一種用來保護(hù)拉緊的纜索免于振動的方法
【專利摘要】一種用于保護(hù)拉緊的纜索免于振動的無源方法，所述無源方法包括在連接位置垂直地連接包括單側(cè)彈簧或形狀記憶合金線的裝置到拉緊的纜索，其中僅當(dāng)振動的拉緊的纜索超過切換位置(SP)時該裝置(特別地，該裝置的形狀記憶合金線的單側(cè)彈簧)作用在拉緊的纜索上；用來保護(hù)拉緊的纜索免于振動的裝置，以及在建筑物中的這種裝置的用途。
【專利說明】一種用來保護(hù)拉緊的纜索免于振動的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及允許保護(hù)拉緊的纜索免于振動的方法，該振動可能由風(fēng)、雨、地震或交通引起。本發(fā)明也涉及可用于保護(hù)拉緊的纜索免于振動的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]遭受風(fēng)、雨、交通并且(更罕見地)遭受地震的橋纜索展示有時對應(yīng)于甲板振蕩的重要的運(yùn)動。共振現(xiàn)象是造成這些危險運(yùn)動的原因，這些危險運(yùn)動導(dǎo)致疲勞損壞并且在最差的情況下導(dǎo)致纜索破裂或在極端情況中橋坍塌。共振現(xiàn)象可以被定義為“每一個粒子處于具有相同頻率的同步諧波運(yùn)動”。共振是系統(tǒng)在一些頻率下比其它頻率以更大幅值振蕩的傾向。當(dāng)輸入能量主要集中在該結(jié)構(gòu)的一個振動模式上時(這意味著在振蕩周期的一個特別的值)，該振動發(fā)生。在每一個新的時間周期之后，輸入能量被合計(jì)到前一個。這種合計(jì)導(dǎo)致達(dá)到稱為共振的高水平的振動。因此，對于橋，纜索的振動可能具有非常有害的結(jié)果。鑒于此，已經(jīng)考慮且提出數(shù)種方案以便減小或防止纜索的(過度的)振動。
[0003]提出的大多數(shù)方案基于通常稱為阻尼的相同構(gòu)思。該阻尼對應(yīng)于作用在共振現(xiàn)象的結(jié)果上而不是原因上的傾向于減小振蕩系統(tǒng)中的振蕩幅值的任何效果。該阻尼可以根據(jù)能量被說明。輸入能量(諸如風(fēng)、雨、地震或交通引起的振動)引起結(jié)構(gòu)運(yùn)動(振動)，該結(jié)構(gòu)運(yùn)動可以由該結(jié)構(gòu)的動能度量。通過將稱為阻尼器的一些裝置連接到纜索，該動能的一部分將通過不同的機(jī)制降級到這些裝置內(nèi)的熱。阻尼器是減弱，約束或抑制纜索的振動的裝置。以這種方式，能量從主結(jié)構(gòu)被移除到阻尼器，在該阻尼器處，粘性流體，或粘彈性材料，或磁流變或磁滯材料轉(zhuǎn)換該能量。通過該阻尼方法，動態(tài)運(yùn)動的形狀不改變，但模式的幅值通過該裝置實(shí)現(xiàn)的阻尼被減小。由于它們的實(shí)際應(yīng)用，它們的減小的成本和它們的穩(wěn)健性，所用的阻尼器的大多數(shù)是無源裝置。在纜索的情況中，最經(jīng)常地靠近纜索的錨固插入阻尼器。這種技術(shù)是相當(dāng)簡單的，但效率由于它們在纜索上的位置而受限制。最大阻尼增量系數(shù)是大約2并且僅用于數(shù)種模式。在一些情況中，另一不便是阻尼器的老化，這是由于所用的材料或液體連續(xù)地工作。由于這個問題，在該結(jié)構(gòu)的壽命中阻尼器必須多于一次被更換(當(dāng)它們變得不太高效時)。有時，它們也侵害橋的設(shè)計(jì)，這是由于它們通常具有重要的尺寸(由于它們在錨固附近受到的力)。
[0004]鑒于此，也使用相同的阻尼過程的新穎的無源系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)出。所述新穎的無源系統(tǒng)涉及使用形狀記憶合金(SMA)材料，該形狀記憶合金材料是通常由鎳和鈦制成的線。相對于經(jīng)典裝置的益處基本上是它們的最小雜亂。在這些系統(tǒng)中，阻尼來自于形狀記憶合金材料的磁滯性質(zhì)。
[0005]此外，在最近十年，通過引入使用不同的程序和算法的阻尼器的有源或半有源控制，大多數(shù)無源方案被大大改善。這些技術(shù)引起振動阻尼的不同改進(jìn)。然而，阻尼器的有源和半有源控制不容易實(shí)現(xiàn)。此外，它們需要電力供應(yīng)裝置和電子支撐件。因此，頻繁的維護(hù)是必要的并且成本增加，這使橋建造者仍然偏好無源方案并且僅對例外結(jié)構(gòu)使用阻尼器的有源和半有源控制。
[0006]在一些情況中，當(dāng)該結(jié)構(gòu)永久地受到對應(yīng)于該結(jié)構(gòu)的自然頻率的一個的給定的力時，可以使用稱為調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)的另一類型的方案。通過將小的質(zhì)量經(jīng)由彈簧連接到該結(jié)構(gòu)，通過該小的質(zhì)量以相反相位運(yùn)動可以抵消結(jié)構(gòu)運(yùn)動的一部分。這樣，該能量的一部分被傳遞到添加到該結(jié)構(gòu)的新的自由度。兩個新的模式替代一個出現(xiàn)，具有較小的幅值，并且通常阻尼器關(guān)聯(lián)到添加的質(zhì)量以限制其運(yùn)動。因此，該機(jī)制通常涉及阻尼器，該阻尼器關(guān)聯(lián)到添加的質(zhì)量以便限制其運(yùn)動。這種機(jī)制通常不應(yīng)用在纜索上，這是由于刺激譜(最通常為大的波段)可以刺激產(chǎn)生的新的模式的一個。這些裝置更通常地當(dāng)預(yù)期特別的頻率時在甲板下面應(yīng)用在橋自身上。然而，這些裝置的缺點(diǎn)與添加的重量和它們的部位有關(guān)。
[0007]用于纜索的一種另外特別系統(tǒng)是枕木，該枕木最通常地由將數(shù)個纜索連接在一起的鋼桿或鋼筋束制成。該效果是大大減小每一個單根纜索的振動幅值。不便是枕木之間的新的局部模式，和枕木的設(shè)計(jì)(該枕木總是不容易優(yōu)化)。另外不便是關(guān)于橋設(shè)計(jì)的該方案的美觀，這是由于枕木僅在它們處于纜索振動的反節(jié)點(diǎn)并且因此遠(yuǎn)離錨固的情況下工作。因此，這種類型的裝置是可見的并且影響橋的設(shè)計(jì)。
