專利名稱：斜拉索減振限位裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及橋梁工程領域，尤其涉及一種斜拉橋的拉索減振限位裝置。
背景技術：
拉索是斜拉橋的關鍵構件，考慮到拉索的柔性、相對較小的質量及較低的阻尼，在 風荷載、風雨共同作用及車輛荷載等活載作用下拉索極易發(fā)生振動。拉索振動可分為兩 大類風致振動與非風致振動。風致振動包括渦激共振、尾流馳振、馳振、風雨激振等； 非風致振動主要指參數振動和內共振。拉索的大幅振動容易引起錨固端的疲勞，或者損 壞拉索端部的腐蝕保護系統(tǒng)，縮短拉索的使用壽命，嚴重時甚至要緊急封閉交通。拉索 振動已成為大跨徑斜拉橋急待解決的關鍵問題之一，也引起了國內外學者越來越多的關 注。經過20多年的研究，人們已經初步認識拉索振動的機制，在實際工程中也已提出并 采用了很多有效的拉索減振措施，取得了明顯的減振效果?，F有的減振措施有空氣動 力學措施、結構措施與機械阻尼措施。(一)空氣動力學措施拉索的風雨激振、渦激 共振等都是由于氣流流經拉索時流態(tài)發(fā)生周期性的改變對拉索進行激勵而引起的。氣動 措施就是通過改變拉索的斷面形式或拉索的表面形態(tài)來改變拉索的氣動特性，使氣流流 經拉索時不再引起拉索的振動。這對抑制拉索的風雨激振很有效，對抑制渦激振動也有 一定的效果?？諝鈩恿W減振措施由于沒有完備的理論依據，目前的設計、施工只能依 靠現有的經驗和試驗所得的結論，想要達到理想的減振效果難度較大。(二)結構措施 目前已證明有效的結構措施主要是輔助索方法。即將多根斜拉索橫向連接起來，或者用 連接器將相互并列的兩根拉索連接起來，達到抑制拉索振動的目的。輔助纜索將拉索連 接后，各拉索將不能再單獨振動，任何一階陣型的振動都會使每根拉索或多或少的發(fā)生 振動。如果僅僅在部分拉索作用動態(tài)空氣力或自激振動力，由于輔助索的連接，相對質 量變大(意味著相對外力變小)，即可抑制振動。當輔助纜索和拉索的連接非常牢固時， 輔助纜索中會產生很大的內力和應變，由于滯回能量的耗散，拉索——輔助纜索體系的 阻尼可以提高，這一點已經在實橋上得到驗證。輔助纜索可以增加拉索面內剛度，并可 使主索低階頻率提高，但僅用一根輔助纜索時頻率的增大效果是很有限的。輔助索方法 的缺點是，破壞了原有索面的景觀；輔助索設計復雜，安裝困難。因此目前設計師都傾 向于盡量不采用這種方法。(.三)機械減振措施在拉索的適當部位(通常是在拉索錨 固端附近)安裝各種形式的阻尼器，可以提高拉索的模態(tài)阻尼來耗散拉索的振動能量。阻尼器方法是一種"廣泛的"減振措施，對各種拉索振動都有良好的減振效果。根據阻 尼器所用材料不同可分為高阻尼橡膠減振器、油阻尼器、粘性剪切型阻尼器、MR智能阻 尼器(磁流變阻尼器)、摩擦阻尼器等。(1)高阻尼橡膠阻尼器(High Damping Rubber Damper)利用橡膠和拉索之間的摩擦以及橡膠自身的剪切變形黏滯阻尼耗能。高阻尼橡 膠既具有彈性固體性質，又表現出黏性流體特性。彈性固體在外力作用下發(fā)生彈性變形， 產生勢能而不耗散能量，黏性流體在外力作用下發(fā)生不可逆黏性流動，產生熱能而耗散 能量。由于粘彈性材料兼具二者特性，所以在工程中應用廣泛。高阻尼橡膠圈可提供的 阻尼是有限的，因而減振效果不是很理想。采用高阻尼橡膠圈與其他阻尼器聯(lián)合使用是 一個發(fā)展方向，但它們的放置位置與組合方式還需要做進一步的研究。(2)最初的油阻 尼器(Oil Damper)多采用汽車減振器，由于車用減振器為油壓式，只能提供軸向阻尼 力，所以為了控制斜拉索的橢圓形振動， 一般一根拉索需要采用兩個阻尼器來控制拉索 的面內和面外振動。油阻尼器的主要問題是其機械構造復雜，對微小振動不敏感，使其 安裝調節(jié)比較麻煩。由于油阻尼器阻尼介質為液體，易發(fā)生漏油和滲油現象，其維修費 用相對較高。(3)黏性剪切型阻尼器(Viscous Shear Damper)是利用黏性材料的剪切 變形產生的抵抗力來抑制拉索的振動。 一個黏性剪切型阻尼器可同時控制拉索面內、面 外兩個方向的振動，并可追蹤由拉索的軸向運動而帶來的阻尼器安裝位置的變化。其構 造特點為由阻尼器內插板的運動使黏性材料產生剪切變形，從而將拉索的振動能量傳給 黏性材料。黏性剪切型阻尼器構造簡單、機械加工要求低，可通過調節(jié)插板的面積和黏 性材料的注入量很容易地得到所需的黏性阻尼系數。黏性材料多為高分子化合物，其性 能將決定黏性剪切型阻尼器的使用效果。由于黏性材料的阻尼特性和剛度特性對溫度的 敏感性很高，因此黏性剪切型阻尼器的減振效果受溫度的影響比較大。(4)磁力阻尼器
