專利名稱：斜拉索減振限位裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及橋梁工程領域，尤其涉及一種斜拉橋的拉索減振限位裝置。
背景技術：
拉索是斜拉橋的關鍵構件，考慮到拉索的柔性、相對較小的質量及較低的阻尼，在 風荷載、風雨共同作用及車輛荷載等活載作用下拉索極易發(fā)生振動。拉索振動可分為兩 大類風致振動與非風致振動。風致振動包括渦激共振、尾流馳振、馳振、風雨激振等； 非風致振動主要指參數振動和內共振。拉索的大幅振動容易引起錨固端的疲勞，或者損 壞拉索端部的腐蝕保護系統(tǒng)，縮短拉索的使用壽命，嚴重時甚至要緊急封閉交通。拉索 振動已成為大跨徑斜拉橋急待解決的關鍵問題之一，也引起了國內外學者越來越多的關 注。經過20多年的研究，人們已經初步認識拉索振動的機制，在實際工程中也已提出并 采用了很多有效的拉索減振措施，取得了明顯的減振效果?，F(xiàn)有的減振措施有空氣動 力學措施、結構措施與機械阻尼措施。(一)空氣動力學措施拉索的風雨激振、渦激 共振等都是由于氣流流經拉索時流態(tài)發(fā)生周期性的改變對拉索進行激勵而引起的。氣動 措施就是通過改變拉索的斷面形式或拉索的表面形態(tài)來改變拉索的氣動特性，使氣流流 經拉索時不再引起拉索的振動。這對抑制拉索的風雨激振很有效，對抑制渦激振動也有 一定的效果?？諝鈩恿W減振措施由于沒有完備的理論依據，目前的設計、施工只能依 靠現(xiàn)有的經驗和試驗所得的結論，想要達到理想的減振效果難度較大。(二)結構措施 目前已證明有效的結構措施主要是輔助索方法。即將多根斜拉索橫向連接起來，或者用 連接器將相互并列的兩根拉索連接起來，達到抑制拉索振動的目的。輔助纜索將拉索連 接后，各拉索將不能再單獨振動，任何一階陣型的振動都會使每根拉索或多或少的發(fā)生 振動。如果僅僅在部分拉索作用動態(tài)空氣力或自激振動力，由于輔助索的連接，相對質 量變大(意味著相對外力變小)，即可抑制振動。當輔助纜索和拉索的連接非常牢固時， 輔助纜索中會產生很大的內力和應變，由于滯回能量的耗散，拉索——輔助纜索體系的 阻尼可以提高，這一點已經在實橋上得到驗證。輔助纜索可以增加拉索面內剛度，并可 使主索低階頻率提高，但僅用一根輔助纜索時頻率的增大效果是很有限的。輔助索方法 的缺點是，破壞了原有索面的景觀；輔助索設計復雜，安裝困難。因此目前設計師都傾 向于盡量不采用這種方法。(.三)機械減振措施在拉索的適當部位(通常是在拉索錨 固端附近)安裝各種形式的阻尼器，可以提高拉索的模態(tài)阻尼來耗散拉索的振動能量。阻尼器方法是一種"廣泛的"減振措施，對各種拉索振動都有良好的減振效果。根據阻 尼器所用材料不同可分為高阻尼橡膠減振器、油阻尼器、粘性剪切型阻尼器、MR智能阻 尼器(磁流變阻尼器)、摩擦阻尼器等。(1)高阻尼橡膠阻尼器(High Damping Rubber Damper)利用橡膠和拉索之間的摩擦以及橡膠自身的剪切變形黏滯阻尼耗能。高阻尼橡 膠既具有彈性固體性質，又表現(xiàn)出黏性流體特性。彈性固體在外力作用下發(fā)生彈性變形， 產生勢能而不耗散能量，黏性流體在外力作用下發(fā)生不可逆黏性流動，產生熱能而耗散 能量。由于粘彈性材料兼具二者特性，所以在工程中應用廣泛。高阻尼橡膠圈可提供的 阻尼是有限的，因而減振效果不是很理想。采用高阻尼橡膠圈與其他阻尼器聯(lián)合使用是 一個發(fā)展方向，但它們的放置位置與組合方式還需要做進一步的研究。(2)最初的油阻 尼器(Oil Damper)多采用汽車減振器，由于車用減振器為油壓式，只能提供軸向阻尼 力，所以為了控制斜拉索的橢圓形振動， 一般一根拉索需要采用兩個阻尼器來控制拉索 的面內和面外振動。油阻尼器的主要問題是其機械構造復雜，對微小振動不敏感，使其 安裝調節(jié)比較麻煩。由于油阻尼器阻尼介質為液體，易發(fā)生漏油和滲油現(xiàn)象，其維修費 用相對較高。(3)黏性剪切型阻尼器(Viscous Shear Damper)是利用黏性材料的剪切 變形產生的抵抗力來抑制拉索的振動。 一個黏性剪切型阻尼器可同時控制拉索面內、面 外兩個方向的振動，并可追蹤由拉索的軸向運動而帶來的阻尼器安裝位置的變化。其構 造特點為由阻尼器內插板的運動使黏性材料產生剪切變形，從而將拉索的振動能量傳給 黏性材料。黏性剪切型阻尼器構造簡單、機械加工要求低，可通過調節(jié)插板的面積和黏 性材料的注入量很容易地得到所需的黏性阻尼系數。黏性材料多為高分子化合物，其性 能將決定黏性剪切型阻尼器的使用效果。由于黏性材料的阻尼特性和剛度特性對溫度的 敏感性很高，因此黏性剪切型阻尼器的減振效果受溫度的影響比較大。(4)磁力阻尼器