[0008]結(jié)果，仍然需要開發(fā)一種用來保護(hù)拉緊的纜索的新的方法，該新的方法高效地中和振動，不需要大量的維護(hù)，并且不涉及使用美學(xué)上太有侵害性的裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一方面是提供一種用于保護(hù)拉緊的纜索免于振動的無源方法，該無源方法引入基于纜索中的共振的成長的原因的振動減小的新的構(gòu)思。所述無源方法包括在連接位置(或錨固位置)垂直連接包括單側(cè)彈簧或形狀記憶合金線的裝置到拉緊的纜索，其特征在于，僅當(dāng)振動的(運(yùn)動的)拉緊的纜索超過切換位置(SP)時，該裝置作用在拉緊的纜索上(或到拉緊的纜索的連接發(fā)生)，該切換位置由以下等式(I)確定:
[0010]SP (Aopt) = Aopt (1-2/(1+Rk))
[0011]其中:
[0012]Aopt是具有在SPopt被優(yōu)化的所述裝置的所述拉緊的纜索達(dá)到的幅值，
[0013]Rk是具有所述裝置(Kssi)的所述拉緊的纜索和沒有所述單側(cè)彈簧(Keable)的所述拉緊的纜索之間的動態(tài)剛性比。
[0014]動態(tài)剛性比Rk可以通過單獨(dú)的纜索的共振頻率f；(i)和永久連接的纜索的頻率f(c+s)(i)的現(xiàn)場測量被計(jì)算，Rk可以由等式⑵定義:
,I* N2
[0015]R, =......<e+sM".P
\ J
[0016]如果這種實(shí)驗(yàn)方法不能被執(zhí)行(由于無論什么原因)，則SP可以替代地由另一特別等式使用Galerkin方法粗略估計(jì)。在這種情況中，Rk由以下等式(3)定義:
kxsin(i^ap/Lf
[0017]K, — I T

k
[0018]其中1.l〈Rk〈l.4，這對應(yīng)于用來獲得安全的但高效的減輕的合適剛性增量，Ks是單側(cè)彈簧的剛性或奧氏體相(彈性相)的形狀記憶合金線(例如，鎳鈦諾線)的剛性，i對應(yīng)于共振模式號，L是纜索長度并且ap是該裝置的連接(或錨固)位置。
[0019]結(jié)果，SP的等式現(xiàn)在通過在等式(I)中用等式(3)取代Rk，等式(4)連接到錨固位置(或連接位置)(ap):
? ]
[0020]SPiAopt、二鷹補(bǔ) 1- —,—:.........；2；.....7:T I

? k sm{\,Exm ； IΛ ?
I +-....................f

k.1

\5 V ill >J
靜\^ -m
[0021]通常，纜索設(shè)計(jì)者提供纜索長度L的值，要被減輕的模式i的纜索剛性kw(i)，和為了更容易安裝的裝置錨固的最大距離(ap)。如果匕已經(jīng)由可用的彈簧剛性(或如鎳鈦諾的SMA線)定義，為了精確地獲得SP的值，優(yōu)選的是獲取設(shè)計(jì)者認(rèn)可的最大距離(ap)并且在可用的該組彈簧之間進(jìn)行選擇以獲得系數(shù)Rk?1.4。在等式(4)中用1.1 (最小極限)和1.4(最大極限)替代Rk，可以寫出關(guān)于幅值最佳的最佳切換位置的極限，等式(5):
[0022]0.05*Aopt〈SP(Aopt)〈0.17*Aopt
[0023]從這個結(jié)果，可以注意到，SP將小于錨固(或連接)位置ap處的纜索的振動的最大幅值的17%。它永遠(yuǎn)是不遠(yuǎn)離O的小的值并且因此該調(diào)節(jié)需要精度。由于這個原因，上面說明的實(shí)驗(yàn)方法通常是優(yōu)選的。
[0024]結(jié)果，SP可以由兩個不同的方法確定，即通過使用:等式⑴和(2)，如果Rk可以通過實(shí)驗(yàn)方法被確定；或等式(3)和(4)，將Atjpt ?Amax/3看作幅值減小系數(shù)相對于單獨(dú)的纜索是大約3倍。并且Amax是測量或計(jì)算的，或由纜索設(shè)計(jì)者給出的或通過纜索監(jiān)視給出的錨固(或連接)位置(ap)中的纜索的振蕩的最大幅值的值。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的方法涉及垂直連接到拉緊的纜索和裝置在這個拉緊的纜索上的非永久(暫時)作用。這意味著該裝置不永久地作用在拉緊的纜索上。換句話說，該裝置僅僅偶發(fā)地作用在拉緊的纜索上。然而，該裝置到拉緊的纜索的垂直連接是永久的，而該裝置的作用，特別地單側(cè)彈簧或形狀記憶合金線的作用是非永久的(或偶發(fā)的或暫時的)。已知方法使用永久地作用于主結(jié)構(gòu)的裝置。與用來保護(hù)拉緊的纜索免受振動的已知方法相反，本方法不需要該裝置永久作用(或連接)到拉緊的纜索。當(dāng)該纜索由于外部刺激而開始過度運(yùn)動時，可能包括單側(cè)彈簧或形狀記憶合金的線的該裝置連接到該纜索。實(shí)際上，該裝置的單側(cè)彈簧或形狀記憶合金線僅僅當(dāng)拉緊的纜索達(dá)到超過切換位置的位置時作用在拉緊的纜索上。由于在所有振蕩時間期間纜索運(yùn)動是偽周期性的，因此每當(dāng)它橫穿SP時它將自動地作用(或連接)和停止作用(或脫離)。這種特別的特征使得該系統(tǒng)交替地改變主纜索的動態(tài)性質(zhì)并且因此變成振動減輕的獨(dú)特構(gòu)思。
[0026]實(shí)際上，拉緊的纜索的切換位置對應(yīng)于在增加的振動引起的拉緊的纜索的運(yùn)動期間將最終達(dá)到的拉緊的纜索的預(yù)定位置。換句話說，該裝置僅當(dāng)拉緊的纜索受到引起拉緊的纜索的運(yùn)動超過切換位置(SP)(或在該切換位置上方)的振動時作用在拉緊的纜索上。
