專利名稱：鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于鋼桁梁斜拉橋的抑制渦激振動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
斜拉橋是大跨度鐵路橋梁的主要橋型。國(guó)外已建成了多座鐵路斜拉橋，如跨越丹 麥厄勒海峽的公鐵路兩用斜拉橋，主跨達(dá)490米；南聯(lián)盟貝爾格萊德市跨越薩瓦河的重載 鐵路斜拉橋，跨度為254m ;日本第二千曲川鐵路大橋，主跨134米。國(guó)內(nèi)單獨(dú)的大跨度鐵路 專用橋不多，如跨度96m的湘桂線紅水河橋是我國(guó)第一座鐵路斜拉橋，已經(jīng)建成的公鐵兩 用斜拉橋有蕪湖長(zhǎng)江大橋(跨度312米)、武漢天興洲長(zhǎng)江大橋(主跨504米)。
在自然風(fēng)的作用下，大跨度橋梁易發(fā)生的風(fēng)致振動(dòng)現(xiàn)象包括顫振、渦激振動(dòng)、抖 振、靜力失穩(wěn)等，這些風(fēng)致振動(dòng)關(guān)系到橋梁的施工、運(yùn)營(yíng)安全和使用舒適性。目前，許多國(guó)家 研究了箱梁的渦激振動(dòng)制振方案，主要措施有加裝風(fēng)嘴、導(dǎo)流板、穩(wěn)定板，其作用是使主梁 斷面接近流線型，避免或推遲漩渦脫離的發(fā)生。其中，在箱梁底部沿順橋向通長(zhǎng)布置導(dǎo)流板 是主要采用的技術(shù)措施，導(dǎo)流板通常采用的是鋼板，通過安裝構(gòu)件與箱梁焊接或者栓接。但 這些措施都是針對(duì)箱梁，對(duì)于鋼桁梁橋的抑制渦激振動(dòng)研究目前還是空白。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，能有效 地抑制鋼桁梁渦激振動(dòng)，以滿足鐵路對(duì)行車安全性及平穩(wěn)性的要求。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng) 裝置，其特征是它包括在鋼桁梁左、右兩側(cè)下弦桿底部以下對(duì)稱設(shè)置的兩列導(dǎo)流板，以及 將導(dǎo)流板固定連接在鋼桁梁梁體上的安裝構(gòu)件；所述兩列導(dǎo)流板各由沿順橋向分段間隔 設(shè)置的單元導(dǎo)流板構(gòu)成，各單元導(dǎo)流板的板面具有相對(duì)于鋼桁梁下弦桿底面向下偏轉(zhuǎn)的傾 角。 所述兩列導(dǎo)流板中相鄰兩個(gè)單元導(dǎo)流板的間距與鋼桁梁橫梁間距相等，所述單元 導(dǎo)流板順橋向長(zhǎng)度為鋼桁梁橫梁間距，或者是鋼桁梁橫梁間距的三倍。 所述單元導(dǎo)流板的底面上沿寬度方向間隔設(shè)置有順橋向延伸的T型加勁肋或者U 型加勁肋。 本發(fā)明的有益效果是，有效、經(jīng)濟(jì)、方便地解決了鋼桁梁斜拉橋渦激振動(dòng)的問題， 分段設(shè)置的導(dǎo)流板使相鄰梁段的渦脫頻率不一致，能極大地減少或完全地抑制鋼桁梁渦激 振動(dòng)，避免鋼桁梁橋施工及成橋階段由于渦激振動(dòng)所引發(fā)的安全性問題，并滿足鐵路對(duì)行 車平穩(wěn)性的要求。與下弦桿兩次設(shè)置風(fēng)嘴和底板封閉相比，在下弦桿底部分段設(shè)置導(dǎo)流板 極大的減少了工程造價(jià)。該發(fā)明沒有影響梁體結(jié)構(gòu)和移動(dòng)檢查車的運(yùn)行，結(jié)構(gòu)施工、后期養(yǎng) 護(hù)方便。
本說(shuō)明書包括如下六幅附圖 圖1是本發(fā)明抑制渦激振動(dòng)裝置的一種布設(shè)方式示意圖；
圖2是本發(fā)明抑制渦激振動(dòng)裝置的另一種布設(shè)方式示意圖；
圖3是本發(fā)明抑制渦激振動(dòng)裝置的立面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明抑制渦激振動(dòng)裝置立面結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖；
