一种用于控制大跨桥梁主梁涡激振动的阻尼减振装置的制作方法

1.本申请涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种用于控制大跨桥梁主梁涡激振动的阻尼减振装置。


背景技术：

2.近年来，大跨度桥梁涡激振动频发，仅在2020年半年内，鹦鹉洲长江大桥、虎门大桥、舟山西堠门大桥相继发生风致涡激振动。其中，虎门大桥因涡激振动从交通管制到恢复交通共持续10天时间，对城市交通正常运营影响很大。虽然涡激共振属于限幅振动，其不会引起结构的倒塌，但是如果振动幅度过大，会引起行人和车辆驾驶员的心理不适；另外，长期涡激振动也会引起结构的疲劳损伤。因此，大跨度桥梁涡激振动控制备受业界关注。
3.针对涡激共振的表现形式来说，它是一种带有自激性质的强迫振动。主要有5方面特征：(1)是一种较低风速下发生的有限振幅振动，并具有低频性；(2)只在某一风速区间内发生；(3)最大振幅对阻尼有很大的依赖性；(4)涡激响应对断面形状的微小变化很敏感；(5)涡激振动可以激起弯曲振动，也可以激起扭转振动。根据涡激振动的表现形式可知，涡激共振振幅对阻尼具有敏感性，因此，可以通过增大结构的阻尼来抑制涡激振动。
4.现有技术中，有采用放大装置进行耗散的方法，该放大装置主要包括阻尼器、刚臂和第二刚臂三部分，这三部分通过球形铰相连；其次，阻尼器与支柱、刚臂与主梁顶部以及第二刚臂与主梁底部均进行球铰固结。此装置虽然可以将桥梁的结构位移传递并放大至阻尼器处提高阻尼器的耗能效率，但是一方面其阻尼器球铰固结于横梁立柱上，而立柱构造在一般大跨度桥梁中不常见，因此其适用的桥梁结构形式有限；另一方面，通过刚性杆来实现位移放大功能，导致杆件截面过大，连接构造比较复杂。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种用于控制大跨桥梁主梁涡激振动的阻尼减振装置，该装置构造简单，连接可靠，可以适用于多种结构的桥梁。
6.为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：一种用于控制大跨桥梁主梁涡激振动的阻尼减振装置，所述阻尼减振装置有至少两组，对称设置在桥梁两侧，所述阻尼减振装置包括：
7.刚臂，其横桥向设置在桥梁墩柱上，并且一端和桥梁墩柱铰接；
8.黏滞阻尼器，其一端铰接在桥梁墩柱上，另一端和刚臂铰接，并且黏滞阻尼器和刚臂不共线；
9.连接装置，其设置在桥梁主梁和刚臂之间，将桥梁主梁和刚臂连接。
10.优选的，所述黏滞阻尼器和刚臂的连接处还设置有配重块。
11.优选的，所述配重块每个侧面均设置有耳板，所述黏滞阻尼器和刚臂分别通过不同耳板与配重块铰接。
12.优选的，所述刚臂采用钢桁架结构。
13.优选的，所述连接装置为若干根钢索，钢索一端连接主梁，另一端连接于刚臂靠近桥梁墩柱的一端，钢索之间互相平行。
14.优选的，所述钢索相对于桥梁墩柱倾斜设置。
15.优选的，所述钢索靠近主梁的一端设置于主梁的外沿。
16.优选的，所述刚臂和黏滞阻尼器互相垂直设置。
17.优选的，所述桥梁墩柱表面埋设有预埋钢板，所述刚臂和黏滞阻尼器分别铰接在不同的预埋钢板上。
18.优选的，所述预埋钢板一侧设置有若干块稳固板，所述稳固板埋设在桥梁墩柱内。
19.本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
20.首先，本申请通过设置黏滞阻尼器和刚臂形成的放大结构控制主梁的涡激振动；其次，本申请采用连接装置、刚臂和黏滞阻尼器组合形成的放大装置可以适应广谱的振动频率，使得本装置适用桥梁范围广、跨度大、传递位移可靠和构造受力明确，同时可以控制主梁多阶涡激振动。
附图说明
21.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本申请中一个实施例的主视图。
23.图2为图1所示实施例的侧视图。
24.图3为图2中a处放大图。
25.图4为图1所示实施例中刚臂和黏滞阻尼器的结构示意图。
26.附图标记：
27.1、刚臂；2、黏滞阻尼器；3、连接装置；31、钢索；4、配重块；41、耳板；5、桥梁墩柱；51、预埋钢板；52、稳固板；6、主梁。
具体实施方式
28.为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
29.本实施例中，如图1所示，所述阻尼减振装置至少有两组，对称分设在桥梁两侧，每个所述阻尼减振装置包括刚臂1、黏滞阻尼器2和连接装置3，所述刚臂1横桥向设在桥梁墩柱5上，其一端和桥梁墩柱5铰接，所述黏滞阻尼器2铰接在桥梁墩柱5上，其另一端和刚臂1铰接，并且黏滞阻尼器2和刚臂1不共线，所述连接装置3用于将刚臂1和桥梁主梁6连接。
30.作为本实施例的优化，如图4所示，所述黏滞阻尼器和刚臂1的连接处还设置有配重块4，配重块4用以调整刚臂1上的力矩，以放大振动幅度，使得黏滞阻尼器2能更有效的耗散涡激能量。
31.进一步的，如图4所示，所述配重块4的每个侧面都设置有耳板41，所述黏滞阻尼器2和刚臂1通过耳板41铰接在配重块4上，因为配重块4本身质量较重，通过耳板41铰接使得连接处不易损坏。
32.进一步的，所述刚臂1采用钢桁架结构，以减轻刚臂1本身的重量，降低转动力矩分配到刚臂1本身的量，使得转动幅度更大。
33.作为本实施例的优化，如图2所示，所述连接装置3为若干根互相平行的钢索31，在实施例中为一根钢索31，在其他钢索31数量更多的实施例中，钢索31之间相互贴近并平行，使得钢索31在传递震动时其他钢索31不会阻碍震动。
34.进一步的，所述钢索31相对于桥梁墩柱5倾斜设置，从计算角度来说，只需要钢索31和主梁6不垂直设置即可以完成涡激振动的传递，也即钢索31和桥梁墩柱5不平行即可，但是从实际试验结果来说，考虑到施工难度、钢索强度和涡激振动传递效率等特性，钢索31和桥梁墩柱5之间的夹角不应超过45
°
。
35.进一步的，所述钢索31靠近主梁6的一端设置于主梁6的外沿，可以最大化的接受主梁6的振动。
36.作为本实施例的优化设置，所述刚臂1和黏滞阻尼器2互相垂直设置，在较优的情况下最好是黏滞阻尼器2在刚臂1下方，使得振幅传递效率最高。
37.作为本实施例的优化设置，所述桥梁墩柱5表面埋设有预埋钢板51，刚臂1和黏滞阻尼器2分别铰接在不同的钢板上，在本实施例中，埋设有两个，可以分散刚臂1和黏滞阻尼器2的受力。
38.进一步的，所述预埋钢板51埋进桥梁墩柱5内一侧设置有若干块稳固板52，本申请中稳固板52有若干块，互相构成井字形，从侧面观察如图2、3所示。
39.本申请不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。