一種施工階段的斜拉橋系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種施工階段的斜拉橋系統(tǒng)，包括承臺、橋塔及加勁梁，橋塔豎直固定于承臺上，加勁梁上橫向設(shè)置有若干連接節(jié)點，橋塔上縱向設(shè)置有若干連接節(jié)點，加勁梁上的連接節(jié)點與橋塔上相應(yīng)的連接節(jié)點通過斜拉鎖相連接，加勁梁的兩端均懸掛有敞口式水下制振器，敞口式水下制振器懸掛于水中。本實用新型抗風(fēng)制振效果強。
【專利說明】一種施工階段的斜拉橋系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于橋梁設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種施工階段的斜拉橋系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]斜拉橋在施工過程中，主梁往往采用懸臂拼裝法施工，在主梁尚未合龍前，由于斜拉索、邊跨輔助墩以及施工臨時墩等結(jié)構(gòu)因素的影響下，經(jīng)常會出現(xiàn)風(fēng)振不利狀態(tài)，這種現(xiàn)象在風(fēng)洞試驗中也得到了證實。因此，不能忽視斜拉橋施工階段的風(fēng)致振動響應(yīng)。
[0003]目前，針對斜拉橋最大雙懸臂施工階段風(fēng)致振動的控制方法主要采用TMD、MTMD和臨時支墩等方法。
[0004]調(diào)諧質(zhì)量制振器(Tuned Mass Damper簡稱TMD)對結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的控制是有效的，它也是工程中應(yīng)用最為廣泛的控制方法之一。目前，TMD用于結(jié)構(gòu)振動控制的有效性已經(jīng)為大量的工程實例所證實，但是，單個TMD的控制效果對其頻率較為敏感，當(dāng)頻率略微偏離設(shè)計值時，控制效果便會極大下降。只有當(dāng)TMD系統(tǒng)的白振頻率調(diào)到與結(jié)構(gòu)受控頻率一致時，TMD系統(tǒng)才能達到最優(yōu)控制效果。也就是說TMD對結(jié)構(gòu)振動頻率變化非常敏感，一旦結(jié)構(gòu)振動頻率發(fā)生變化，偏離了 TMD的白振頻率，TMD系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)的振動控制效果會大大下降，甚至加劇結(jié)構(gòu)的振動(失調(diào))。
[0005]而米用多個TMD (Multiple Tuned Mass Dampers簡稱MTMD)使其頻率分布在一定范圍內(nèi)，則能提高控制系統(tǒng)的魯棒性，以達到較好的減振效果。MTMD系統(tǒng)對于TMD系統(tǒng)的優(yōu)勢是非常明顯的，主要表現(xiàn)在=(I)MTMD系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)控制時的有效控制頻率不是一個單一數(shù)值，而是具有一定控制范圍；(2)在任何質(zhì)量比下，MTMD系統(tǒng)的減振效果比TMD系統(tǒng)的減振效果好；(3)相對于單個的TMD，MTMD系統(tǒng)可以將單個又大又重的質(zhì)量塊分解為多個小而輕的質(zhì)量塊，有益于工程上制作、安裝及使用，更容易在工程建設(shè)中推廣。
[0006]另外，大跨度斜拉橋懸臂施工還經(jīng)常使用抗風(fēng)臨時支墩，包括:支墩基礎(chǔ)，在支墩基礎(chǔ)上至少設(shè)有5根豎直的鋼管立柱，在鋼管立柱的上端連接有一分配梁，其特征在于:兩個鉸鏈支座左右對稱地設(shè)在分配梁上，鉸鏈支座上端的滑板通過錨桿與懸澆主梁連接；在鋼管立柱的上端還設(shè)有多根纜風(fēng)繩，上述抗風(fēng)措施雖然都能取得一定的制振效果，但它們的造價較為昂貴且施工過程比較復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種施工階段的斜拉橋系統(tǒng)，該系統(tǒng)抗風(fēng)制振效果強。
[0008]為達到上述目的，本實用新型所述的施工階段的斜拉橋系統(tǒng)包括承臺、橋塔及加勁梁，橋塔豎直固定于承臺上，加勁梁上橫向設(shè)置有若干連接節(jié)點，橋塔上縱向設(shè)置有若干連接節(jié)點，加勁梁上的連接節(jié)點與橋塔上相應(yīng)的連接節(jié)點通過斜拉鎖相連接，加勁梁的兩端均懸掛有敞口式水下制振器，敞口式水下制振器懸掛于水中。