(Magnetic force Damper)目前僅在日本試驗性地應用于天建寺橋上，該橋為主跨219m 的PC斜拉橋。其原理是拉索發(fā)生振動，其上的吸著板接近磁石時將被吸著，當索的側 向運動力超過吸著力時，兩者又分離，吸著和分離將改變拉索的振動特性，造成不同振 型間能量的傳遞與消耗，達到減振的目的。磁力阻尼器的特點是由于阻尼介質不是液體， 對環(huán)境適應性能相對比以上三種阻尼器好。尤其值得稱道的是它的耐寒性能很好，可適 用于嚴寒地區(qū)。它的構造簡單，成本、維修費用均較低。(5) MR智能阻尼器
(Magneto-Rheological Damper)是一種半主動控制裝置，是以智能材料(磁流變材料) 為驅動材料的可調參數阻尼器。兩相磁流變液是一種可控液體，它是用不導電的母液和 均勻散布在其中的固體磁性顆粒制成的懸浮液。在磁場作用下，流變液中的固體顆粒就 形成一束束纖維狀的鏈，橫架于磁場的兩.極之間，這樣，對于平行于電極的剪切力而言， 流變液在磁場的作用下就會發(fā)生磁流變效應，即從流動性良好的具有一定黏滯度的牛頓 流體轉變?yōu)榫哂幸欢ㄇΦ酿に荏w，從而達到減振效果。電流變阻尼器與磁流變阻尼 器相比，所需的外加電壓要高得多，通常要高達數百伏，實現(xiàn)起來有一定的困難。磁流變阻尼器的優(yōu)點是受溫度等環(huán)境因素影響小，阻尼系數的大小可以通過調節(jié)輸入電壓 來調整，從而使每根拉索的阻尼力達到最佳狀態(tài)，取得良好的制振效果。磁流變阻尼器 的缺點是控制力只有通過輸入電流或電壓、改變阻尼器磁場強度并被動的依賴結構振 動產生阻尼器間的相對速度才能實現(xiàn)。(6)摩擦型阻尼器(Friction Damper)是利用 摩擦來消耗拉索振動的能量，從而達到減振的效果。目前開發(fā)的摩擦型阻尼器有以下特 點摩擦力可調；易于安裝；安裝好后，阻尼力為常數，不隨振動速度和頻率變化；阻 尼器的特性對拉索在不同受力狀態(tài)下的軸向拉伸不敏感；阻尼器個體較小，不影響景觀; 由于存在靜摩擦力，因此該阻尼器對拉索的微幅振動不敏感。摩擦型阻尼器的缺點是 由于諸多因素的限制，它不能放置離橋面太高，所以減振效果受到了極大的限制。
綜上所述，這些減振措施都有著明顯的不足，研究人員仍需努力，建立更精確的拉 索振動控制的理論模型，提出拉索振動控制的更為科學的設計方法，研究更有效的控制 措施。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種斜拉索減振限位裝置， 該限位裝置構造簡單，適用范圍廣，減振效果明顯，受溫度影響小，成本以及維修費用 均較低。
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是 一種斜拉索減振限 位裝置，包括與橋面固接的底板，所述底板上固接有同軸倒置的內外支撐簡，所述內外支撐 筒筒底間距3. 2 3. 6cm，所述內外支撐筒筒底之間設置有倒置延伸出所述外支撐筒筒底的T 型柱，所述T型柱與抱箍固接，所述抱箍與斜拉索固接。
本發(fā)明的有益效果是(一)對風雨激振的減振作用安裝該限位裝置后，拉索的最 大振幅有了明顯減小，降為原來的l/4 l/5左右，說明該限位裝置對拉索的風雨激振有 明顯的抑制作用；(二)對參數共振的減振作用安裝該限位裝置后，拉索的最大振幅有 了明顯減小，降為原來的1/10左右，說明該限位裝置對拉索的大幅參數共振有著明顯的 抑制作用。尤其適用于矮塔斜拉橋。


