專利名稱：一種提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橋梁工程領(lǐng)域，尤其涉及一種提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板。
背景技術(shù)：
提高橋梁氣動(dòng)措施能夠有效地打破大尺度分離流漩渦，從而有效地抑制不利的渦 振，或者達(dá)到提高馳振和顫振穩(wěn)定性的作用。施加該氣動(dòng)措施之后可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷 載，因此針對(duì)具體情況可以通過(guò)物理風(fēng)洞試驗(yàn)或者數(shù)值風(fēng)洞試驗(yàn)加以考慮。目前在國(guó)內(nèi)和 國(guó)際上雖有一系列能夠提高橋梁氣動(dòng)性能的各種措施，卻沒(méi)有見(jiàn)到類似本發(fā)明的安裝在主 梁腹板或橋塔壁板的類似報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，能夠顯著改善橋梁結(jié) 構(gòu)、或構(gòu)件的渦激振動(dòng)性能、馳振穩(wěn)定性能、顫振穩(wěn)定性能。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是一種提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其以一定的夾角安裝于主體結(jié)構(gòu)的附屬結(jié)構(gòu) 上。所述風(fēng)鰭板沿著主體結(jié)構(gòu)延展方向等截面設(shè)計(jì)或者分多段間隔安裝在主體結(jié)構(gòu) 上。所述主體結(jié)構(gòu)是橋梁主梁，附屬結(jié)構(gòu)則是主梁的腹板，其中橋梁主梁是鋼箱梁或 混凝土箱梁，腹板是直腹板或斜腹板。所述主體結(jié)構(gòu)是橋塔，附屬結(jié)構(gòu)則是橋塔的塔柱壁板。所述夾角范圍為30° 150°。所述風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)的附屬結(jié)構(gòu)之間采用焊接或者高強(qiáng)螺栓鉚接。所述風(fēng)鰭板與附屬結(jié)構(gòu)之間設(shè)有風(fēng)鰭板底座。所述風(fēng)鰭板上設(shè)有風(fēng)鰭板加勁肋。由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)一、極大地提高橋梁的顫振穩(wěn)定性。使用本發(fā)明的橋梁主梁，能夠極大地提高橋梁的顫振穩(wěn)定性，提高橋梁的顫振安 全儲(chǔ)備。二、可以極大地提高橋梁的馳振穩(wěn)定性。鋼橋塔或者鋼箱梁在空氣作用下可能發(fā)生馳振不穩(wěn)定性，使用本發(fā)明之后，可以 抑制馳振的發(fā)生或者提高馳振發(fā)生風(fēng)速，從而提高橋梁的馳振安全儲(chǔ)備。三、可以抑制或降低橋塔、主梁的渦激振動(dòng)性能。本發(fā)明提出的一種能夠提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板措施能夠有效地改變主梁的 氣動(dòng)外形，能夠抑制或降低橋塔、主梁的渦激振動(dòng)性能。


圖1 (a)為風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)箱梁(直腹板箱梁)的腹板的連接橫斷面示意圖。圖1 (b)為風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)箱梁(斜腹板箱梁)的腹板的連接橫斷面示意圖。圖1 (c)為風(fēng)鰭板與主體橋塔斷面(斜腹板箱梁)的壁板的連接橫斷面示意圖。圖2(a)為風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)沿著主體結(jié)構(gòu)延展方向等截面設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(b)為風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)沿著主體結(jié)構(gòu)延展方向多段間隔布置的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖3 (a)為風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)在設(shè)有風(fēng)鰭板底座的情況下采用焊接形式連接的示 意圖。圖3(b)為風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)在無(wú)風(fēng)鰭板底座的情況下直接采用焊接形式連接的 示意圖。圖3(c)為風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)在設(shè)有風(fēng)鰭板底座的情況下采用螺旋連接的示意 圖。圖4(a)為風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)在設(shè)有風(fēng)鰭板底座的情況下采用風(fēng)鰭板加勁肋的連 接形式的示意圖。圖4(b)為風(fēng)鰭板與主體結(jié)構(gòu)在無(wú)風(fēng)鰭板底座的情況下采用風(fēng)鰭板加勁肋的連接 形式的示意圖。圖5 (a)為設(shè)置風(fēng)鰭板提高結(jié)構(gòu)氣動(dòng)性能的原理示意圖(未增設(shè)風(fēng)鰭板之前大尺 度漩渦)。圖5(b)為設(shè)置風(fēng)鰭板提高結(jié)構(gòu)氣動(dòng)性能的原理示意圖(增設(shè)風(fēng)鰭板之后大尺度 漩渦被破壞，甚至消除)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其設(shè)計(jì)了一種風(fēng)鰭板1，具體是其安裝在主體 結(jié)構(gòu)的附屬結(jié)構(gòu)上，而且是一個(gè)以一定的夾角安裝于附屬結(jié)構(gòu)上的板。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，由 于主體結(jié)構(gòu)一般是某個(gè)方向上很長(zhǎng)的構(gòu)件，因此風(fēng)鰭板1可以沿著主體結(jié)構(gòu)延展方向等截 面設(shè)計(jì)?