圖5是本發(fā)明抑制渦激振動(dòng)裝置中導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明抑制渦激振動(dòng)裝置中導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中示出零部件、部位及所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記鋼桁梁下弦桿10、鋼桁梁橫梁11、導(dǎo)流板 20、T型加勁肋20a、U型加勁肋20b、安裝構(gòu)件21、傾角S 。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 參照?qǐng)D1、圖2和圖3，本發(fā)明鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，它包括在鋼桁梁 左、右兩側(cè)下弦桿10底部以下對(duì)稱設(shè)置的兩列導(dǎo)流板，以及將導(dǎo)流板固定連接在鋼桁梁梁 體上的安裝構(gòu)件。所述兩列導(dǎo)流板各由沿順橋向分段間隔設(shè)置的單元導(dǎo)流板20構(gòu)成，各單 元導(dǎo)流板20的板面具有相對(duì)于鋼桁梁下弦桿10底面向下偏轉(zhuǎn)的傾角S。所述傾角S為 5. 5±2. 5。度與通長(zhǎng)設(shè)置導(dǎo)流板相比較，分段設(shè)置的單元導(dǎo)流板20使相鄰梁段的渦脫頻率 不一致，能極大的減少或完全地抑制鋼桁梁渦激振動(dòng)，避免鋼桁梁橋施工及成橋階段由于 渦激振動(dòng)所引發(fā)的安全性問題，并滿足鐵路對(duì)行車平穩(wěn)性的要求，而且結(jié)構(gòu)施工、后期養(yǎng)護(hù) 方便。 圖1示出的是導(dǎo)流板的一種典型布設(shè)方式，即所述兩列導(dǎo)流板中相鄰兩個(gè)單元導(dǎo) 流板20的間距與鋼桁梁橫梁11間距相等，所述單元導(dǎo)流板20順橋向長(zhǎng)度為鋼桁梁橫梁11 間距。參照?qǐng)Dl和圖4，考慮到結(jié)構(gòu)施工和移動(dòng)檢查臺(tái)車的運(yùn)行問題，所述單元導(dǎo)流板20各 配置兩個(gè)安裝構(gòu)件21，安裝構(gòu)件21的位置與單元導(dǎo)流板20所在的兩道鋼桁梁橫梁11相對(duì)應(yīng)。 圖2示出的是導(dǎo)流板的另一種典型布設(shè)方式，即所述兩列導(dǎo)流板中相鄰兩個(gè)單元 導(dǎo)流板20的間距與鋼桁梁橫梁11間距相等，所述單元導(dǎo)流板20順橋向長(zhǎng)度為鋼桁梁橫梁 11間距的三倍。參照?qǐng)D2和圖4，考慮到結(jié)構(gòu)施工和移動(dòng)檢查臺(tái)車的運(yùn)行問題，所述單元導(dǎo) 流板20各配置兩個(gè)安裝構(gòu)件21，安裝構(gòu)件21的位置與單元導(dǎo)流板20所在的兩道鋼桁梁橫 梁11相對(duì)應(yīng)。 參照?qǐng)D2和圖4，所述單元導(dǎo)流板20為平板。參照?qǐng)D5和圖6，為增強(qiáng)單元導(dǎo)流板 20的局部穩(wěn)定性，還可在所述單元導(dǎo)流板20的底面上沿寬度方向間隔設(shè)置順橋向延伸的T 型加勁肋20a或者U型加勁肋20b。 本申請(qǐng)人成功地將本發(fā)明鋼桁梁斜拉橋的抑制渦激振動(dòng)裝置運(yùn)用于渝利鐵路 線韓家沱大橋的設(shè)計(jì)中。該橋位于新建渝利鐵路線上，在涪陵韓家沱附近跨越長(zhǎng)江，是 滬_漢_蓉客運(yùn)通道的重要組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)速為200km/h客貨共線鐵路橋，建成后將成 為世界最大跨度的鐵路鋼桁梁斜拉橋。該橋主橋?yàn)殡p塔雙索面雙主桁斜拉橋，跨徑組合為 81m+135m+432m+135m+81m，主梁采用鋼桁梁，桁梁寬18m，高14m。