统控制所述驱动系统带动对应所述节段，回到图1所示的状态。

当需要检修桥下时，所述控制系统控制所述驱动系统带动两侧的所述挡板1检修段内所述节段分别向下转动，如至竖直向下设置，如图4所示，可以降低检修道和检修车轨道处的风速，保障检修人员和器械的安全。若检修进行时，所述风速仪采集到所述桥梁检修段内来流的瞬时风速数据为30.9m/s、风攻角为+7°，或10s平均风速数据为24.7m/s、风攻角为+7°，所述控制系统控制所述驱动系统带动对应侧所述挡板1的对应节段转动至水平方向，以保障桥梁颤振稳定性能，避免桥梁发生发散性振动甚至风毁事故。

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。