一种桥梁颤振抑制装置的制作方法

本实用新型涉及桥梁气动装置技术领域，特别涉及一种桥梁颤振抑制装置。

背景技术：

桥梁颤振是一种毁坏性的发散振动，主要是由于振动结构能够在流动的空气中不断吸收能量，而该能量又大于结构的阻尼在振动中所耗散的能量，其表现为流场与振动结构之间的相互作用，引起振动结构扭转振幅不断增大，直至风毁。

随着桥梁结构跨度的增大，其对风的作用更加敏感，存在因发生颤振而出现动力失稳的可能性，因此，抗风性能尤其是颤振性能往往是控制大跨度桥梁(跨度大于或等于100m)设计的关键性因素之一。

由于桥梁在设计使用年限内，在桥位所在区域可能出现的最大风速下，结构都不应发生毁坏性的发散振动，非破坏性风致振动的振幅应满足行车安全、结构疲劳和行车舒适度的要求，而现有技术中的气动装置通常根据历史来流风特性进行设计安装，普适性较差，无法根据桥梁实际运营情况进行调整，气候变化多样且无常，不及时调整，甚至会加大颤振幅度，对结构安全性产生严重影响。故急需提供一种具有可靠性能的桥梁颤振抑制装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有的桥梁颤振抑制装置普适性较差，无法根据桥梁实际运营情况进行调整的上述不足，提供一种桥梁颤振抑制装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种桥梁颤振抑制装置，包含稳定板，所述稳定板设于桥梁宽度方向的中部，所述稳定板沿顺桥向设置，所述稳定板的宽度方向沿竖向设置，所述通槽的宽度适配所述稳定板的厚度，所述桥梁的两侧设有风速仪，所述风速仪用于采集来流风特性数据，所述稳定板能够升降。

采用本实用新型所述的一种桥梁颤振抑制装置，在桥梁宽度方向的中部设有通槽，所述稳定板连接于所述通槽中，避免升降的稳定板影响行车，便于车道布置，所述风速仪设于桥梁的两侧，用于采集桥梁两侧的来流的数据，并不限于设于所述桥梁的两个侧壁，根据采集到的来流风特性，包括风速、风攻角，调整所述稳定板向上外伸和向下外伸的比例，即所述稳定板能够沿所述通槽升高使所述稳定板伸出桥梁上表面或沿所述通槽下降使所述稳定板伸出桥梁下表面，以改变桥梁上下表面附近的流场，进而提高桥梁在不同风特性情况下的颤振稳定性，扩大了上述颤振抑制装置在提高桥梁颤振稳定性方面的适用性，特别适用于风环境复杂的山区地形的桥梁工程，有效保证桥梁在实际运营过程中的安全性和稳定性，尤其适用于保障大跨度桥梁的颤振稳定性。

优选的，所述稳定板通过升降部件连接于梁体。

进一步优选的，所述升降部件包含液压装置或齿轮传动部件或缆绳吊装部件。

优选的，所述桥梁的桥面的两个外侧面对称设有所述风速仪。

优选的，所述稳定板的透风率为0-40％，所述稳定板侧面设有加劲肋。

即所述稳定板可采用不透风的平板结构，也可以采用如格栅、多孔板一类能够透风的结构。

优选的，所述稳定板包含若干个节段，所述风速仪沿所述桥梁的跨度方向均匀分布。

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，同时沿桥跨所述稳定板分为若干个节段的，根据对应位置的风速仪实测的数据，来调节所述稳定板的对应节段上升或下降。

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，所述控制系统根据所述风速仪采集的数据控制所述驱动系统带动所述稳定板升降。

优选的，所述稳定板的宽度适配所述桥梁的桥面顶面和所述桥梁的梁体底面的间距；或者所述稳定板的宽度适配所述桥梁的桥面顶面和所述桥梁的梁体上弦下缘节点板底面的间距。

便于保证所述稳定板在正常情况下，即无需进行颤振抑制作用时，能够收纳在所述桥梁对应区间中，避免对桥梁结构受力引起不利影响。

优选的，所述来流风特性数据包含风速数据和风攻角数据。

优选的，所述稳定板沿所述桥梁通长设置。

一种如上述任一所述的桥梁颤振抑制装置的使用方法，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来流的风速数据和风向数据达到预定阈值，升高或降低稳定板至预定位置。

采用本实用新型所述的一种桥梁颤振抑制装置的使用方法，能够有效根据桥梁附近的来流特性及时、有效的调节稳定板的位置，提高桥梁运营过程中在不同风特性情况下的颤振稳定性，有效保障桥梁使用的安全性，保证桥梁的使用寿命。

优选的，在步骤b中，当所述桥梁来流的风速数据和风向数据达到桥梁的颤振稳定性范围内后，所述稳定板升高或降低至所述稳定板顶面低于或等于所述桥梁的桥面顶面标高、底面高于或等于所述桥梁的梁体底面或梁体上弦下缘节点板底面标高。

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颤振抑制装置，根据采集到的来流风特性，包括风速、风攻角，使所述稳定板升高或降低，即调整所述稳定板向上和向下外伸的比例，以改变桥梁上下表面附近的流场，进而提高桥梁在不同风特性情况下的颤振稳定性，扩大了上述颤振抑制装置在提高桥梁颤振稳定性方面的适用性，特别适用于风环境复杂的山区地形及大跨度桥梁工程，有效保证桥梁在实际运营过程中的安全性和稳定性。