為滿足鐵路行車安全性及平穩(wěn)性的要求，必須有效地抑制鋼桁梁渦激振動(dòng)。 韓家沱長(zhǎng)江大橋的抗風(fēng)性能研究作為鐵道部重大課題《大跨度鐵路斜拉橋建造關(guān) 鍵技術(shù)研究》的一個(gè)子課題《大跨度鐵路斜拉橋抗風(fēng)性能試驗(yàn)研究》進(jìn)行了深入的試驗(yàn)和理 論研究。 韓家沱長(zhǎng)江大橋于2009年12月在西南交通大學(xué)XNJD-1工業(yè)風(fēng)洞第二試驗(yàn)段進(jìn)
行了的主梁節(jié)段模型渦激振動(dòng)試驗(yàn)，考慮到主梁渦激振動(dòng)對(duì)來(lái)流攻角比較敏感，對(duì)成橋及
施工狀態(tài)分別進(jìn)行了 a =0° ，+3° ，-3° ，+5° ，-5°五種攻角條件下的試驗(yàn)。 為了抑制主梁的渦激振動(dòng)，做了大量的試驗(yàn)和優(yōu)化工作，主要采取的措施有要采
取的措施有下弦桿兩側(cè)增設(shè)風(fēng)嘴、下弦桿兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)流板、梁底部進(jìn)行封閉、下弦桿下側(cè)
設(shè)置導(dǎo)流板、梁體設(shè)置中央穩(wěn)定板、檢修道設(shè)置導(dǎo)流板等，通過試驗(yàn)對(duì)上述措施進(jìn)行了對(duì)比
研究。在已測(cè)試的方案中，梁體底部封閉并且下弦桿兩側(cè)設(shè)置風(fēng)嘴和分段設(shè)置導(dǎo)流板的效
果最好，可以完全抑制主梁渦激振動(dòng)，考慮到經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)施工、后期養(yǎng)護(hù)及構(gòu)造細(xì)節(jié)的需要，
推薦采用下弦桿底部分段設(shè)置導(dǎo)流板的方案，該方案與底板封閉和設(shè)置風(fēng)嘴相比可節(jié)省
600萬(wàn)的工程造價(jià)。 試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于成橋狀態(tài)，a =-3°和-5°攻角情況下發(fā)現(xiàn)有明顯的豎向渦 激振動(dòng)，若按第一豎向模態(tài)換算渦振風(fēng)速范圍為11.5 14m/s。攻角a =5°時(shí)渦振振幅 最大，最大單邊振幅達(dá)110mm，對(duì)應(yīng)的實(shí)橋風(fēng)速為13m/s，成橋狀態(tài)各攻角下均未觀測(cè)到扭 轉(zhuǎn)渦振。對(duì)于施工最大單懸臂狀態(tài)，在攻角a =-3°和_5°情況下均發(fā)現(xiàn)有明顯的豎向 渦激振動(dòng)，若按第一豎向模態(tài)換算，實(shí)橋渦振風(fēng)速范圍為12 15m/s，攻角a =5°時(shí)渦振 振幅最大，最大單邊振幅達(dá)42mm，對(duì)應(yīng)的實(shí)橋風(fēng)速為13. 2m/s，施工狀態(tài)各攻角下均未觀測(cè) 到扭轉(zhuǎn)渦振。 以上所述只是用圖解說(shuō)明本發(fā)明鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置的一些原理，并 非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相 應(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請(qǐng)的專利范圍。
權(quán)利要求
鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是它包括在左、右兩側(cè)鋼桁梁下弦桿(10)底部以下對(duì)稱設(shè)置的兩列導(dǎo)流板，以及將導(dǎo)流板固定連接在鋼桁梁梁體上的安裝構(gòu)件；所述兩列導(dǎo)流板各由沿順橋向分段間隔設(shè)置的單元導(dǎo)流板(20)構(gòu)成，各單元導(dǎo)流板(20)的板面具有相對(duì)于鋼桁梁下弦桿(10)底面向下偏轉(zhuǎn)的傾角(δ)。