[0027]用來保護(hù)拉緊的纜索免受振動的已知方法都基于相同的構(gòu)思:能量從拉緊的纜索傳遞到其它纜索(枕木的情況)或傳遞到裝置(TMD和阻尼器的情況)。實(shí)際上，已知方法涉及該裝置永久作用(或連接)到拉緊的纜索并且振動能量的一部分從該結(jié)構(gòu)被移除到該裝置(阻尼器、TMD或枕木)。例如，在常規(guī)阻尼器中，該能量的一部分從該結(jié)構(gòu)被移除到該阻尼器。在TMD中，這個部分進(jìn)入添加的裝置，該添加的裝置是具有其小的阻尼器的振蕩質(zhì)量。在枕木中，能量的一部分通過枕木連接傳遞到其它纜索。作為結(jié)果的運(yùn)動保持正弦的運(yùn)動或正弦運(yùn)動的組合。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的方法涉及該裝置在拉緊的纜索上的周期性作用(或連接)。在本發(fā)明的情景中，表達(dá)“周期性作用(或連接)”指的是當(dāng)拉緊的纜索達(dá)到切換位置時該裝置作用在拉緊的纜索上。實(shí)際上，通過這樣，該裝置不從該結(jié)構(gòu)移除能量，而是引起改變其動態(tài)特性。所有已知方法從主結(jié)構(gòu)移除能量到添加的一個裝置(TMD或枕木)或到該裝置自身(阻尼器)。根據(jù)本發(fā)明的方法僅涉及單側(cè)彈簧或SMA線并且該能量留在主纜索中。纜索的運(yùn)動不再由特別的共振支配而是分布在許多共振中，這導(dǎo)致減小該纜索達(dá)到的總的最大幅值。此外，由于彈簧不是耗散元件，因此能量不在其中被轉(zhuǎn)換。當(dāng)彈簧插在系統(tǒng)中時，不可能比原始結(jié)構(gòu)降級更多能量。結(jié)果，減輕纜索振動的新的構(gòu)思已經(jīng)被開發(fā)。
[0029]本發(fā)明的另一方面是一種用來保護(hù)拉緊的纜索免受振動的裝置，該裝置包括單側(cè)彈簧，該單側(cè)彈簧包括形狀記憶合金，垂直連接到拉緊的纜索并且非永久地(或暫時地)作用于(或非永久地連接到)所述拉緊的纜索。顯然，所述裝置示出具有減小的混亂的優(yōu)點(diǎn)。“垂直連接到拉緊的纜索”意指該裝置以大約90度(例如，±10度，優(yōu)選地不超過±5度)的角度連接到拉緊的纜索。換句話說，由拉緊的纜索與該裝置的相交形成的角度為大約90度。“非永久地(或暫時地)作用在拉緊的纜索上”意指根據(jù)本發(fā)明的裝置僅當(dāng)拉緊的纜索達(dá)到、超過或橫穿切換位置時作用在拉緊的纜索上。
[0030]本發(fā)明的另一方面涉及使用根據(jù)本發(fā)明的裝置來保護(hù)拉緊的纜索免受振蕩，特別地在諸如橋的建筑物中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1示出四個圖表，該四個圖表對應(yīng)于連接到相同纜索的彈簧(在那種情況下，形狀記憶合金線，即鎳鈦諾線)的性質(zhì)并且用于對應(yīng)于4個切換位置的4種張力；
[0032]圖2示出可以用于本發(fā)明的螺桿布置；
[0033]圖3示出對于對應(yīng)于圖1的四種切換位置的配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索和不配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的自由纜索的實(shí)驗(yàn)運(yùn)動；
[0034]圖4示出配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索的運(yùn)動譜(最低峰，即標(biāo)識為“纜索+SSIopt”的曲線，SSI裝置意指“狀態(tài)切換誘發(fā)器”裝置)和配備有等同的線性彈簧的纜索的運(yùn)動譜(虛線，即標(biāo)識為“纜索+彈簧等同的SSI”的曲線)；
[0035]圖5示出配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索(標(biāo)識為“SSI優(yōu)化的纜索”的曲線)和不配備有裝置的自由纜索(標(biāo)識為“自由纜索”的曲線)的實(shí)驗(yàn)運(yùn)動曲線；
[0036]圖6示出關(guān)于切換位置(4種情況)的并且對于2個輸入水平的減小系數(shù)的演變；
[0037]圖7示出用于長期刺激和用于L/6處的位移變換器的衰變對比。第一圖形示出高幅值的情況，其中該裝置是高效的，并且第二圖形示出該運(yùn)動的總的衰變；
[0038]圖8示出用于短期刺激并且用于運(yùn)動的總衰變的L/2處的位移變換器的衰變對比；
[0039]圖9示出用于在錨固的10米處釋放70kg的質(zhì)量并且用于離開錨固的40米(第一圖形)和22.5米(第二圖形)處的位移衰變對比的例子；
[0040]圖10示出對于不配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的自由纜索的幅值、阻尼和頻率演變；
[0041]圖11示出配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索的幅值、阻尼和頻率演變；
[0042]圖12示出不配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索的大的刺激期間的頻率、阻尼和力演變；
[0043]圖13示出配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索的大的刺激期間的頻率、阻尼和力演變；
[0044]圖14示出配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索和不包括任何裝置的自由纜索之間的譜對比；
[0045]圖15示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的可能實(shí)施例；
[0046]圖16示出纜索和線彈簧之間的關(guān)系(見下面的等式(8)，d是該線的直徑)。

【具體實(shí)施方式】
[0047]如已經(jīng)提及的，本發(fā)明的一個方面是一種用來保護(hù)拉緊的纜索免受振動的無源方法，該方法包括在連接位置(或錨固位置)垂直連接包括單側(cè)彈簧或形狀記憶合金線的裝置到拉緊的纜索，其特征在于，在拉緊的纜索上的該裝置的作用(或連接)(特別地形狀記憶合金線的單側(cè)彈簧的作用)僅當(dāng)拉緊的纜索超過由先前提及的等式(I)確定的切換位置(SP)時發(fā)生。