2、采用本实用新型所述的一种桥梁颤振抑制装置的使用方法，能够有效根据桥梁附近的来流特性及时、有效地调节稳定板的位置，提高桥梁运营过程中在不同风特性情况下的颤振稳定性，有效保障桥梁使用的安全性，保证桥梁的使用寿命。

附图说明：

图1为本实用新型所述的一种桥梁颤振抑制装置的结构示意图；

图2为图1中的抑制装置的调节状态一；

图3为图1中的抑制装置的调节状态二。

图中标记：1-稳定板，2-桥面，3-梁体。

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所示，本实用新型所述的一种桥梁颤振抑制装置，包含稳定板1，所述稳定板1设于桥梁宽度方向的中部，所述稳定板1沿顺桥向设置，所述稳定板1的宽度方向沿竖向设置，所述桥梁上设有竖向的通槽，所述通槽的宽度适配所述稳定板1的厚度，所述桥梁的两侧设有风速仪，并不限于设于所述桥梁的两个侧壁，优选的，所述桥梁的桥面2的两个外侧面对称设有所述风速仪(图中未示出)，便于安装、维修及更换，采集的数据也更加准确，所述风速仪用于采集来流风特性数据，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；所述稳定板1能够升降，即所述稳定板1能够沿所述通槽升高使所述稳定板1伸出桥梁上表面或沿所述通槽下降使所述稳定板1伸出桥梁下表面，通过调整所述稳定板1向上和向下外伸的比例，以改变桥梁上下表面附近的流场，进而提高桥梁在不同风特性情况下的颤振稳定性，扩大了上述颤振抑制装置在提高桥梁颤振稳定性方面的适用性，特别适用于风环境复杂的山区地形及大跨度桥梁工程，有效保证桥梁在实际运营过程中的安全性和稳定性。

具体的，如本实施例中的桁架桥，包含桥面2和桁架结构的梁体3，当然也适用于主梁结构为箱梁、t型梁的桥梁，所述梁体3的宽度中央设有竖直的所述通槽，所述通槽沿所述桥梁通长设置，行车道分别设于所述通槽的两侧，所述稳定板1设于所述通槽中，即所述稳定板1也沿所述桥梁通长设置，所述稳定板1的宽度适配所述桥面2顶面和梁体3上弦下缘节点板底面的间距；若所述主梁为箱梁、t型梁，则所述稳定板1的宽度适配所述桥面2顶面和梁体3底面的间距，便于保证所述稳定板1在正常情况下，即无需进行颤振抑制作用时，能够收纳在对应区域中，避免反而加剧了颤振效应，若所述桥面2上设有封闭的栏板时，则所述稳定板1的宽度适配收纳时能低于所述栏板顶面标高即可，向上伸出时也以超过所述栏板顶面为参考，若桁架桥未设置上弦下缘节点板，则所述稳定板1的宽度适配收纳时能高于上弦底面即可，向下伸出时也以超出所述上弦底面为参考。所述稳定板1的透风率为0-40％，即所述稳定板1可采用不透风的平板结构，也可以采用如格栅一类能够透风的结构，透风孔的形状不做限制，可采用圆形、多边形、条形，所述稳定板1侧面设有加劲肋，即加强所述稳定板1的抗风稳定性，所述稳定板1的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通过升降部件连接于所述梁体3，所述升降部件可采用液压装置或齿轮传动部件或缆绳吊装部件，以及其他现有的升降机构使所述稳定板1能够实现升高或降低。

优选的，所述稳定板1包含若干个节段，所述风速仪沿所述桥梁的跨度方向均匀分布，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，如分别设于桥梁跨度的1/4、1/2和3/4处，同时沿桥跨所述稳定板1分为若干个节段的，根据对应位置的风速仪实测的数据，来调节对应节段的上下升降。

优选的，还包含控制系统和驱动系统，如通过液压泵驱动液压油缸带动所述稳定板1升高或降低，所述控制系统包含plc控制器，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。

当风速仪测得来流瞬时风速达到颤振临界风速，或10秒平均风速达到颤振临界风速的80％时，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，如同步电机，带动所述稳定板1升降对应高度，其中，所述稳定板1能升高的最大高度根据稳定板1的宽度结合风洞试验或数值模拟对桥梁的抗风稳定性能来确定。

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来流的风速数据和风向数据达到预定阈值，升高或降低稳定板1至预定位置。

初始安装完成时，所述稳定板1顶面低于或等于桥面2顶面标高、底面高于或等于梁体3底面标高，如图1所示，所述稳定板1顶面与桥面2顶面齐平、底面与梁体3上弦下缘节点板底面适配，避免承受横风。

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，当所述桥梁的其中一侧来流的风速数据和风向数据达到预定阈值，如来流的瞬时风速数据为21.9m/s、风攻角为+5°，或10s平均风速数据为17.5m/s、风攻角为-+5°，根据对应的匹配关系，所述控制系统控制所述驱动系统带动所述稳定板1上升至伸出所述桥面2顶面达预定值，进一步增强对上表面漩涡的阻碍作用，减小对下表面漩涡的阻碍作用，扰乱上下表面漩涡的协同运动，避免漩涡对桥梁造成的周期力作用，如图2所示；如来流的瞬时风速数据为40.5m/s、风攻角为-5°，或10s平均风速数据为32.4m/s、风攻角为-5°，所述控制系统控制所述驱动系统带动所述稳定板1下降至伸出所述梁体3上弦下缘节点板底面达预定值，如图3所示。

当所述风速仪采集的数据对应的匹配关系为属于所述桥梁颤振稳定性范围内后，如来流的10s平均风速数据为15m/s、风攻角为-6°，所述稳定板1上升回到如图1所示的初始状态。

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。