一種懸索橋吊索的振動控制裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及懸索橋吊索的振動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種懸索橋吊索的振動控 制裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 懸索橋的恒載與活載通過吊索傳遞至主纜，再由主纜傳遞至橋塔和錨碇，因此吊 索的結(jié)構(gòu)重要性毋庸置疑。由于現(xiàn)代懸索橋的吊索為長細(xì)柔性結(jié)構(gòu)，其初始阻尼比很小，在 風(fēng)荷載和交通荷載作用下容易發(fā)生較大的振動，吊索長期振動會引起吊索錨頭處鋼絲的疲 勞損傷，吊索的使用壽命大幅降低。一般來說，并排雙吊索的索力和拉索的型號均相同，其 振動頻率和振型也相同，將并排雙吊索看作一個振動系統(tǒng)，該振動系統(tǒng)可能出現(xiàn)同相位振 動和反相位振動這兩種類型的振型組合方式，分別如圖1和圖2所示。
[0003] 為了對吊索的振動進(jìn)行控制，目前多采用剛性減振架和阻尼器，剛性減振架原多 用于輸電線工程中，采用剛性減振架將雙吊索在η等分點連接，在雙吊索同相位振動時不 起作用。在雙吊索反相位振動時起到剛性約束的作用，使吊索的自由振動長度變?yōu)樵瓉淼?l/η，頻率增大為原來的η倍，有利于減小吊索發(fā)生風(fēng)致振動的幾率；但是由于減振架并不 能產(chǎn)生耗能作用，一旦吊索發(fā)生振動，其振動會持續(xù)較長時間，衰減較慢，而導(dǎo)致吊索的索 體、錨頭和減振架發(fā)生疲勞損傷。
[0004] 另外，阻尼器控制振動也有一些報道和應(yīng)用，其中，專利號為ZL201420222127. 3 的一種用于吊索的阻尼減振架，當(dāng)多根吊索共同運(yùn)動時，阻尼減振架可以提供一定的阻尼， 但吊索以反相位振型運(yùn)動時，這種阻尼減振架作用等同于剛性減振架，無法提供阻尼減振。 專利號為ZL201020161536. 9的大跨度懸索橋吊桿索減振器，采用一個減振器控制吊索的 振動，該減振結(jié)構(gòu)無法控制并排雙吊索的同相位振動，而且作為阻尼耗能元件的高阻尼橡 膠，在惡劣的實橋環(huán)境下容易發(fā)生老化，耐久性較差。因此，目前暫無能同時控制同相位振 動和反相位振動的減振結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種懸索橋吊索的振動控制 裝置與方法，消除并排雙吊索產(chǎn)生的同相位振動，并抑制反相位振動。
[0006] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種懸索橋吊索的振動控制裝置，設(shè) 置于并排的兩根吊索之間，每根吊索的一端通過活動鉸固定于主梁，所述振動控制裝置包 括若干個阻尼器，所述阻尼器沿吊索依次排列，每個阻尼器的兩端分別通過一個索夾與一 根吊索固定。
[0007] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述兩根吊索的質(zhì)量不相等。
[0008] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述兩根吊索的索力不相等。
[0009] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述兩根吊索之間的阻尼器的數(shù)目為兩個。
[0010] 一種懸索橋吊索的振動控制方法，包括如下步驟：
[0011] SI.調(diào)整并排的兩根吊索中某一根吊索的頻率，使兩根吊索的頻率不同；
[0012] S2.在所述兩根吊索之間設(shè)置若干個阻尼器；
[0013] S3.根據(jù)吊索的振型控制要求，優(yōu)化阻尼器的安裝位置。
[0014] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S1中，通過改變所述吊索的質(zhì)量或改變所述吊索 的索力，以調(diào)整吊索的頻率。
[0015] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，吊索的有應(yīng)力自由長度為L，在所述兩根吊索之間設(shè)置 若干個阻尼器，分別為第一阻尼器、第二阻尼器、…、第M阻尼器，第一阻尼器距離吊索連 接主梁的一端距離為X ca，當(dāng)?shù)谝蛔枘崞鞯陌惭b位置比Xc;1/L位于Ii1階振型駐點處時，=
【主權(quán)項】
1. 一種懸索橋吊索的振動控制裝置，設(shè)置于并排的兩根吊索之間，每根吊索的一端通 過活動鉸（5)固定于主梁（4)，其特征在于：所述振動控制裝置包括若干個阻尼器，所述阻 尼器沿吊索依次排列，每個阻尼器的兩端分別通過一個索夾（3)與一根吊索固定。