[0048]實(shí)際上，如果Rk是在該裝置的插入之前被定義的(Keable, Kssi, ap)的函數(shù)，ap指的是到拉緊的纜索的該裝置的連接位置或錨固位置，則最佳SP_可以當(dāng)A = Aopt時通過應(yīng)用前面提及的等式(I)被找到。
[0049]即使Atjpt是未知的，它可以是近似的，并且SPtjpt通過應(yīng)用三個以下測試被找到:
[0050]第一步驟:第一測試在于確定對應(yīng)于在自由纜索上預(yù)期的最大幅值的輸入(Im)。
[0051]第二步驟:第二測試存在于將前面定義的Im應(yīng)用于拉緊的纜索以便SP等于O以便獲得接近A_的幅值A(chǔ)tl，這是由于剛度差是小的。SP(A0)的值略微大于SP最佳值。必須注意，如果剛度是相等的，因此SP = 0，這是由于該系統(tǒng)是線性系統(tǒng)。
[0052]第三步驟:為了非常精確地接近SP_，應(yīng)當(dāng)在將SP從O移動到如通過應(yīng)用上述等式計(jì)算的SP(Atl)時執(zhí)行第三步驟。然后，拉緊的纜索必須以輸入Im被刺激以便獲得最大位移Atjpt的值。結(jié)果，非常接近SPtjpt的SP的新的值通過上述等式被計(jì)算。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的方法涉及該裝置在拉緊的纜索上的垂直連接和非永久(或暫時)作用。實(shí)際上，當(dāng)拉緊的纜索受到外部作用(諸如風(fēng)、雨、交通或地震)時，該裝置作用于(或連接到)拉緊的纜索，該外部作用遍及拉緊的纜索引起振動和共振。為了高效的運(yùn)動減小并且由于共振引起周期性的或偽周期性的運(yùn)動，該裝置必須僅當(dāng)拉緊的纜索超過稱為切換位置(SP，通?？拷|索的靜止位置)的預(yù)定位置時作用在拉緊的纜索上。這樣，該裝置僅在原始拉緊的纜索的振動周期的一部分期間是起作用的。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的方法涉及該裝置在拉緊的纜索上的暫時作用。這意味著該裝置不永久地作用在拉緊的纜索上。實(shí)際上，該裝置因此僅僅當(dāng)需要時偶發(fā)地作用在拉緊的纜索上。正是這個交替作用引起該結(jié)構(gòu)的動態(tài)特征的劇烈變化。此外，由于根據(jù)本發(fā)明的裝置不是耗散裝置(而是僅僅彈簧或SMA線)，因此不從拉緊的纜索提取能量。因此，結(jié)構(gòu)運(yùn)動變得更復(fù)雜。
[0055]實(shí)際上，本方法的運(yùn)動減小的兩種不同效果已經(jīng)被觀察到。
[0056]運(yùn)動減小的第一效果是拉緊的纜索的線性性能轉(zhuǎn)變成雙線性振蕩器性能。這意味著配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的拉緊的纜索不充當(dāng)線性系統(tǒng)，而是充當(dāng)雙線性振蕩器系統(tǒng)。實(shí)際上，拉緊的纜索被迫在給定的周期時間或位置，即切換位置改變其動態(tài)特性。因此，弓丨起拉緊的纜索周期性地改變其自然頻率的值的集合。
[0057]實(shí)際上，與上面給出的已知方法相反，不從拉緊的纜索提取能量。動能留在拉緊的纜索中。
[0058]從纜索和彈簧或SMA線的靜止位置開始，當(dāng)纜索由于振動而上升時，它移動彈簧并且纜索的能量的一部分(小的)轉(zhuǎn)變?yōu)閺椈苫騍MA線的動能。當(dāng)纜索從最大上部位置回去時，存儲在延長的彈簧或SMA線中的彈性勢能(ksx2/2)將通過彈簧或SMA線施加在纜索上的力歸還給纜索。從纜索提取的動能以彈性能被完全退還纜索，如圖1中上左(直線)示出的。余量是零，這意味著該裝置不存儲能量。
[0059]由于根據(jù)本發(fā)明的方法將原始拉緊的纜索的線性性能轉(zhuǎn)變?yōu)殡p線性振蕩器性能，振蕩的半周期變得相對于幅值的零軸不對稱。一個自由度(DoF)的雙線性振蕩器的主要性質(zhì)是，在其自身共振的刺激下，其響應(yīng)是多自由度(多DoF)運(yùn)動。換句話說，雙線性振蕩器能夠以該結(jié)構(gòu)的超諧波和次諧波再分布該能量。拉緊的纜索的振動模式通過根據(jù)本發(fā)明的方法被修改。此外，可以觀察到受刺激的許多模式的近似副本。結(jié)果，本方法應(yīng)用振動模式的連續(xù)改變使得共振運(yùn)動不是獨(dú)特的而是以數(shù)個較小的運(yùn)動被分布。因此，由于每一個振動模式俘獲總輸入能量(由風(fēng)、雨、交通或地震引起)的一部分，如果該能量以較大數(shù)量的模式被分布，則每一個將展示較小的運(yùn)動并且共振現(xiàn)象將被減輕。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的方法的第二效果是使用模態(tài)耦合效應(yīng)。這種效應(yīng)在振動的衰變期期間可觀察，這是由于它導(dǎo)致增加阻尼效應(yīng)并且因此縮短振蕩時間。實(shí)際上，由于風(fēng)、雨、地震或交通，拉緊的纜索經(jīng)常受到交替的輸入力，該風(fēng)、雨、地震或交通給出數(shù)秒的強(qiáng)制期，之后是振蕩衰變期(通常較長)。在這些時期期間，令人感興趣的是，具有較大的阻尼以縮短振蕩時間。然而，在根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下，由于僅僅實(shí)現(xiàn)彈性元件，這是不可能的。然而，由于切換位置被良好地設(shè)計(jì)并且由此我們在拍打的條件下可以使用內(nèi)部共振的抵消。它導(dǎo)致劇烈地減小它留在純的一種狀態(tài)中的幅值下的信號并且因此沒有拍打。該信號將不再增加，這是由于它處于正常拍打現(xiàn)象。以這種方式，重要的阻尼效應(yīng)已經(jīng)被添加到該結(jié)構(gòu)至少持續(xù)大的幅值。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該裝置到拉緊的纜索的連接位置(ap)(或錨固位置)被包括在0.05xL和0.25xL的范圍內(nèi)，其中L代表拉緊的纜索的長度。特別地，該裝置到拉緊的纜索的連接位置被包括在0.1OxL和0.20xL的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，該裝置到拉緊的纜索的連接位置(ap)是大約0.15xL。
