專利名稱：拉索端部彈性約束振動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于拉索減振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種拉索端部彈性約束振動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元分析的不斷發(fā)展，鋼索與其他材料或其他結(jié)構(gòu)形式組合形成 了空間結(jié)構(gòu)新的增長點(diǎn)，大大豐富了空間結(jié)構(gòu)范疇，如近10年來發(fā)展起來的索膜結(jié)構(gòu)、
索網(wǎng)結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)、索拱結(jié)構(gòu)等。然而，由于拉索柔性大、質(zhì)量小、阻尼小，在外 界環(huán)境激勵(lì)或外載作用下，容易導(dǎo)致大范圍振動(dòng)，如渦激振動(dòng)、風(fēng)雨激振、參數(shù)振動(dòng)和內(nèi) 共振等。為了安全和經(jīng)濟(jì)目的，必須對(duì)拉索的振動(dòng)進(jìn)行控制。
目前拉索的減振措施主要分為被動(dòng)控制和主動(dòng)控制。主動(dòng)控制雖然效果較好，適用范
圍較廣，但需要外部能源的輸入，存在設(shè)備昂貴、運(yùn)行復(fù)雜以及可靠性等問題；被動(dòng)控制 由于成本較低、方法簡單、容易實(shí)施而在工程中被廣泛應(yīng)用。被動(dòng)控制主要包括氣動(dòng)減振 法、輔助索法和阻尼器法三類，氣動(dòng)減振法通過改變拉索表面形式改變拉索振動(dòng)特性，減 振效果不明顯；輔助索法通過將拉索互相相連達(dá)到減振效果，但影響了拉索的整體美觀； 應(yīng)用最多的是阻尼器法，通過安裝減振器消耗拉索振動(dòng)的能量，達(dá)到減振的效果。目前， 常用的拉索減振器有橡膠阻尼器(如專利99253182.9，專利名稱斜拉索減振裝置)、油 阻尼器(如專利97241962.4，專利名稱斜拉橋拉索液壓減振器)、粘性剪切阻尼器(如 專利98232486.3，專利名稱拉索振動(dòng)阻尼器)、摩擦型阻尼器和磁流變阻尼器等。但是 所有減振器都是沿橫向設(shè)置在斜拉索支座附近的，其減振效果與減振器的安裝位置有關(guān)， 減振器安裝位置距離斜拉索支座越遠(yuǎn)，減振效果越好，但這影響了結(jié)構(gòu)整體的美觀，而且 要求減振器的連接剛度增大，增加了減振器連接構(gòu)件的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種拉索端部彈性約束振動(dòng)控制裝置。
本發(fā)明提出的拉索端部彈性約束振動(dòng)控制裝置，由定滑輪l、凹槽2、滾動(dòng)軸3、拉索 4、彈性約束和拉索支座7組成，其中，彈性約束由彈簧5與阻尼器6并聯(lián)連接構(gòu)成，定 滑輪1固定于拉索支座7上，定滑輪1中心的兩端分別設(shè)有滾動(dòng)軸3，定滑輪1表面開有 凹槽2，拉索4一端沿軸向通過凹槽2穿過定滑輪1，連接彈性約束的一端，彈性約束的 另一端固定。
本發(fā)明中，所述阻尼器6為橡膠阻尼器、油阻尼器或粘性剪切阻尼器等中任一種。本發(fā)明中，所述凹槽2的直徑略大于拉索4的直徑。
本發(fā)明所采用的技術(shù)思路是由彈簧和阻尼器并聯(lián)組成彈性約束，拉索支座處設(shè)置定滑輪，拉索沿軸向通過定滑輪與彈性約束相連接，彈簧承受拉索拉力，阻尼器提供阻尼力，彈性約束影響索端支座移動(dòng)，改變拉索-彈性約束系統(tǒng)的振動(dòng)特性，最終達(dá)到減振效果。具體的技術(shù)方案是定滑輪表面開凹槽，其直徑略大于拉索直徑，目的是防止拉索在支座處發(fā)生偏移，定滑輪的作用是減小拉索軸向運(yùn)動(dòng)的摩擦力；將定滑輪固定于拉索支座處，拉索通過凹槽穿過定滑輪，沿軸向與彈性約束一端相連接；彈性約束由彈簧和阻尼器并聯(lián)組成， 一端與拉索連接，另一端固定。彈簧主要承受拉索的拉力，阻尼器提供阻尼力，增加拉索-彈性約束系統(tǒng)的模態(tài)阻尼。彈性約束通過影響拉索支座的軸向振動(dòng)，影響拉索-彈性約束系統(tǒng)的振動(dòng)特性，抑制拉索的大幅振動(dòng)。彈性約束中的阻尼器可以是橡膠阻尼器、油阻尼器、粘性剪切阻尼器等被動(dòng)型阻尼器，以實(shí)現(xiàn)拉索振動(dòng)的軸向被動(dòng)控制。對(duì)于拉索不同的激振機(jī)理，如渦激振動(dòng)、風(fēng)雨激振、參數(shù)振動(dòng)和內(nèi)共振等，彈性約束需要不同的彈簧剛度和阻尼器類型及阻尼，本發(fā)明可以方便地更換彈簧5和阻尼器6，以適應(yīng)不同的拉索激振情況，拓寬了拉索軸向被動(dòng)控制的應(yīng)用范圍。通過改變彈簧剛度和阻尼器阻尼，可以改變彈性約束的減振效果，以適應(yīng)不同拉索及激勵(lì)機(jī)理的減振要求，從而使拉索-彈性約束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和安裝達(dá)到規(guī)范化。理論分析表明彈性約束的減振效果比較明顯，拉索中點(diǎn)處振動(dòng)的對(duì)數(shù)衰減率達(dá)到0.05，均方根位移減小了50%;存在最優(yōu)阻尼參數(shù)，使拉索的減振效果達(dá)到最佳，彈簧剛度對(duì)彈性約束的減振效果有影響，彈簧剛度越小，減振效果越明顯。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 避免拉索減振裝置對(duì)索結(jié)構(gòu)整體美觀的影響。