圖1是本發(fā)明的正面結構示意圖; 圖2是本發(fā)明的側面結構示意圖。附圖標記1、底板，2、內支撐筒，3、外支撐筒，4、 T型柱，5、抱箍，6、斜拉索。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述 實施例1:
一種斜拉索減振限位裝置，包括與橋面固接的底板l，底板l上固接有同軸倒置的內外 支撐筒2、 3,內外支撐筒筒底間距3.2cm，內外支撐筒筒底之間設置有倒置延伸出外支撐筒 3筒底的T型柱4， T型柱4的翼緣位于內外支撐筒筒底之間，能夠在內外支撐筒筒底之間 上下移動，T型柱4的腹板與抱箍5固接，抱箍5與斜拉索6固接。
選取工程實例，斜拉索參數為斜拉索長度￡ = 107.66附，設計索力r-3162W，斜 拉索線密度/^ =81.167&/w，斜拉索直徑￡> = 0.09/ 。
在距斜拉索下端部10m處加裝上述減振限位裝置。限位間隙取lcm，即倒置的T 型柱的翼緣與倒置的內、外支撐筒筒底間距均為lcm，此時，T型柱的翼緣厚度為1.2cm。
安裝上述減振限位裝置后，斜拉索的最大振幅有了明顯減小，降為原來的1/10左右， 說明限位裝置對拉索的大幅參數共振有著明顯的抑制作用。
實施例2:
一種斜拉索減振限位裝置，包括與橋面固接的底板l，底板l上固接有同軸倒置的內外 支撐筒2、 3,內外支撐筒筒底間距3.6cm，內外支撐筒筒底之間設置有倒置延伸出外支撐筒 3筒底的T型柱4， T型柱4的翼緣位于內外支撐筒筒底之間，能夠在內外支撐筒筒底之間 上下移動，T型柱4的腹板與抱箍5固接，抱箍5與斜拉索6固接。
以某斜拉索為例進行分析。斜拉索長度Z-330.4w,設計索力r-6403^，斜拉索 線密度A =81.167&/加，截面面積爿=0.0102附2,斜拉索直徑"=0.12附。
在距斜拉索下端部33m處加裝上述減振限位裝置。限位間隙取lcra，即倒置的T 型柱的翼緣與倒置的內、外支撐筒筒底間距均為lcm，此時，T型柱的翼緣厚度為1.6cm。
安裝上述減振限位裝置后，斜拉索的最大振幅有了明顯減小，降為原來的l/4 l/5左 右，說明限位裝置對拉索的風雨激振有明顯的抑制作用。
盡管上面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述 的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普 通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下， 還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。 '
權利要求
1.一種斜拉索減振限位裝置，其特征在于，包括與橋面固接的底板，所述底板上固接有同軸倒置的內外支撐筒，所述內外支撐筒筒底間距為3.2～3.6cm，所述內外支撐筒筒底之間設置有可移動的倒置T型柱的翼緣，所述T型柱的腹板延伸出外支撐筒的筒底與抱箍固接，所述抱箍與所述斜拉索固接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種斜拉索減振限位裝置，包括與橋面固接的底板，所述底板上固接有同軸倒置的內外支撐筒，所述內外支撐筒筒底間距為3.2～3.6cm，所述內外支撐筒筒底之間設置有可移動的倒置T型柱的翼緣，所述T型柱的腹板延伸出外支撐筒的筒底與抱箍固接，所述抱箍與所述斜拉索固接。本發(fā)明(一)對風雨激振的減振作用安裝該限位裝置后，拉索的最大振幅有了明顯減小，降為原來的1/4～1/5左右，說明該限位裝置對拉索的風雨激振有明顯的抑制作用；(二)對參數共振的減振作用安裝該限位裝置后，拉索的最大振幅有了明顯減小，降為原來的1/10左右，說明該限位裝置對拉索的大幅參數共振有著明顯的抑制作用。尤其適用于矮塔斜拉橋。
文檔編號E01D19/00GK101613988SQ200910069699
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權日2009年7月10日
發(fā)明者任洪鵬, 李記忠, 畢繼紅, 王青太 申請人:天津大學