[0062]此外，可以理解，該裝置到拉緊的纜索的連接位置不位于主振動模式的節(jié)點(diǎn)位置。纜索在兩個方向(在平面中和離開平面)上振蕩。使用經(jīng)典的減輕系統(tǒng)(阻尼器、TMD等等)，該裝置的連接平面是必要的，因?yàn)樗鼘⒂悬c(diǎn)影響安裝它們的模式。實(shí)際上，阻尼器通常以盡可能大以便接近90度的角度成對地插入以便在兩個方向上是高效的。根據(jù)本發(fā)明的裝置具有的特性是，它用于改變沿豎直方向的纜索的剛性，因?yàn)樵撗b置安裝在纜索和甲板之間。然而，由于纜索截面的對稱，振蕩總是存在于在平面中和離開平面的兩個方向中，沿輸入力方向具有較大幅值。由于振動減輕效果取決于剛性切換和幅值，因此它將僅對于高的幅值存在于水平方向，因?yàn)樗鼉H僅是弱地改變水平剛性的離開彈簧的軸的分量。根據(jù)一個實(shí)施方式，該裝置在要被減輕的振動的平面中連接到拉緊的纜索。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的特別實(shí)施方式，該方法涉及使用包括形狀記憶合金(SMA)線的裝置。特別地，形狀記憶合金可以是鎳和鈦的金屬合金。實(shí)際上，形狀記憶合金是二元合金，最經(jīng)常地由鎳和鈦的結(jié)合體組成。這種類型的形狀記憶合金的例子是鎳鈦諾。SMA在它們被冷卻或加熱時，以及在存在應(yīng)力場的情況下改變它們的晶體布置。晶體幾何結(jié)構(gòu)是例如有序的立方體，但在從奧氏體到馬氏體的相變之后，該晶體在應(yīng)力下彎曲。結(jié)果是，當(dāng)返回奧氏體相時具有可逆性的樣品的大的彈性變形。當(dāng)合金在應(yīng)力下時不降級晶體結(jié)構(gòu)的性質(zhì)是該材料的所謂的超彈性性能。此外，在理論應(yīng)力-應(yīng)變曲線中該材料遵循的路徑示出加載階段中的平的應(yīng)力水平，而另一平穩(wěn)時期出現(xiàn)在卸載階段期間的較低應(yīng)力水平。乘以對應(yīng)應(yīng)變的兩個應(yīng)力水平之間的差給出在滯后回線中被形狀記憶合金吸收的能量。因此，形狀記憶合金是“記住”其最初的冷鍛造的形狀的合金:通過加熱返回預(yù)變形的形狀。此外，這種材料是常規(guī)致動器的輕重量的固體狀態(tài)的替代物，該常規(guī)致動器諸如液壓的、氣動的、和基于馬達(dá)的系統(tǒng)。形狀記憶合金的另一優(yōu)點(diǎn)是，它們可以作為彈簧和阻尼器一起被設(shè)置成簡單的線。該彈簧是由于該材料的超彈性，并且該阻尼器是由于該材料在大的應(yīng)變下展示的滯后循環(huán)。實(shí)際上，當(dāng)SMA(例如，鎳鈦諾)經(jīng)受強(qiáng)的運(yùn)動時，它如阻尼器地起作用，而當(dāng)它經(jīng)受弱的運(yùn)動時，它充當(dāng)彈簧。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的一方面，鎳和鈦以相等的原子百分比存在于該金屬合金中。
[0065]雖然可以在較寬范圍內(nèi)選擇該線的直徑，但鎳鈦諾的該線的直徑優(yōu)選地在I和3毫米之間，更優(yōu)選地在I和2毫米之間。使用SMA的細(xì)線的主要原因是:
[0066]根據(jù)本發(fā)明的裝置的作用是小量改變動態(tài)剛性以便確保雙線性振蕩器產(chǎn)生的諧波將刺激纜索的其它模式，
[0067]如果該線太剛性，它將在性能中引入強(qiáng)的雙線性，這可能導(dǎo)致刺激太多較高模式，這不適合于錨固疲勞，
[0068]為了獲得模態(tài)耦合頻率，有和沒有SMA線的差異或剛性差必須是小的，
[0069]對于動態(tài)運(yùn)動，滯后性質(zhì)高度依賴于線直徑，線直徑越小，滯后循環(huán)越大，并且對于例外幅值的阻尼效果將越高。
[0070]如果對于例外載荷要獲得較大阻尼效果，可以使用由數(shù)根SMA線制成的裝置。此夕卜，有利的是，SMA線可以是細(xì)的，這是由于這有助于構(gòu)造的美觀，因?yàn)樵跇虻脑O(shè)計(jì)上它不太唐突。
[0071]本發(fā)明也涉及用來實(shí)現(xiàn)用來保護(hù)拉緊的纜索免于振動的方法所必要的裝置。所述裝置包括單側(cè)彈簧，該單側(cè)彈簧包括形狀記憶合金，該裝置垂直地連接到拉緊的纜索并且周期性地(或偶然地)作用在所述拉緊的纜索上?！爸芷谛缘?或偶然地)作用”意指該裝置不永久地作用在拉緊的纜索上，即僅當(dāng)拉緊的纜索達(dá)到(或超過或跨越)切換位置(SP)時作用在拉緊的纜索上。
[0072]本裝置允許交替地略微改變(10%到40% )纜索的動態(tài)剛性。用來確定根據(jù)本發(fā)明的裝置的連接位置的公式可以區(qū)分為兩種主要情況，即:使用經(jīng)典的彈簧和使用SMA線(諸如鎳鈦諾)。
[0073]情況1:根據(jù)本發(fā)明的裝置包括單側(cè)彈簧。
[0074]在這種情況中，彈簧剛性不依賴于該距離(ap)。剛性比的極限由以下公式定義:下限(1.1)被定義用來獲得該裝置的最小效率以相對于自由纜索大致減小兩倍幅值運(yùn)動(至少作為阻尼器是高效的)。上限(1.4)是在ELSA(歐洲結(jié)構(gòu)評估實(shí)驗(yàn)室)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的纜索上獲得的值，考慮當(dāng)該裝置連接到該纜索時模態(tài)分布修改，用來在錨固處維持相同的最大設(shè)計(jì)曲率。上限因此是可以被纜索設(shè)計(jì)者修改的推薦值，用來在錨固處維持低的動態(tài)應(yīng)力。在那個意義上，它不是數(shù)學(xué)值，而是安全系數(shù)。
[0075]等式(6)


jr


trtit ?