(Magnetic force Damper)目前僅在日本試驗性地應用于天建寺橋上，該橋為主跨219m 的PC斜拉橋。其原理是拉索發(fā)生振動，其上的吸著板接近磁石時將被吸著，當索的側 向運動力超過吸著力時，兩者又分離，吸著和分離將改變拉索的振動特性，造成不同振 型間能量的傳遞與消耗，達到減振的目的。磁力阻尼器的特點是由于阻尼介質不是液體， 對環(huán)境適應性能相對比以上三種阻尼器好。尤其值得稱道的是它的耐寒性能很好，可適 用于嚴寒地區(qū)。它的構造簡單，成本、維修費用均較低。(5) MR智能阻尼器
(Magneto-Rheological Damper)是一種半主動控制裝置，是以智能材料(磁流變材料) 為驅動材料的可調參數阻尼器。兩相磁流變液是一種可控液體，它是用不導電的母液和 均勻散布在其中的固體磁性顆粒制成的懸浮液。在磁場作用下，流變液中的固體顆粒就 形成一束束纖維狀的鏈，橫架于磁場的兩.極之間，這樣，對于平行于電極的剪切力而言， 流變液在磁場的作用下就會發(fā)生磁流變效應，即從流動性良好的具有一定黏滯度的牛頓 流體轉變?yōu)榫哂幸欢ㄇΦ酿に荏w，從而達到減振效果。電流變阻尼器與磁流變阻尼 器相比，所需的外加電壓要高得多，通常要高達數百伏，實現起來有一定的困難。磁流變阻尼器的優(yōu)點是受溫度等環(huán)境因素影響小，阻尼系數的大小可以通過調節(jié)輸入電壓 來調整，從而使每根拉索的阻尼力達到最佳狀態(tài)，取得良好的制振效果。磁流變阻尼器 的缺點是控制力只有通過輸入電流或電壓、改變阻尼器磁場強度并被動的依賴結構振 動產生阻尼器間的相對速度才能實現。(6)摩擦型阻尼器(Friction Damper)是利用 摩擦來消耗拉索振動的能量，從而達到減振的效果。目前開發(fā)的摩擦型阻尼器有以下特 點摩擦力可調；易于安裝；安裝好后，阻尼力為常數，不隨振動速度和頻率變化；阻 尼器的特性對拉索在不同受力狀態(tài)下的軸向拉伸不敏感；阻尼器個體較小，不影響景觀; 由于存在靜摩擦力，因此該阻尼器對拉索的微幅振動不敏感。摩擦型阻尼器的缺點是 由于諸多因素的限制，它不能放置離橋面太高，所以減振效果受到了極大的限制。
綜上所述，這些減振措施都有著明顯的不足，研究人員仍需努力，建立更精確的拉 索振動控制的理論模型，提出拉索振動控制的更為科學的設計方法，研究更有效的控制 措施。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現有技術中的不足，提供一種斜拉索減振限位裝置， 該限位裝置構造簡單，適用范圍廣，減振效果明顯，受溫度影響小，成本以及維修費用 均較低。
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是 一種斜拉索減振限 位裝置，包括與橋面固接的底板，所述底板上固接有同軸倒置的內外支撐簡，所述內外支撐 筒筒底間距3. 2 3. 6cm，所述內外支撐筒筒底之間設置有倒置延伸出所述外支撐筒筒底的T 型柱，所述T型柱與抱箍固接，所述抱箍與斜拉索固接。
本發(fā)明的有益效果是(一)對風雨激振的減振作用安裝該限位裝置后，拉索的最 大振幅有了明顯減小，降為原來的l/4 l/5左右，說明該限位裝置對拉索的風雨激振有 明顯的抑制作用；(二)對參數共振的減振作用安裝該限位裝置后，拉索的最大振幅有 了明顯減小，降為原來的1/10左右，說明該限位裝置對拉索的大幅參數共振有著明顯的 抑制作用。尤其適用于矮塔斜拉橋。