[0009]所述敞口式水下制振器為長方體結(jié)構(gòu)，敞口式水下制振器的長為3米，寬為3米，高為5米。
[0010]所述敞口式水下制振器包括第一上蓋板、第一下蓋板、第一左蓋板、第一右蓋板及第一中間鋼板組成，第一左蓋板的上下兩端分別與第一上蓋板的左端及第一下蓋板的左端相連接，第一右蓋板的上下兩端分別與第一上蓋板的右端及第一下蓋板的右端相連接，第一中間鋼板的左右兩端分別與第一左蓋板的內(nèi)側(cè)及第一右蓋板的內(nèi)側(cè)相連接，第一中間鋼板與第一上蓋板相平行，第一中間鋼板與第一左蓋板相垂直，水流的方向與第一左蓋板相垂直。
[0011]所述敞口式水下制振器還包括若干第二中間鋼板，第二中間鋼板穿過第一中間鋼板，第二中間鋼板的中部與第一中間鋼板的中部相連接，第二中間鋼板的上下兩端分別與第一上蓋板的內(nèi)側(cè)及第一下蓋板的內(nèi)側(cè)相連接，第二中間鋼板與第一中間鋼板相垂直。
[0012]所述敞口式水下制振器包括上蓋板、下蓋板、前蓋板、后蓋板及中間鋼板組成，前蓋板的上下兩端分別與上蓋板的前端及下蓋板的前端相連接，后蓋板的上下兩端分別與上蓋板的后端及下蓋板的后端相連接，中間鋼板的前后兩端分別與前蓋板的內(nèi)側(cè)及后蓋板的內(nèi)側(cè)相連接，中間鋼板的上下兩端分別與上蓋板的內(nèi)側(cè)及下蓋板的內(nèi)側(cè)相連接，中間鋼板與上蓋板相垂直，中間鋼板與后蓋板相垂直，水流的方向與中間鋼板相垂直。
[0013]本實用新型具有以下有益效果:
[0014]本實用新型所述的施工階段的斜拉橋系統(tǒng)包括加勁梁，加勁梁的上端均懸掛有敞口式水下制振器，敞口式水下制振器會在水中產(chǎn)生湍流，加勁梁與敞口式水下制振器相連接，當(dāng)加勁梁發(fā)生振動時，則會帶動水下的敞口式水下制振器進行運動，由于敞口式水下制振器懸掛于水中，敞口式水下制振器在水下往復(fù)運動受到水的阻力作用，從而達到耗能制振的目的，以減少制振工程量，節(jié)約成本，而且其施工簡單、方便、經(jīng)濟，既能夠保證正常懸臂施工，又不影響成橋的結(jié)構(gòu)，以達到保障橋梁施工質(zhì)量、施工設(shè)備及人員安全的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實用新型中敞口式水下制振器4的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實用新型中敞口式水下制振器4的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本實用新型中對比模型的壓力云圖；
[0019]圖5為本實用新型中對比模型的速率云圖；
[0020]圖6為本實用新型中模型I的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為本實用新型中模型I的壓力云圖；
[0022]圖8為本實用新型中模型I的速率云圖；
[0023]圖9為本實用新型中模型I的流跡圖；
[0024]圖10為本實用新型中模型2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖11為本實用新型中模型2的壓力云圖；
[0026]圖12為本實用新型中模型2的速率云圖；
[0027]圖13為本實用新型中模型2的流跡圖；
[0028]圖14為本實用新型中模型3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖15為本實用新型中模型3的壓力云圖；[0030]圖16為本實用新型中模型3的速率云圖；
[0031]圖17為本實用新型中模型3的流跡圖；
[0032]圖18為本實用新型中模型4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖19為本實用新型中模型4的壓力云圖；
[0034]圖20為本實用新型中模型4的速率云圖；
[0035]圖21為本實用新型中模型4的流跡圖。
[0036]其中，I為橋塔、2為加勁梁、3為承臺、4為敞口式水下制振器、40為第一下蓋板、41為第一上蓋板、42為第一左蓋板、43為第一右蓋板、44為第一中間鋼板、45為第二中間鋼板、46為上蓋板、47為下蓋板、48為后蓋板、49為前蓋板。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細(xì)描述:
[0038]參考圖1，本實用新型所述的施工階段的斜拉橋系統(tǒng)包括承臺3、橋塔I及加勁梁2，橋塔I豎直固定于承臺3上，加勁梁2上橫向設(shè)置有若干連接節(jié)點，橋塔I上縱向設(shè)置有若干連接節(jié)點，加勁梁2上的連接節(jié)點與橋塔I上相應(yīng)的連接節(jié)點通過斜拉鎖相連接，加勁梁2的兩端均懸掛有敞口式水下制振器4，敞口式水下制振器4懸掛于水中，所述敞口式水下制振器4通過使水產(chǎn)生湍流來阻止敞口式水下制振器4前后往復(fù)運動，進而對施工階段的斜拉橋系統(tǒng)進行減震。
[0039]在設(shè)計敞口式水下制振器4時，具體設(shè)計了兩種方案，其中第一中方案為:參考圖
2,所述敞口式水下制振器4包括第一上蓋板41、第一下蓋板40、第一左蓋板42、第一右蓋板43及第一中間鋼板44，第一左蓋板42的上下兩端分別與第一上蓋板41的左端及第一下蓋板40的左端相連接，第一右蓋板43的上下兩端分別與第一上蓋板41的右端及第一下蓋板40的右端相連接，第一中間鋼板44的左右兩端分別與第一左蓋板42的內(nèi)側(cè)及第一右蓋板43的內(nèi)側(cè)相連接，第一中間鋼板44與第一左蓋板42相垂直，水流的方向與第一左蓋板42相垂直。對第一中方案進行改進，所述敞口式水下制振器4還包括若干第二中間鋼板45，第二中間鋼板45穿過第一中間鋼板44，第二中間鋼板45的中部與第一中間鋼板44的中部相連接，第二中間鋼板45的上下兩端分別與第一上蓋板41的內(nèi)側(cè)及第一下蓋板40的內(nèi)側(cè)相連接，第一中間鋼板44與第一上蓋板41相平行，第二中間鋼板45與第一中間鋼板44相垂直。
[0040]所述敞口式水下制振器4的第二個設(shè)計方案為:參考圖3，所述敞口式水下制振器4包括上蓋板46、下蓋板47、前蓋板49、后蓋板48及中間鋼板,前蓋板49的上下兩端分別與上蓋板46的前端及下蓋板47的前端相連接,后蓋板48的上下兩端分別與上蓋板46的后端及下蓋板47的后端相連接，中間鋼板的前后兩端分別與前蓋板49的內(nèi)側(cè)及后蓋板48的內(nèi)側(cè)相連接，中間鋼板的上下兩端分別與上蓋板46的內(nèi)側(cè)及下蓋板47的內(nèi)側(cè)相連接，中間鋼板與后蓋板48相垂直，水流的方向與中間鋼板相垂直，中間鋼板與上蓋板46相垂直。
[0041]以下將通過CFD仿真計算各方案中敞口式水下制振器4的阻力系統(tǒng):
[0042]假設(shè)敞口式水下制振器4尺寸為20 X 20cm ;水的密度P =IOOOKg / m3，水的粘度μ =IX 10_3Pa-s ;敞口式水下制振器4上游為速度入口，兩側(cè)為對稱邊界，出口邊界為充分發(fā)展流，模型表面為光滑壁面。[0043]參考圖4及圖5，本次仿真設(shè)計了一個對比模型，其中對比模型為封閉的長方體結(jié)構(gòu)，同時設(shè)計了四個模型，參考圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20及圖21，其中，模型I的具體設(shè)計方案為:所述敞口式水下制振器4包括第一上蓋板41、第一下蓋板40、第一左蓋板42、第一右蓋板43及第一中間鋼板44，第一左蓋板42的上下兩端分別與第一上蓋板41的左端及第一下蓋板40的左端相連接，第一右蓋板43的上下兩端分別與第一上蓋板41的右端及第一下蓋板40的右端相連接，第一中間鋼板44的左右兩端分別與第一左蓋板42的內(nèi)側(cè)及第一右蓋板43的內(nèi)側(cè)相連接，第一中間鋼板44與第一上蓋板41相平行，水流的方向與第一左蓋板42相垂直，模型2在模型I的基礎(chǔ)上進行改進，改進的地方為:所述敞口式水下制振器4還包括若干第二中間鋼板45，第二中間鋼板45穿過第一中間鋼板44，第二中間鋼板45的中部與第一中間鋼板44的中部相連接，第二中間鋼板45的上下兩端分別與第一上蓋板41的內(nèi)側(cè)及第一下蓋板40的內(nèi)側(cè)相連接，其中第二中間鋼板45的數(shù)目為一個，第二中間鋼板45與第一中間鋼板44相垂直；模型3在模型2的基礎(chǔ)上進行改進，將第二中間鋼板45的數(shù)目增加到了 2個，其中兩個第二中間鋼板45、第一左蓋板42及第一右蓋板43之間為等間距分布；模型4的具體設(shè)計方案為所述敞口式水下制振器4包括上蓋板46、下蓋板47、前蓋板49、后蓋板48及中間鋼板組成，前蓋板49的上下兩端分別與上蓋板46的前端及下蓋板47的前端相連接，后蓋板48的上下兩端分別與上蓋板46的后端及下蓋板47的后端相連接，中間鋼板的前后兩端分別與前蓋板49的內(nèi)側(cè)及后蓋板48的內(nèi)側(cè)相連接，中間鋼板的上下兩端分別與上蓋板46的內(nèi)側(cè)及下蓋板47的內(nèi)側(cè)相連接，水流的方向與中間鋼板相垂直，其中中間鋼板的數(shù)目為一個，中間鋼板與上蓋板46相垂直。
