專利名稱：無(wú)根型拉索阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝于橋梁纜索上的無(wú)根型阻尼器，屬于結(jié)構(gòu)工程抗風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)是對(duì)人類危害最大的自然災(zāi)害之一。大跨度橋梁結(jié)構(gòu)柔性大、阻尼小且質(zhì)量輕，使得結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)的敏感程度越來(lái)越高。其中尤其是索承重大跨橋梁的拉索構(gòu)件，極易在風(fēng)的激勵(lì)下，產(chǎn)生以下幾種典型的風(fēng)致振動(dòng):
(1)卡門渦激共振:當(dāng)風(fēng)流經(jīng)圓形的拉索時(shí)，在其尾流中將出現(xiàn)交替脫落的旋渦。當(dāng)拉索的卡門渦脫落的頻率接近索橫風(fēng)向振動(dòng)的某階固有頻率時(shí)，將激起拉索該階頻率的橫風(fēng)向振動(dòng)；
(2)尾流馳振:當(dāng)拉索在來(lái)流風(fēng)方向前后排列時(shí)，在前排拉索的尾流區(qū)形成一個(gè)不穩(wěn)定馳振區(qū)，由于前后拉索的固有頻率相近，如果后排拉索位于馳振區(qū)內(nèi)，其振幅就會(huì)不斷加大，直至達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)大振幅的極限環(huán)；
(3)結(jié)冰索的馳振:索表面結(jié)冰而形成馳振不穩(wěn)定氣動(dòng)外形，引發(fā)拉索馳振，它與結(jié)冰電纜的馳振機(jī)理相同；
(4)風(fēng)雨激振:風(fēng)雨激振是指在風(fēng)雨共同作用下，傾斜拉索發(fā)生的低頻率、大幅度的振動(dòng)。迄今為止，在拉索上附加耗能減振裝置仍然是索承重大跨橋梁拉索振動(dòng)控制的主要手段。就目前而言，實(shí)際上拉索采用的防止或抑制拉索風(fēng)致振動(dòng)的方法有以下3種:
(1)增加拉索結(jié)構(gòu)低階振動(dòng)模態(tài)的阻尼，從而有效地抑制拉索的振動(dòng)；具體措施是附加拉索減振阻尼器；
(2)增加拉索的剛度從而提高拉索的振動(dòng)頻率，避免低頻率的風(fēng)致拉索振動(dòng)；具體措施是將拉索之間用輔助索相互連接，形成一個(gè)索網(wǎng)體系；
(3)改變拉索的光滑表面形狀；具體措施是在拉索表面開(kāi)設(shè)凹槽或打凹孔等，以防止雨線的形成，同時(shí)改善拉索表面的氣動(dòng)力特性。采用附加拉索減振阻尼器的方法相對(duì)目前的技術(shù)理論條件而言較經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單且有效，從而采用附加拉索減振阻尼器的方法得到了廣泛的應(yīng)用。目前，雖然對(duì)拉索的風(fēng)雨激振現(xiàn)象的機(jī)理仍在研究之中，但是，結(jié)構(gòu)工程師已經(jīng)知道:只要將拉索低階振動(dòng)模態(tài)的對(duì)數(shù)衰減率增加到0.02-0.03時(shí)，即可有效地防止拉索風(fēng)雨激振的發(fā)生。拉索減振阻尼器設(shè)計(jì)理論及其裝置開(kāi)發(fā)經(jīng)歷了多年的發(fā)展。根據(jù)已有研究，對(duì)于短拉索，附加拉索減振阻尼器時(shí)拉索所能獲得的最大模態(tài)阻尼比，其中，
「d =>為粘性阻尼器位置參數(shù)，為阻尼器安裝點(diǎn)與拉索和主梁錨固點(diǎn)之間的距離，L為 jLx>|,
