專利名稱：抑制斜拉索振動的外置式減振器的制作方法
技術領域：
本發明涉及減振器，具體涉及抑制斜拉索振動的外置式減振器，用于大跨度斜拉橋施工和運營過程中對斜拉索振動進行控制。
背景技術：
大跨度斜拉橋的斜拉索是斜拉橋的主要承力構件，隨著斜拉橋跨度的不斷增大，斜拉索變得越來越長，由于斜拉索長而柔軟，其抗彎剛度小，極易在風、風一雨、地震及交通等外界激勵下發生過大的振動，甚至產生大幅的發散振動。斜拉索的振動將使其長期處于大幅交變應力循環作用之下，在應力集中較為嚴重的斜拉索錨固區，易產生索的疲勞破壞，振動嚴重的還會危及梁體結構，導致梁體裂紋，斜拉索的振動也會使其熱擠塑高密度聚乙烯(PE)護套及斜拉索端部索套管破裂，發生滲水而銹蝕。斜拉索在高應力狀態下振動又將加快索的應力腐蝕，使斜拉索的疲勞壽命大大縮短。斜拉索的大幅振動,還會使過往行人和·車輛產生不舒適感和不安全感，影響橋梁的正常運營。因此控制斜斜拉索的振動是非常必要的。為此，中國發明專利CN101709567A公開了 “一種斜拉索剛性連接空間杠桿質量減振裝置”(申請號CN200910272400. 7)，由剛性連接桿將斜拉索索面內和索面外的振動位移傳遞到轉動杠桿，而轉動杠桿一端通過縱向連接構件與杠桿支座連接，且能夠繞杠桿支座上下轉動和繞自身中心軸轉動，另一端連接質量塊及阻尼器，當斜拉索索面內或索面外振動時，振動位移通過剛性連接桿傳遞給轉動杠桿，帶動轉動杠桿、質量塊、阻尼器上下或繞轉動杠桿中心軸轉動，產生慣性力、彈性力、阻尼力，索面外振動時杠桿支座與縱向連接構件的高阻尼結合還提供轉動摩阻力和粘滯力，經過轉動杠桿的放大作用，通過剛性連接桿傳遞回斜拉索，改變斜拉索的模態質量、剛度及阻尼，從而有效抑制斜拉索索面內或索面外的振動。眾所周知，隨著施工過程中索力的調整，斜拉索垂度和主梁線形均發生變化，從而導致索夾安裝位置發生變化，由于上述發明采用固定長度連接桿，且杠桿端放置阻尼器，在連接桿的帶動下，質量塊與內置阻尼器繞轉動軸發生上下轉動，由于內置的阻尼器腔體空間有限，容易發生碰撞，嚴重時損壞減振器。因此，上述發明提供的技術方案對于施工階段和運營期減振不能實現自適應，需要人為調整安裝位置，較不方便。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是解決斜拉索減振器在施工階段和運營期減振不能實現自適應，需要人為調整安裝位置，較不方便的問題。為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種抑制斜拉索振動的外置式減振器，包括剛性連接桿和杠桿組件，所述剛性連接桿的第一端鉸接有用于固定斜拉索的索夾；所述杠桿組件水平設置，兩端分別連接有用于與橋面固定的支座和阻尼器，所述阻尼器的運動方向上下設置；所述杠桿組件包括第一、第二、第三和連接軸，所述第一杠桿的第一端通過第一銷軸鉸接在所述支座內形成第一鉸接點，且所述第一銷軸的軸線與所述第一杠桿的軸線垂直；所述第二杠桿的外圓周面上設有鉸座，所述剛性連接桿的第二端通過第二銷軸與所述鉸座鉸接形成第二鉸接點，且所述第二銷軸的軸線與所述第二杠桿的軸線垂直；所述第三杠桿的第一端與所述阻尼器固定；所述連接軸轉動設置在所述第二杠桿內且兩端分別與所述第一杠桿的第二端和所述第三杠桿的第二端固定。在上述方案中，所述第一杠桿的第一端設有摩擦裝置，所述摩擦裝置包括兩塊連接板和彈簧，所述兩塊連接板相對設置，且一端分別與所述第一杠桿的第一端固定，另一端的外側面上設有摩擦塊；所述彈簧固定設置在兩塊所述連接板之間且使兩個所述摩擦塊分別與所述支座的內壁相抵，提供摩擦所需正壓力。在上述方案中，所述剛性連接桿的軸線與斜拉索的軸線垂直。在上述方案中，所述第一鉸接點和所述第二鉸接點之間的連線與所述剛性連接桿的軸線垂直。 在上述方案中，所述阻尼器包括質量塊、上容器和下容器，所述質量塊具有一開口向下的內腔，所述上容器固定在所述內腔中，所述上容器內設有長度方向沿縱橋向設置的多塊插板，所述下容器具有匹配所述插板的多個阻尼腔，所述阻尼腔內設有阻尼液，所述插板自上而下插裝在所述阻尼腔內。在上述方案中，所述質量塊由混凝土澆注而成。本發明，通過對杠桿組件的改進，使得與杠桿組件連接的剛性連接桿可以帶動第一、第二、第三杠桿和阻尼器繞支座上下擺動，并能帶動第二杠桿繞杠桿自身軸線轉動，從而減輕斜拉索的面內振動以及面外振動，可同時實現斜拉橋施工階段與運營階段斜拉索減振的需要。