[0077]如果給定彈簧剛性ks(由構(gòu)造者)，并且如果纜索剛性k。和纜索長度L已經(jīng)由橋設(shè)計(jì)者定義，則該裝置可以在以下極限內(nèi)在位置(ap)被連接:
[0078]等式(7)
/ f \ ( ? ? \ (
[0079]— * Arcsin 0,32.Λ l.^1.\<αρ< — * Jrcsin 0.63,Λ 上仏
[ I K J UiJ [ i ks J
[0080]例子:
[0081]纜索長度=L = 45m
[0082]對于I號模式測量的纜索剛性=(c) (l)k = 35.6KNm(其中纜索張力:T = 250ΚΝ)
[0083]通過測量和錨固的所有機(jī)械系統(tǒng)測量的彈簧剛性(對于長度4.2m且直徑2.5mm的 SMA 彈性)=40KN。
[0084]我們獲得用來安裝該裝置的連接(或錨固)位置的以下極限:
[0085]4.4m ^ ap ^ 9.1m
[0086]用來插入該裝置的采用的位置在這個實(shí)驗(yàn)中為8.2米。
[0087]情況2:該裝置包括SMA線。
[0088]在那種情況中，高度推薦測試?yán)|索上的不同連接位置(ap)以獲得近似解。實(shí)際上，這種情況更復(fù)雜，這是由于SMA線的剛性取決于(ap)。此外，該線安裝成垂直于該纜索并且該線的長度不能長于纜索連接和橋的甲板之間的距離，如圖16中的方案中示出的，該圖示出纜索和線彈簧之間的關(guān)系。等式(8)
[0089]


/1) <《0.4).4./g(a)i(ci“>
K.Exl^Jap7T.Exi ~χ
[0090]這變成超常不等式，其解僅可以被數(shù)值地計(jì)算并且依賴于設(shè)計(jì)者給定的以下參數(shù):
[0091]i =用來減輕的模式號，纜索剛性k(c)(i)，纜索傾斜角度tg(a)，SMA線的直徑ds0
[0092]等式(9)
[0093]
3.56 * I 0...'< sEihEftlM <142*10 "1.d~x φψ.d~
[0094]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該裝置可以包括連接到單側(cè)彈簧的每一個末端的兩個箍筋，第一個箍筋是連接到橋的甲板或連接到地面的下箍筋，并且第二個箍筋是連接到拉緊的纜索的上箍筋。
[0095]特別地，上箍筋通過剛性固定裝置連接到拉緊的纜索。纜索的基部和該裝置的上末端之間的剛性固定是充分的并且允許較簡單的裝置設(shè)計(jì)。術(shù)語“剛性固定”指的是顯示至少大于錨固(或連接)位置(ap)處的纜索的橫向剛性的50倍的剛性的固定。
[0096]該裝置可以包括用于間隙調(diào)節(jié)的螺桿布置。術(shù)語“間隙調(diào)節(jié)”意指當(dāng)纜索靜止時通過調(diào)節(jié)該間隙或彈簧的小的張力可以優(yōu)化該裝置。例如，螺桿布置如圖2處所示。通過轉(zhuǎn)動手柄，上和下螺桿進(jìn)入或出來，給予彈簧的線所需的張力或必要的間隙以獲得將在預(yù)期的最大幅值下高效的最佳切換。螺桿和手柄構(gòu)成用來調(diào)節(jié)的牽引裝置。然而，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中可以使用允許獲得相同效果的其它種類的螺桿布置或牽引裝置。它們必須優(yōu)選地足夠剛性以便不添加任何補(bǔ)充應(yīng)變到根據(jù)本發(fā)明的裝置。
[0097]該裝置通過用于間隙調(diào)節(jié)的螺桿連接到地面或連接到橋的甲板。
[0098]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本裝置可以包括:剛性固定裝置，該剛性固定裝置連接到箍筋，該箍筋連接到單側(cè)彈簧的末端的一個，該單側(cè)彈簧的另一個末端連接到另一個箍筋，該另一個箍筋任選地通過用于間隙調(diào)節(jié)的螺桿布置連接到地面或連接到該構(gòu)造(諸如橋的甲板)。
[0099]單側(cè)彈簧或SMA線是彈性裝置，該彈性裝置在已經(jīng)收縮或伸展之后恢復(fù)其形狀。根據(jù)一個實(shí)施方式，SMA是鎳鈦諾。
[0100]根據(jù)一個實(shí)施方式，鎳鈦諾的線的直徑可以在I和3毫米之間，優(yōu)選地I和2mm之間。
[0101]該裝置可以任選地還包括載荷單元。該載荷單元是變換器，該變換器將力轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電輸出。這種轉(zhuǎn)變是間接的并且發(fā)生在兩個階段中。被感測的力通過機(jī)械布置使應(yīng)變計(jì)變形。應(yīng)變計(jì)將變形(應(yīng)變)測量作為電信號，因?yàn)閼?yīng)變改變該線的有效電阻。在這種情況中，載荷單元連接在單側(cè)彈簧的一個末端和下箍筋之間。
[0102]以優(yōu)選的方式，該裝置包括SMA線，該SMA線包括形狀記憶合金，該形狀記憶合金是鈦和鎳的金屬合金。以優(yōu)選的方式，鎳和鈦以相等的原子百分比存在于金屬合金中。這種材料的優(yōu)點(diǎn)是，它可以作為彈簧和阻尼器一起被成型為簡單的線。該彈簧是由于該材料的超彈性，并且該阻尼器是由于該材料在大的應(yīng)變下展示的滯后循環(huán)。
[0103]本發(fā)明也涉及使用該裝置來保護(hù)拉緊的纜索免于振動。特別地，本發(fā)明涉及使用該裝置來保護(hù)拉緊的纜索免受風(fēng)、雨、交通或地震引起的振動。
[0104]前面提及的所有實(shí)施方式可以被單獨(dú)地實(shí)現(xiàn)或者可以被合理地組合。
[0105]實(shí)驗(yàn)測試
[0106]在外部刺激期間，設(shè)計(jì)成具有最佳特性并且插在纜索上的給定位置上的根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠與相同的自由纜索(即，沒有裝置的纜索)相比以系數(shù)3并且對于具有等同的線性剛性的纜索以系數(shù)2減小振動運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見圖3)示出動態(tài)剛性比Rk= 1.29并且對于不同切換位置(或處于靜止下的SMA張力)的自由纜索(在該曲線圖上標(biāo)識為“沒有裝置”的最大幅值的曲線，即，在該圖例內(nèi)被標(biāo)識的第一個)和配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索之間的運(yùn)動的減小。由較小幅值的“Fsma= 100”曲線(在該曲線圖上的實(shí)線曲線，SP，在該圖例內(nèi)被標(biāo)識的最后一個)示出的運(yùn)動對應(yīng)于對于在100N下40秒的刺激的最佳切換位置。對于雙倍值的刺激(200N)，SP的相同調(diào)節(jié)(100N)不是完美地最佳，而是仍然引起很重要的減小。具有不同水平的輸入力的這些實(shí)驗(yàn)示出用來減輕振動的這種方法的穩(wěn)健性。