2. 如權(quán)利要求1所述的懸索橋吊索的振動控制裝置，其特征在于：所述兩根吊索的質(zhì) 量不相等。
3. 如權(quán)利要求1所述的懸索橋吊索的振動控制裝置，其特征在于：所述兩根吊索的索 力不相等。
4. 如權(quán)利要求1所述的懸索橋吊索的振動控制裝置，其特征在于：所述兩根吊索之間 的阻尼器的數(shù)目為兩個。
5. -種基于權(quán)利要求1所述裝置的懸索橋吊索的振動控制方法，其特征在于，包括如 下步驟：
51. 調(diào)整并排的兩根吊索中某一根吊索的頻率，使兩根吊索的頻率不同；
52. 在所述兩根吊索之間設(shè)置若干個阻尼器；
53. 根據(jù)吊索的振型控制要求，優(yōu)化阻尼器的安裝位置。
6. 如權(quán)利要求5所述的懸索橋吊索的振動控制方法，其特征在于：步驟Sl中，通過改 變所述吊索的質(zhì)量或改變所述吊索的索力，以調(diào)整吊索的頻率。
7. 如權(quán)利要求5所述的懸索橋吊索的振動控制方法，其特征在于：吊索的有應(yīng)力自由 長度為L，在所述兩根吊索之間設(shè)置若干個阻尼器，分別為第一阻尼器（11)、第二阻尼器 (12)、···、第M阻尼器，第一阻尼器（11)距離吊索連接主梁（4)的一端距離為X ca，當(dāng)?shù)谝蛔?尼器（11)的安裝位置比Xc;1/L位于Ii1階振型駐點處時，
，其中i =丨，…，化-丄； 第二阻尼器（12)距離吊索連接主梁（4)的一端距離為Xe2，當(dāng)?shù)诙枘崞鳎?2)的安裝位置 比Xc;2/L位于n2階振型駐點處時，
，其中i = 1，…，n2-l ;第M阻尼器距離吊索 連接主梁⑷的一端距離為Xcm，當(dāng)?shù)贛阻尼器的安裝位置比x"/L位于nm階振型駐點處時，
8. 如權(quán)利要求7所述的懸索橋吊索的振動控制方法，其特征在于：步驟S3中，當(dāng)對吊 索的前η階振型進(jìn)行控制時，優(yōu)化若干個阻尼器的安裝位置遵循的原則為：1/ ηι、1/η2、…、 IAin^v別大于0. 03,且η η n2、…、nm的最小公倍數(shù)大于η。
9. 如權(quán)利要求8所述的懸索橋吊索的振動控制裝置，其特征在于：當(dāng)使用第一阻尼器 (11)和第二阻尼器（12)對吊索的前50階振型進(jìn)行控制時，第一阻尼器（11)和第二阻尼 器（12)的安裝位置優(yōu)化遵循的原則為，一方面使l/nJP 1/η 2分別大于0. 03,同時使η ^口 η2的最小公倍數(shù)大于50,結(jié)果優(yōu)化，選取η 1= 20和η 2= 30,即第一阻尼器（11)的安裝位 置比χε1/1 = 0· 〇5,第二阻尼器（I2)的安裝位置比χε2/1 = 0· 〇33。
10. 如權(quán)利要求8所述的懸索橋吊索的振動控制裝置，其特征在于：當(dāng)使用第一阻尼器 (11)、第二阻尼器（12)和第三阻尼器對吊索的前50階振型進(jìn)行控制時，第一阻尼器（11)、 第二阻尼器（12)和第三阻尼器的安裝位置優(yōu)化遵循的原則為，一方面使l/ni、l/njP 1/η3 分別大于0. 03,同時使ηι、112和η 3的最小公倍數(shù)大于50,結(jié)果優(yōu)化，選取η 10、η 2= 20 和113= 30,即第一阻尼器（11)的安裝位置比X &/! = 0. 1，第二阻尼器（12)的安裝位置比 xc2/L = 0. 05,第三阻尼器的安裝位置比xe3/L = 0. 033。
【專利摘要】一種懸索橋吊索的振動控制裝置與方法，本振動控制裝置設(shè)置于并排的兩根吊索之間，每根吊索的一端通過活動鉸固定于主梁，阻尼器沿吊索依次排列，每個阻尼器的兩端分別通過一個索夾與一根吊索固定。本振動控制方法首先調(diào)整并排的兩根吊索中某一根吊索的頻率，使兩根吊索的頻率不同，然后在所述兩根吊索之間設(shè)置若干個阻尼器，最后根據(jù)吊索的振型控制要求，優(yōu)化阻尼器的安裝位置。本發(fā)明消除并排雙吊索產(chǎn)生的同相位振動，并抑制反相位振動。
【IPC分類】E01D19-16, E01D11-02
【公開號】CN104674644
【申請?zhí)枴緾N201510062295
【發(fā)明人】汪正興, 汪雙炎, 王波, 柴小鵬, 王艷芬, 吳美艷, 荊國強(qiáng), 劉鵬飛, 高陽, 馬長飛, 王翔, 伊建軍
【申請人】中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司, 中鐵大橋局集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月5日