2. 如權(quán)利要求1所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是所述兩列導(dǎo)流板中 相鄰兩個(gè)單元導(dǎo)流板(20)的間距與鋼桁梁橫梁(11)間距相等。
3. 如權(quán)利要求2所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)順橋向長(zhǎng)度為鋼桁梁橫梁(11)間距。
4. 如權(quán)利要求3所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)各配置兩個(gè)安裝構(gòu)件(ll)，安裝構(gòu)件(11)的位置與單元導(dǎo)流板(20)所在的兩道鋼桁 梁橫梁(11)相對(duì)應(yīng)。
5. 如權(quán)利要求2所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)順橋向長(zhǎng)度為鋼桁梁橫梁(11)間距的三倍。
6. 如權(quán)利要求5所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)各配置四個(gè)安裝構(gòu)件(ll)，安裝構(gòu)件(11)的位置與單元導(dǎo)流板(20)所在的四道鋼桁 梁橫梁(11)相對(duì)應(yīng)。
7. 如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是所 述傾角(S)為5.5士2.5度。
8. 如權(quán)利要求7所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)為平板。
9. 如權(quán)利要求8所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)的底面上沿寬度方向間隔設(shè)置有順橋向延伸的T型加勁肋(20a)。
10. 如權(quán)利要求8所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)的底面上沿寬度方向間隔設(shè)置有順橋向延伸的U型加勁肋(20b)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動(dòng)裝置，旨在有效地抑制鋼桁梁渦激振動(dòng)，以滿足鐵路對(duì)行車安全性及平穩(wěn)性的要求。它包括在左、右兩側(cè)鋼桁梁下弦桿(10)底部以下對(duì)稱設(shè)置的兩列導(dǎo)流板，以及將導(dǎo)流板固定連接在鋼桁梁梁體上的安裝構(gòu)件；所述兩列導(dǎo)流板各由沿順橋向分段間隔設(shè)置的單元導(dǎo)流板(20)構(gòu)成，各單元導(dǎo)流板(20)的板面具有相對(duì)于鋼桁梁下弦桿(10)底面向下偏轉(zhuǎn)的傾角(δ)。本發(fā)明有效、經(jīng)濟(jì)、方便地解決了鋼桁梁斜拉橋渦激振動(dòng)的問題，分段設(shè)置的導(dǎo)流板使相鄰梁段的渦脫頻率不一致，能極大地減少或完全地抑制鋼桁梁渦激振動(dòng)，避免鋼桁梁橋施工及成橋階段由于渦激振動(dòng)所引發(fā)的安全性問題，并滿足鐵路對(duì)行車平穩(wěn)性的要求。
文檔編號(hào)E01D11/04GK101781876SQ201010134238
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者孫延國(guó), 廖海黎, 戴勝勇, 曾永平, 李明水, 楊詠漪, 袁明, 許烈生, 陳克堅(jiān), 陳天地, 陳思孝 申請(qǐng)人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司