[0044]從模型I到模型4，隨著層數(shù)的增加，層間的旋渦尺寸減小，同時旋渦的速率下降，旋渦從敞口式水下制振器4下游面脫離，形成低壓區(qū)，然而敞口式水下制振器4層間的旋渦也造成低壓，一定程度上抵消了下游低壓的拖拽力，甚至在模型I的壓力分布云圖中看到，敞口式水下制振器4層間的壓力小于后方的壓力，模型4的流跡線與速率云圖顯示，“H”形上游開口范圍內(nèi)的水流，在開口中心附近位置能流入開口并移動到開口兩端，以逆于來流方向的速度流出敞口式水下制振器4開口，敞口式水下制振器4外部擾流在兩側(cè)形成旋渦并脫落。沒有在下游對敞口式水下制振器4直接產(chǎn)生拖拽作用。
[0045]經(jīng)仿真得到各模型的壓力云圖、速率云圖及流跡線圖，同時得到模型1、模型2、模型3及模型4分別與比對比模型的阻力系數(shù)的比值，如表1所示。
[0046]表1
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種施工階段的斜拉橋系統(tǒng)，其特征在于，包括承臺(3)、橋塔⑴及加勁梁(2)，橋塔(I)豎直固定于承臺(3)上，加勁梁(2)上橫向設(shè)置有若干連接節(jié)點，橋塔(I)上縱向設(shè)置有若干連接節(jié)點，加勁梁(2)上的連接節(jié)點與橋塔(I)上相應(yīng)的連接節(jié)點通過斜拉鎖相連接，加勁梁(2)的兩端均懸掛有敞口式水下制振器(4)，敞口式水下制振器(4)懸掛于水中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工階段的斜拉橋系統(tǒng)，其特征在于，所述敞口式水下制振器(4)為長方體結(jié)構(gòu)，敞口式水下制振器(4)的長為3米,寬為3米,高為5米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的施工階段的斜拉橋系統(tǒng)，其特征在于，所述敞口式水下制振器(4)包括第一上蓋板(41)、第一下蓋板(40)、第一左蓋板(42)、第一右蓋板(43)及第一中間鋼板(44)，第一左蓋板(42)的上下兩端分別與第一上蓋板(41)的左端及第一下蓋板(40)的左端相連接，第一右蓋板(43)的上下兩端分別與第一上蓋板(41)的右端及第一下蓋板(40)的右端相連接，第一中間鋼板(44)的左右兩端分別與第一左蓋板(42)的內(nèi)側(cè)及第一右蓋板(43)的內(nèi)側(cè)相連接，第一中間鋼板(44)與第一上蓋板(41)相平行，第一中間鋼板(44)與第一左蓋板(42)相垂直,水流的方向與第一左蓋板(42)相垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的施工階段的斜拉橋系統(tǒng)，其特征在于，所述敞口式水下制振器(4)還包括若干第二中間鋼板(45)，第二中間鋼板(45)穿過第一中間鋼板(44)，第二中間鋼板(45)的中部與第一中間鋼板(44)的中部相連接，第二中間鋼板(45)的上下兩端分別與第一上蓋板(41)的內(nèi)側(cè)及第一下蓋板(40)的內(nèi)側(cè)相連接，第二中間鋼板(45)與第一中間鋼板(44)相垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的施工階段的斜拉橋系統(tǒng)，其特征在于，所述敞口式水下制振器(4)包括上蓋板(46)、下蓋板(47)、前蓋板(49)、后蓋板(48)及中間鋼板,前蓋板(49)的上下兩端分別與上蓋板(46)的前端及下蓋板(47)的前端相連接,后蓋板(48)的上下兩端分別與上蓋板(46)的后端及下蓋板(47)的后端相連接，中間鋼板的前后兩端分別與前蓋板(49)的內(nèi)側(cè)及后蓋板(48)的內(nèi)側(cè)相連接，中間鋼板的上下兩端分別與上蓋板(46)的內(nèi)側(cè)及下蓋板(47)的內(nèi)側(cè)相連接，中間鋼板與上蓋板(46)相垂直，中間鋼板與后蓋板(48)相垂直，水流的方向與中間鋼板相垂直。
【文檔編號】E01D21/10GK203654199SQ201320839439
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】李宇, 車艷陽, 王森, 李琛, 王濤 申請人:長安大學(xué)