圖I為本發明的結構示意圖；圖2為本發明中支座的內部結構主視圖；圖3為本發明中支座的內部結構側視圖；圖4為本發明中杠桿組件的結構示意圖；圖5為本發明中阻尼器的主視圖；圖6為本發明中阻尼器的側視圖。
具體實施例方式本發明提供的抑制斜拉索振動的外置式減振器，通過對杠桿組件的改進，使得與杠桿組件連接的剛性連接桿可以帶動第一、第二、第三杠桿和阻尼器繞支座上下擺動，并能帶動第二杠桿繞杠桿自身軸線轉動，從而減輕斜拉索的面內振動以及面外振動，可同時實現斜拉橋施工階段與運營階段斜拉索減振的需要。下面結合附圖對本發明作出詳細的說明。如圖I所示，本發明提供的抑制斜拉索振動的外置式減振器包括剛性連接桿4、杠桿組件、支座6和阻尼器。剛性連接桿4的第一端通過銷軸3鉸接用于固定斜拉索I的索夾2，第二端鉸接在杠桿組件的中部，杠桿組件水平設置，支座6和阻尼器的底面分別固定在橋面上且支座6和阻尼器分別設置在杠桿組件的兩端，阻尼器的運動方向設置為上下運動。剛性連接桿4的軸線與拉索I垂直，保證拉索I振動時位移全部傳遞給剛性連接桿4，減小傳遞給杠桿組件的位移損失，保證抑振力達到最大。
再請參見圖4，杠桿組件包括第一杠桿7、第二杠桿8、第三杠桿9和連接軸23。第一杠桿7的第一端通過第一銷軸18鉸接在支座6內形成第一鉸接點Al，且第一銷軸18的軸線與第一杠桿7的軸線垂直；第二杠桿8的外圓周面上設有鉸座，剛性連接桿4的第二端通過第二銷軸5與鉸座鉸接形成第二鉸接點A2，且第二銷軸5的軸線與第二杠桿8的軸線垂直；第三杠桿9的第一端與阻尼器固定；連接軸23轉動設置在第二杠桿8內且兩端分別與第一杠桿7的第二端和第三杠桿9的第二端固定。第一鉸接點Al和第二鉸接點A2之間的連線與剛性連接桿4的軸線垂直，使剛性連接桿4的位移全部傳遞給杠桿組件，減小位移損失，保證減振效果最優。在本實施例中，第二杠桿8具有一個軸向通孔，軸向通孔的兩端設有滾動軸承22，連接軸23呈中間粗兩端細的臺階軸狀，且兩端分別設有外螺紋，連接軸23穿裝在第二杠桿8的軸向通孔內且與滾動軸承22配合，第一杠桿7的第二端和第三杠桿9的第二端分別設有內螺紋，連接軸23與第一杠桿7的第二端和第三杠桿9的第二端通過螺紋連接為一體。從而實現了第一杠桿7、第二杠桿8和第三杠桿9同時繞支座6上下擺動或第二杠桿8在繞自身軸轉動的同時保持第一杠桿7和第三杠桿9不動。通過調整第三杠桿9的長度可以改變杠桿組件的放大倍數，方便調節抑振力大小。再請參見圖2和圖3，支座6為鋼板焊接箱式結構，包括頂板13、底板15以及左、右側板14、16和前、后側板17，其中右側板16上設有開口，用于保證第一杠桿7轉動。第一杠桿7的第一端插裝在支座6內，第一杠桿7的第一端設有摩擦裝置，用以提供摩擦抑振力，抑制斜拉索風雨振。由于杠桿組件轉動靈活，不受施工階段調索及成橋時荷載試驗的影響。摩擦裝置包括兩塊連接板20和彈簧21，兩塊連接板20相對設置，第一杠桿7的第一端固定設有一根插銷19，兩塊連接板20的一端分別與插銷19固定，另一端的外側面上設有摩擦塊，彈簧21固定設置在兩塊連接板20之間且在彈簧21彈力的作用下使兩個摩擦塊分別與支座6的內壁(前、后側板17的內表面)相抵。由于彈簧具有壓縮性，保證了正壓力施加持續穩定，避免出現因正壓力施加故障導致摩擦裝置無效的情況。再請參見圖I、圖5和圖6，阻尼器包括質量塊10、上容器11 (內置于質量塊10內部，圖中未顯示)和下容器12，質量塊10具有一開口向下的內腔，上容器11固定在質量塊10的內腔中，上容器11和下容器12均為鋼板焊接的箱式結構，其中上容器11具有頂壁24和四個側壁25、26，且頂壁24的底面上固定設有多塊縱橋向設置的插板27，下容器12具有底板30，底板30的頂面上設有由多個側板和隔板29組成的匹配插板27的多個阻尼腔，阻尼腔內設有阻尼液31用以提供阻尼力，插板27自上而下插裝在阻尼腔內。質量塊10由混凝土澆注而成，除配重加大抑振力外，兼有保溫隔熱作用，使上、下容器11、12溫度不致過高，保證阻尼液31阻尼性能的穩定性。另外，插板27長度方向設計為縱橋向，使質量塊10帶動上容器11上下擺動角度盡可能大，預留橋面活載增長導致拉索大振幅振動時所增長的轉動角度量。