2. 避免橫向減振器連接剛度的缺陷，保證減振器的穩(wěn)定性。
3. 彈性約束便于制造、安裝及維護(hù)更換，造價(jià)比較低。
4. 通過調(diào)節(jié)彈簧剛度和阻尼器阻尼，可以獲得最優(yōu)減振效果。


圖1為本發(fā)明定滑輪的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為平面圖，(b)為A-A剖面圖。圖2為本發(fā)明拉索端部彈性約束振動(dòng)控制示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)l為定滑輪，2為凹槽，3為滾動(dòng)軸，4為拉索，5為彈簧，6為阻尼器，7為拉索支座。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例l:在圖1中，定滑輪1表面開有凹槽2，為了減小定滑輪l處的摩擦力，在定滑輪1兩端安裝滾動(dòng)軸3。在圖2中，拉索4穿過定滑輪2，與彈性約束相連接，彈性約束由彈簧5和阻尼器6并聯(lián)組成。拉索4的初始拉力由彈簧5承擔(dān)，彈簧5伸長，此時(shí)阻尼器6的行程位于中點(diǎn)處；拉索4振動(dòng)時(shí)，拉索4可以在定滑輪1的凹槽內(nèi)自由滑動(dòng)，并帶動(dòng)阻尼器6沿拉索軸向移動(dòng)，阻尼器6的移動(dòng)會(huì)消耗能量，抑制拉索的振動(dòng)。彈性約束中的阻尼器6可以是橡膠阻尼器、油阻尼器、粘性剪切阻尼器等被動(dòng)型阻尼器，以實(shí)現(xiàn)拉索振動(dòng)的軸向被動(dòng)控制。在外界環(huán)境激勵(lì)或外載作用下，容易導(dǎo)致大范圍振動(dòng)，如渦激振動(dòng)、風(fēng)雨激振、參數(shù)振動(dòng)和內(nèi)共振等，不同的激勵(lì)機(jī)理，需要不同的彈簧剛度和阻尼器類型及阻尼，本發(fā)明可以方便地更換彈簧5和阻尼器6，以適應(yīng)不同拉索及激勵(lì)機(jī)理的減振要求，拓寬了拉索軸向被動(dòng)控制的應(yīng)用范圍。通過改變阻尼器6的阻尼，可以使拉索的軸向被動(dòng)控制效果達(dá)到最優(yōu)。
權(quán)利要求
1、一種拉索端部彈性約束振動(dòng)控制裝置，由定滑輪(1)、凹槽(2)、滾動(dòng)軸(3)、拉索(4)、彈性約束和拉索支座(7)組成，其特征在于彈性約束由彈簧(5)與阻尼器(6)并聯(lián)連接構(gòu)成，定滑輪(1)固定于拉索支座(7)上，定滑輪(1)中心的兩端分別設(shè)有滾動(dòng)軸(3)，定滑輪(1)表面開有凹槽(2)，拉索(4)一端沿軸向通過凹槽(2)穿過定滑輪(1)，連接彈性約束的一端，彈性約束的另一端固定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉索端部彈性約束振動(dòng)控制裝置，其特征在于所述阻尼器(6) 為橡膠阻尼器、油阻尼器或粘性剪切阻尼器中任一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉索端部彈性約束振動(dòng)控制裝置，其特征在于所述凹槽(2) 的直徑略大于拉索(4)的直徑。
全文摘要
本發(fā)明屬于拉索減振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種拉索端部彈性約束振動(dòng)控制裝置。由定滑輪、凹槽、滾動(dòng)軸、拉索、彈性約束和拉索支座組成，彈性約束由彈簧與阻尼器并聯(lián)連接構(gòu)成，定滑輪固定于拉索支座上，定滑輪中心的兩端分別設(shè)有滾動(dòng)軸，定滑輪表面開有凹槽，拉索一端沿軸向通過凹槽穿過定滑輪，連接彈性約束的一端，彈性約束的另一端固定。本發(fā)明避免拉索減振裝置對(duì)索結(jié)構(gòu)整體美觀的影響。避免橫向減振器連接剛度的缺陷，保證減振器的穩(wěn)定性。彈性約束便于制造、安裝及維護(hù)更換，造價(jià)比較低。通過調(diào)節(jié)彈簧剛度和阻尼器阻尼，可以獲得最優(yōu)減振效果。
文檔編號(hào)E01D19/00GK101550733SQ200910050719
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者何篤政, 健 姜, 李國強(qiáng), 王朝軍, 郝坤超, 陳素文 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)