；蛘咭部梢允遣糠职惭b在主體結(jié)構(gòu)上，請(qǐng)參閱圖2，其中(a)為通長(zhǎng)安裝，(b)為部 分安裝。如圖3所示，風(fēng)鰭板1與主體結(jié)構(gòu)的附屬結(jié)構(gòu)之間可以通過(guò)以下方式連接焊接； 高強(qiáng)螺栓鉚接，其中，(a)為焊接，(b)為焊接，(c)為栓接。當(dāng)通過(guò)焊接或栓接形式固定時(shí)， 有時(shí)需要通過(guò)增設(shè)風(fēng)鰭板底座11以加強(qiáng)風(fēng)鰭板與附屬結(jié)構(gòu)連接。當(dāng)風(fēng)鰭板1寬度較大時(shí)， 可以增設(shè)風(fēng)鰭板加勁肋12，布置形式如下圖4所示，其中，(a)設(shè)有風(fēng)鰭板底座，(b)不設(shè)風(fēng) 鰭板底座。前述主體結(jié)構(gòu)可以是橋梁主梁2，風(fēng)鰭板1所安裝的附屬結(jié)構(gòu)則是主梁的腹板3， 其中橋梁主梁2是鋼箱梁或混凝土箱梁，腹板3可以是直腹板或斜腹板。前述主體結(jié)構(gòu)也 可以是橋塔4，風(fēng)鰭板1所安裝的附屬結(jié)構(gòu)則是橋塔的塔柱壁板5。具體如圖1所示，其中， (a)、(b)為主體結(jié)構(gòu)是橋梁主梁，(c)為主體結(jié)構(gòu)是橋塔。本發(fā)明提出的風(fēng)鰭板可以垂直于主梁腹板、或橋塔壁板，也可以以一定的夾角安裝在腹板或壁板上，該夾角范圍為30° 150°。本橋梁斷面的渦振一般是大尺度的漩渦激勵(lì)產(chǎn)生，大量研究表明結(jié)構(gòu)構(gòu)件的馳振 與穩(wěn)定性也與漩渦脫落產(chǎn)生的渦脫力對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生正激勵(lì)有關(guān)。在未增設(shè)風(fēng)鰭板之前，受氣 流分離的影響，會(huì)在構(gòu)件表面形成多個(gè)漩渦，這些漩渦的在構(gòu)件表面形成、漂移、和消失的 過(guò)程中，會(huì)使得構(gòu)件產(chǎn)生不利的渦振，甚至產(chǎn)生馳振或顫振失穩(wěn)現(xiàn)象。當(dāng)增設(shè)風(fēng)鰭板之后， 大尺度的漩渦被打碎，或形成小尺度的漩渦、或漩渦被消除，由此就會(huì)破壞了渦振、馳振以 及顫振的發(fā)生內(nèi)因，即達(dá)到了抑制或消除渦振、提高馳振或顫振穩(wěn)定性的目的。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā) 明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的 一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施 例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其特征在于其以一定的夾角安裝于主體結(jié)構(gòu)的附屬結(jié)構(gòu)上。
2.如權(quán)利要求1所述的提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其特征在于所述風(fēng)鰭板沿著主 體結(jié)構(gòu)延展方向等截面設(shè)計(jì)或者分多段間隔安裝在主體結(jié)構(gòu)上。
3.如權(quán)利要求1所述的提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其特征在于所述主體結(jié)構(gòu)是橋 梁主梁，附屬結(jié)構(gòu)則是主梁的腹板，其中橋梁主梁是鋼箱梁或混凝土箱梁，腹板是直腹板或 斜腹板。
4.如權(quán)利要求1所述的提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其特征在于所述主體結(jié)構(gòu)是橋 塔，附屬結(jié)構(gòu)則是橋塔的塔柱壁板。
5.如權(quán)利要求1所述的提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其特征在于所述夾角范圍為 30° 150°。
6.如權(quán)利要求1所述的提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其特征在于所述風(fēng)鰭板與主體 結(jié)構(gòu)的附屬結(jié)構(gòu)之間采用焊接或者高強(qiáng)螺栓鉚接。
7.如權(quán)利要求1或2所述的提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其特征在于所述風(fēng)鰭板與 附屬結(jié)構(gòu)之間設(shè)有風(fēng)鰭板底座。
8.如權(quán)利要求1或2所述的提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其特征在于所述風(fēng)鰭板上 設(shè)有風(fēng)鰭板加勁肋。
9.如權(quán)利要求7所述的提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其特征在于所述風(fēng)鰭板上設(shè)有 風(fēng)鰭板加勁肋。
全文摘要
本發(fā)明一種提高橋梁氣動(dòng)性能的風(fēng)鰭板，其以一定的夾角安裝于主體結(jié)構(gòu)的附屬結(jié)構(gòu)上，風(fēng)鰭板可以沿著主體結(jié)構(gòu)延展方向等截面設(shè)計(jì)或者分多段間隔安裝在主體結(jié)構(gòu)上。主體結(jié)構(gòu)可以是橋梁主梁，附屬結(jié)構(gòu)則是主梁的腹板，其中橋梁主梁是鋼箱梁或混凝土箱梁，腹板是直腹板或斜腹板。主體結(jié)構(gòu)也可以是橋塔，附屬結(jié)構(gòu)則是橋塔的塔柱壁板。本發(fā)明能夠極大地改善橋梁的氣動(dòng)性能，提高顫振穩(wěn)定性、馳振穩(wěn)定性，有效地降低或抑制渦激振動(dòng)的發(fā)生，從而能夠提高橋梁的抗風(fēng)性能，可廣泛地應(yīng)用于橋梁的主梁、橋塔等構(gòu)件之上。
文檔編號(hào)E01D19/14GK101892625SQ201010234428
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者王達(dá)磊, 胡曉紅, 艾輝林, 馬如進(jìn) 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)