圖1是本發(fā)明的正面結構示意圖; 圖2是本發(fā)明的側面結構示意圖。附圖標記1、底板，2、內支撐筒，3、外支撐筒，4、 T型柱，5、抱箍，6、斜拉索。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述 實施例1:
一種斜拉索減振限位裝置，包括與橋面固接的底板l，底板l上固接有同軸倒置的內外 支撐筒2、 3,內外支撐筒筒底間距3.2cm，內外支撐筒筒底之間設置有倒置延伸出外支撐筒 3筒底的T型柱4， T型柱4的翼緣位于內外支撐筒筒底之間，能夠在內外支撐筒筒底之間 上下移動，T型柱4的腹板與抱箍5固接，抱箍5與斜拉索6固接。
選取工程實例，斜拉索參數為斜拉索長度￡ = 107.66附，設計索力r-3162W，斜 拉索線密度/^ =81.167&/w，斜拉索直徑￡> = 0.09/ 。
在距斜拉索下端部10m處加裝上述減振限位裝置。限位間隙取lcm，即倒置的T 型柱的翼緣與倒置的內、外支撐筒筒底間距均為lcm，此時，T型柱的翼緣厚度為1.2cm。
安裝上述減振限位裝置后，斜拉索的最大振幅有了明顯減小，降為原來的1/10左右， 說明限位裝置對拉索的大幅參數共振有著明顯的抑制作用。
實施例2:
一種斜拉索減振限位裝置，包括與橋面固接的底板l，底板l上固接有同軸倒置的內外 支撐筒2、 3,內外支撐筒筒底間距3.6cm，內外支撐筒筒底之間設置有倒置延伸出外支撐筒 3筒底的T型柱4， T型柱4的翼緣位于內外支撐筒筒底之間，能夠在內外支撐筒筒底之間 上下移動，T型柱4的腹板與抱箍5固接，抱箍5與斜拉索6固接。
以某斜拉索為例進行分析。斜拉索長度Z-330.4w,設計索力r-6403^，斜拉索 線密度A =81.167&/加，截面面積爿=0.0102附2,斜拉索直徑"=0.12附。
在距斜拉索下端部33m處加裝上述減振限位裝置。限位間隙取lcra，即倒置的T 型柱的翼緣與倒置的內、外支撐筒筒底間距均為lcm，此時，T型柱的翼緣厚度為1.6cm。
安裝上述減振限位裝置后，斜拉索的最大振幅有了明顯減小，降為原來的l/4 l/5左 右，說明限位裝置對拉索的風雨激振有明顯的抑制作用。
盡管上面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述 的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普 通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下， 還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。 '
權利要求
1.一種斜拉索減振限位裝置，其特征在于，包括與橋面固接的底板，所述底板上固接有同軸倒置的內外支撐筒，所述內外支撐筒筒底間距為3.2～3.6cm，所述內外支撐筒筒底之間設置有可移動的倒置T型柱的翼緣，所述T型柱的腹板延伸出外支撐筒的筒底與抱箍固接，所述抱箍與所述斜拉索固接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種斜拉索減振限位裝置，包括與橋面固接的底板，所述底板上固接有同軸倒置的內外支撐筒，所述內外支撐筒筒底間距為3.2～3.6cm，所述內外支撐筒筒底之間設置有可移動的倒置T型柱的翼緣，所述T型柱的腹板延伸出外支撐筒的筒底與抱箍固接，所述抱箍與所述斜拉索固接。本發(fā)明(一)對風雨激振的減振作用安裝該限位裝置后，拉索的最大振幅有了明顯減小，降為原來的1/4～1/5左右，說明該限位裝置對拉索的風雨激振有明顯的抑制作用；(二)對參數共振的減振作用安裝該限位裝置后，拉索的最大振幅有了明顯減小，降為原來的1/10左右，說明該限位裝置對拉索的大幅參數共振有著明顯的抑制作用。尤其適用于矮塔斜拉橋。
文檔編號E01D19/00GK101613988SQ200910069699
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權日2009年7月10日
發(fā)明者任洪鵬, 李記忠, 畢繼紅, 王青太 申請人:天津大學