本發明，斜拉索I振動時，將位移經剛性連接桿4傳遞給杠桿組件，杠桿組件一端與固定在主梁上的支座銷軸連接，另一端與阻尼器相連，支座內的摩擦裝置提供抑振力，阻尼器隨杠桿組件運動剪切阻尼液產生阻尼力，抑制拉索振動。因此，本發明綜合了杠桿的放大效應、摩擦耗能和粘彈性耗能減振機理，具有減振效果持久、抑振效果好，裝置簡單、安裝維護方便等優點，尤其對大振幅振動效果良好，在斜拉橋施工階段安裝上可很好地抑制拉索施工期間大幅振動及風雨振。成橋后補充安裝阻尼發生裝置，可避免因橋面荷載變化產生拉索與主梁相對位移過大導致減振器破壞的問題，同時加強減振效果，特別地粘彈性減振對拉索小振幅控制良好。摩擦力與阻尼力共同作用，互相補充，保障施工階段和運營階段橋梁的安全，尤其適用于大跨度斜拉橋施工過程中斜拉索振動控制。本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作出的結構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.抑制斜拉索振動的外置式減振器，包括 剛性連接桿，其第一端鉸接有用于固定斜拉索的索夾； 杠桿組件，水平設置，兩端分別連接有用于與橋面固定的支座和阻尼器，所述阻尼器的運動方向上下設置； 其特征在于，所述杠桿組件包括 第一杠桿，其第一端通過第一銷軸鉸接在所述支座內形成第一鉸接點，且所述第一銷軸的軸線與所述第一杠桿的軸線垂直； 第二杠桿，其外圓周面上設有鉸座，所述剛性連接桿的第二端通過第二銷軸與所述鉸座鉸接形成第二鉸接點，且所述第二銷軸的軸線與所述第二杠桿的軸線垂直； 第三杠桿，其第一端與所述阻尼器固定； 連接軸，轉動設置在所述第二杠桿內且兩端分別與所述第一杠桿的第二端和所述第三杠桿的第二端固定。
2.如權利要求I所述的抑制斜拉索振動的外置式減振器，其特征在于，所述第一杠桿的第一端設有摩擦裝置，所述摩擦裝置包括 兩塊連接板，相對設置，且一端分別與所述第一杠桿的第一端固定，另一端的外側面上設有摩擦塊; 彈簧，固定設置在兩塊所述連接板之間且使兩個所述摩擦塊分別與所述支座的內壁相抵，提供摩擦所需正壓力。
3.如權利要求I所述的抑制斜拉索振動的外置式減振器，其特征在于，所述剛性連接桿的軸線與斜拉索的軸線垂直。
4.如權利要求I所述的抑制斜拉索振動的外置式減振器，其特征在于，所述第一鉸接點和所述第二鉸接點之間的連線與所述剛性連接桿的軸線垂直。
5.如權利要求I所述的抑制斜拉索振動的外置式減振器，其特征在于，所述阻尼器包括 質量塊，具有一開口向下的內腔； 上容器，固定在所述內腔中，所述上容器內設有長度方向沿縱橋向設置的多塊插板；下容器，具有匹配所述插板的多個阻尼腔，所述阻尼腔內設有阻尼液，所述插板自上而下插裝在所述阻尼腔內。
6.如權利要求5所述的抑制斜拉索振動的外置式減振器，其特征在于，所述質量塊由混凝土澆注而成。
全文摘要
本發明公開了一種抑制斜拉索振動的外置式減振器，包括剛性連接桿和杠桿組件，剛性連接桿的第一端鉸接索夾，杠桿組件兩端分別連接支座和阻尼器，杠桿組件包括第一、第二、第三和連接軸，第一杠桿的第一端通過第一銷軸鉸接在支座內，第二杠桿的外圓周面上設有鉸座，剛性連接桿的第二端通過第二銷軸與鉸座鉸接，第三杠桿的第一端與阻尼器固定，連接軸轉動設置在第二杠桿內且兩端分別與第一杠桿的第二端和第三杠桿的第二端固定。本發明，與杠桿組件連接的剛性連接桿可以帶動第一、第二、第三杠桿和阻尼器繞支座上下擺動，并能帶動第二杠桿繞杠桿自身軸線轉動，從而減輕斜拉索的面內及面外振動，可同時實現斜拉橋施工和運營階段斜拉索減振的需要。
文檔編號E01D19/16GK102943438SQ20121051437
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者汪正興, 王波, 張武劍, 郭翠翠, 尹夏明, 李榮慶, 吳亮, 方華兵, 柴小鵬, 荊國強, 王翔, 李東超 申請人:中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司, 中鐵大橋局集團有限公司, 江西省高速公路投資集團有限責任公司