[0107]配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索(SSI (狀態(tài)切換誘發(fā)器)纜索)變成非線性結(jié)構(gòu)，其特征在于最經(jīng)常地稱為雙線性頻率的最高共振模式Fbr的頻率值。為了比較配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索(SSI纜索)與等同的線性纜索的運(yùn)動，我們必須永久地添加彈簧到自由纜索，該自由纜索變成比該自由纜索略微更剛性的纜索，但總是具有線性性質(zhì)，它具有等于Fbr的共振模式Fr的頻率值。我們將它稱為等同的SSI線性纜索。這個纜索的運(yùn)動在圖5上被示出為圖例中的最后一個，并且在圖4上以虛線被示出以便譜對比。在圖5中，在實(shí)驗(yàn)曲線上可以驗(yàn)證，在刺激階段期間，對于在這個刺激水平下被優(yōu)化的根據(jù)本發(fā)明的裝置，運(yùn)動減小大于3。與添加到纜索的線性彈簧的對比通過內(nèi)插法示出由于根據(jù)本發(fā)明的裝置的運(yùn)動減小大于2。圖6中的纜索位移的實(shí)驗(yàn)包絡(luò)線示出當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的裝置工作時在纜索的振蕩期間存在兩種動態(tài)狀態(tài)。在測試期間通過測量彈簧中的力獲得兩種狀態(tài)(自由纜索和剛性纜索)的識別。該結(jié)果清楚地示出由等式(I)定義的切換位置的公式化:SP (Aopt) = A_(l-2/(l+Rk))，這表示當(dāng)狀態(tài)I中的運(yùn)動等于狀態(tài)2中的運(yùn)動時振蕩的幅值最小。
[0108]在衰變運(yùn)動期間，與沒有裝置的纜索相比或與等同的線性纜索相比，振蕩周期縮短超過3的系數(shù)。與沒有裝置的纜索相比或與等同的線性纜索相比，阻尼比乘以3的系數(shù)(圖7)。示出對應(yīng)于纜索上的真實(shí)刺激的三種類型的實(shí)驗(yàn)衰變。在纜索的共振的長刺激(>30sec,或大約60循環(huán))，然后衰變。在纜索的共振的短刺激(<5sec或10循環(huán))，然后衰變。對于所有測試(或纜索構(gòu)造)在釋放相同的質(zhì)量(70Kg)之后的衰變的記錄，該所有測試對應(yīng)于所有模式的刺激但以非常小的幅值。配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索的結(jié)果對應(yīng)于圖7上的下曲線。
[0109]纜索的長刺激:該纜索達(dá)到的幅值水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自由纜索幅值，然后，僅當(dāng)兩個幅值相同時(在那種情況下35mm)可以進(jìn)行對比(圖7)。
[0110]在由變換器測量的距離(近似L/6)，所有主要模式存在于該信號中。然后，該衰變代表所有模式一起的明顯阻尼，特別地對于具有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索的情況，其中較高模式的比例增加。
[0111]纜索的短刺激:該衰變在這里在纜索的中間跨度被測量以顯示該衰變存在于纜索上的任何地方。在那種情況下，我們主要獲得僅僅第一模式的明顯阻尼。在短時間的刺激之后:在每一個系統(tǒng)的第一共振頻率的10循環(huán)，該結(jié)果如下(圖7)。
[0112]質(zhì)量(70kg)的釋放。在纜索的很小位移下的衰變的測試:
[0113]該載荷安裝在離開錨固10米的距離并且該位移在纜索的不同的點(diǎn)(8m、22.5m、33m,40m)中被測量以檢測沿纜索的運(yùn)動的最終不規(guī)則性。不同類型的變換器也用于避免由于頻率范圍和測量原理的誤差:(Tronix、線變換器、大的位移)。(Gefran、電勢計(jì)變換器、小的位移)。圖9中示出的結(jié)果對比自由纜索(對應(yīng)于在曲線圖上標(biāo)識為“自由纜索”的曲線，即圖例中提及的第一個)與配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索(在曲線圖上標(biāo)識為“SSI纜索”曲線，即圖例中提及的第二個)的衰變運(yùn)動。從圖7、圖8和圖9可以看到，在不同刺激或幅值水平的所有情況中并且對于在該纜索上測量的所有位置，自由纜索和具有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索之間的振蕩時間的減小為85% (圖7，比率=0.54)，在最差的情況中，這意味著用于衰變的總長度，因?yàn)閷τ谛〉姆担鶕?jù)本發(fā)明的裝置僅僅部分地起作用或者根本不起作用。如果我們考慮具有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索的幅值最大值到這個幅值的1/3 (33mm到1mm)之間的減小，則衰變時間可以334%減小，因?yàn)樵谀欠N情況中，根據(jù)本發(fā)明的裝置被優(yōu)化到大的幅值。衰變減小的這種非線性是與其它類型的阻尼裝置相比的根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一優(yōu)點(diǎn)，這是由于它以設(shè)計(jì)者可接受的小的幅值水平非?？焖俚貍鲗?dǎo)該纜索。
[0114]根據(jù)本發(fā)明的裝置對阻尼比的影響:
[0115]纜索的振蕩的阻尼可以通過不同的方法被測量。最常見的方法是當(dāng)它展示正弦運(yùn)動時處理頻率域中的數(shù)據(jù)并且使用不同提取方法的一種(*)來獲得纜索的頻率、阻尼和模態(tài)形狀，這是自由纜索或由永久連接的彈簧充分張緊的纜索的情況。(O這些方法的一種的創(chuàng)作者在于:Tirelli D."Modal Analysis of Small and Medium Structures by FastImpact Hammer Testing(FIHT)MethocL 〃EUR 24964 EN.Luxembourg(Luxembourg): PubIicat1ns Office of the European Un1n ；2011.JRC66055.)
[0116]當(dāng)纜索配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置時，不再是這種情況。該運(yùn)動總是接近正弦的但不是完美地。它不是線性的，而是雙線性結(jié)構(gòu)。然而，獲得的譜可以被假定為代表真實(shí)的譜的封閉性能，但它給出阻尼和頻率的平均值。為了獲得實(shí)驗(yàn)的所有時間期間的阻尼的值，其它方法將用作小波分解，或者在這個方案期間根據(jù)這個目標(biāo)開發(fā)分級對數(shù)遞減(FLD)。這個最后的方法如圖10和圖11中示出的允許看到在所有衰變時間期間阻尼的演變，使用補(bǔ)充信號來處理該數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是該測試期間該裝置中的力。通過該力信號，測量所有切換事件，允許知道該纜索屬于哪種狀態(tài)(自由的或連接的)。通過這種方法獲得的結(jié)果然后是精確的直到該運(yùn)動是周期性的，因?yàn)樵诶|索的狀態(tài)的每一個中完成該處理。在圖10和圖11中，在短期的刺激之后，對于Ispra的纜索I的例子示出頻率和阻尼的演變。平均阻尼增量是大約3.5/1.07 = 3.2。對于中等振蕩，根據(jù)本發(fā)明的裝置在阻尼比上引起320%的增量。
[0117]在圖12和圖13中示出的曲線中，用于阻尼演變的FLD方法用于長的且強(qiáng)的刺激(200N)之后的纜索的大的位移?？梢钥吹?，在不同的曲線中，該演變適合于纜索的兩種狀態(tài)。以點(diǎn)線標(biāo)識的曲線對應(yīng)于自由纜索的一個(即，圖例中標(biāo)識的第一曲線)并且以虛線標(biāo)識的曲線對應(yīng)于連接的纜索的一個(即，圖例中標(biāo)識的第二曲線)。當(dāng)該纜索是自由的時，在相同的狀態(tài)中但對正和負(fù)循環(huán)執(zhí)行分析。在該裝置沒有被連接時，該力信號是噪音(零)。
[0118]有趣的是，在圖12中見到，僅當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的裝置被優(yōu)化時阻尼增加(在70秒之前)，并且在這個時期期間，2個狀態(tài)(自由纜索和連接的纜索)的頻率是非常不同的。在那個時期之后，該系統(tǒng)變成線性的，具有一個頻率和低的阻尼比?？傮w上，在自由纜索衰變和配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索之間，對于大的位移的阻尼比以系數(shù)2.57(237%)增力口。在圖14中，對于快速返回測試(釋放)示出自由纜索和配備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的纜索(SSI纜索)的傅里葉譜的對比。很清楚的是，峰是較平的。記錄峰的厚度代表阻尼，這種阻尼的增加可以在所有模式中被觀察到(因?yàn)樗鼈儽获詈?。
[0119]根據(jù)本發(fā)明的裝置適用于所有類型且用于變成共振的任何模式號，這是由于其構(gòu)思基于支配振動運(yùn)動的主導(dǎo)位移?；煦缋碚擄@示，當(dāng)輸入或輸出幅值變得高于給定水平時，雙線性振蕩器改變其吸引裝置，并且在那種情況中，振動跳到較高的模式號。以那種方式，保證該系統(tǒng)的穩(wěn)定性；這是由于連接相同的運(yùn)動所需的能量是較高的。
[0120]根據(jù)本發(fā)明的裝置的可能實(shí)施方式的例子。
[0121]圖15示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的可能實(shí)施方式。圖15示出裝置設(shè)計(jì)，該裝置設(shè)計(jì)可以被安裝在經(jīng)受振動問題的拉緊的纜索上。無源裝置垂直地連接到拉緊的纜索。如示出的，由該裝置和拉緊的纜索的相交形成的角度是大約90度。當(dāng)拉緊的纜索超過切換位置時，該裝置的作用出現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的裝置通過鋼冠(I)和鍛造的鋼吊環(huán)螺栓(2)連接到拉緊的纜索。該裝置也包括鎳鈦諾的細(xì)線(7)，該細(xì)線被構(gòu)造在包括用于鎳鈦諾線連接(4)的兩個鋼圓盤(3)和立方體鋼件的相應(yīng)的2個螺釘之間。該螺釘?shù)囊粋€(上螺釘)連接到拉緊的纜索，而另一個(下螺釘)連接到橋甲板。下螺釘通過連接到螺釘鋼筋束￠)的鍛造的吊環(huán)螺栓(2)連接到橋甲板。最后，螺釘鋼筋束(6)通過長的鋼螺栓(5)連接到橋甲板。
【權(quán)利要求】
1.一種用于保護(hù)拉緊的纜索免于振動的無源方法，所述無源方法包括在連接位置垂直地連接包括單側(cè)彈簧或形狀記憶合金線的裝置到拉緊的纜索，其特征在于，僅當(dāng)振動的拉緊的纜索超過切換位置(SP)時，所述裝置作用在所述拉緊的纜索上，所述切換位置通過以下等式被確定，等式(I):
SP (Aopt) = Aopt (1-2/(1+Rk)) 其中: Aopt是具有在SPopt被優(yōu)化的所述裝置的所述拉緊的纜索達(dá)到的幅值， Rk是具有所述裝置(Kssi)的所述拉緊的纜索和沒有所述單側(cè)彈簧(Keable)的所述拉緊的纜索之間的動態(tài)剛性比并且可以通過以下被確定: 通過測量單獨(dú)的所述纜索的共振頻率f；(i)和永久連接的所述纜索的頻率f(c;+s)(i)，Rk由以下等式定義，等式⑵:
/X 2 / \ O _ i€-￥%Hh MI P V⑷⑴J 或由以下等式定義，等式(3): a t k TMp / Lf ξ\, = I + —:---------------- * k

Λ|4.χ?| 其中Ks是所述單側(cè)彈簧的剛性或奧氏體相的所述形狀記憶合金線的剛性，i對應(yīng)于共振模式號，L是纜索長度并且ap是所述裝置的連接位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述裝置到所述拉緊的纜索的連接位置被包括在0.05xL和0.25xL的范圍內(nèi)，其中L代表所述拉緊的纜索的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述裝置的連接位置被包括在0.1OxL和0.20xL的范圍內(nèi)，其中L代表所述拉緊的纜索的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3所述的方法，其中所述裝置的連接位置是0.15xL，其中L代表所述拉緊的纜索的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4所述的方法，其中所述裝置到所述拉緊的纜索的連接位置位于要被減輕的振動的平面中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5所述的方法，其中當(dāng)所述裝置包括形狀記憶合金線時，所述形狀記憶合金優(yōu)選地為鎳和鈦的金屬合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中鎳和鈦以相等的原子百分比存在于所述金屬合金中。
8.一種用來保護(hù)諸如橋的建筑物的拉緊的纜索免于振動的裝置，所述裝置包括單側(cè)彈簧或形狀記憶合金線，所述單側(cè)彈簧或形狀記憶合金線垂直地連接到所述拉緊的纜索并且不永久地作用在所述拉緊的纜索上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中它還包括連接到所述單側(cè)彈簧的每一個末端的兩個箍筋，第一個箍筋是下箍筋并且連接到所述建筑物或者連接到地面，并且第二個箍筋是上箍筋并且連接到所述拉緊的纜索。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其中所述上箍筋通過剛性固定裝置連接到所述拉緊的纜索。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10的任何權(quán)利要求所述的裝置，其中它還包括用于間隙調(diào)節(jié)的螺桿布置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8到11的任何權(quán)利要求所述的裝置，其中所述下箍筋通過用于間隙調(diào)節(jié)的所述螺桿布置連接到所述地面或所述建筑物。
13.根據(jù)權(quán)利要求8到12的任何權(quán)利要求所述的裝置，其中所述裝置包括形狀記憶合金線，所述形狀記憶合金優(yōu)選地為鎳和鈦的金屬合金。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中鎳和鈦以相等的原子百分比存在于所述金屬合金中。
15.用來保護(hù)拉緊的纜索免于振動的根據(jù)權(quán)利要求8到14的任何權(quán)利要求的裝置的用途，所述振動諸如由風(fēng)、雨、地震或交通引起的那些振動。
【文檔編號】E01D19/16GK104185706SQ201380013214
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月8日
【發(fā)明者】D·蒂雷利, A·安托萬 申請人:歐洲聯(lián)盟，由歐洲委員會代表