拉索錨固點(diǎn)之間的距離。顯然，阻尼器安裝位置對(duì)于拉索減震效果具有顯著影響。但實(shí)際上，由于考慮到美觀及制作工藝等諸多因素，阻尼器的安裝位置不可能太高，即被動(dòng)減振阻尼器所能獲得的最大阻尼比與其可行的安裝高度是矛盾的。目前在橋梁纜索振動(dòng)控制方面較為常見(jiàn)的阻尼器主要有:高阻尼橡膠阻尼器、油壓阻尼器、粘性剪切型阻尼器。而這幾種阻尼器都屬于有根型阻尼器，由于其安裝高度的制約，限制了阻尼器控制拉索振動(dòng)的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是要提供一種不受制于安裝高度的、可在拉索任意位置安裝的無(wú)根型拉索阻尼器。為了解決以上的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種無(wú)根型拉索阻尼器，該阻尼器的左右艙室被縱向隔板與環(huán)向隔板分隔成若干個(gè)子艙室，子艙室中填充阻尼顆粒，左右艙室的頂面和底面由上、下兩個(gè)橫向隔板密封，左右密封艙室通過(guò)卡槽連接組成一個(gè)完整的阻尼器。所述多個(gè)阻尼器通過(guò)連接螺栓進(jìn)行串聯(lián)。該阻尼器通過(guò)艙室內(nèi)部阻尼顆粒的在拉索振動(dòng)時(shí)的碰撞、摩擦耗能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的控制。由于該耗能機(jī)制是由阻尼顆粒自身以及顆粒與艙室壁之間的相互作用控制振動(dòng)，因此它有別于傳統(tǒng)阻尼器需要一個(gè)支點(diǎn)提供反力以對(duì)抗拉索振動(dòng)的方式，能夠擺脫阻尼器安裝高度的限制，在振動(dòng)控制所需要的任意位置處布置。此外，通過(guò)對(duì)艙室內(nèi)阻尼顆粒填充狀況的調(diào)整，以及對(duì)阻尼器個(gè)數(shù)的改變，可以靈活地改變阻尼的大小。所述顆粒為球形、橢球形或空間多面體的碳化鈷小粒徑顆粒。所述左右艙室、縱向隔板、環(huán)向隔板和橫向隔板的材料為聚氯乙烯。本發(fā)明的優(yōu)越功效在于:該阻尼器可以安置在拉索的任意位置處，其優(yōu)點(diǎn)在于擺脫了安裝高度的束縛，可以根據(jù)需要對(duì)拉索振動(dòng)進(jìn)行更充分的控制。同時(shí)，它不會(huì)出現(xiàn)諸如油壓型阻尼器的漏油問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明左艙室的立面 圖3為圖2的俯視 圖4為本發(fā)明右艙室的立面 圖5為圖4的俯視 圖6為本發(fā)明阻尼顆粒3填充的示意 圖7為本發(fā)明安裝在拉索上的結(jié)構(gòu)示意 圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明
I—左艙室；2—右艙室；
3一阻尼顆粒；4一縱向隔板；
5—環(huán)向隔板；6—橫向隔板；
7—連接螺栓；8—中心彈性套筒；
9 一拉索。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱附圖所示，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種無(wú)根型拉索阻尼器，該阻尼器的左艙室I和右艙室2被縱向隔板4與環(huán)向隔板5分隔成若干個(gè)子艙室，子艙室中填充阻尼顆粒3，左艙室I和右艙室2的頂面和底面由上、下兩個(gè)橫向隔板6密封，左艙室I和右艙室2室通過(guò)卡槽連接組成一個(gè)完整的阻尼器。在不同小艙室內(nèi)放入阻尼顆粒3，阻尼顆粒3的填充數(shù)量應(yīng)當(dāng)保證阻尼顆粒3的充分運(yùn)動(dòng)并根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行確定。在填充完阻尼顆粒3后，用橫向隔板6的一片通過(guò)聚氯乙烯連接工藝將開(kāi)口封閉，構(gòu)成阻尼器。阻尼器安裝于斜拉索9上時(shí)，需要先在布設(shè)位置處加裝中心彈性套筒8，為橡膠套筒，在中心彈性套筒8的外側(cè)通過(guò)對(duì)齊滑移兩幅艙室卡口的方式將阻尼器安裝于所需位置。為保證拉索、彈性套筒8和阻尼器結(jié)合的緊密，密封的艙室1、2緊壓在彈性套筒上，彈性套筒8的內(nèi)徑應(yīng)當(dāng)稍小于拉索9外徑，彈性套筒8的外徑應(yīng)當(dāng)稍大于阻尼器內(nèi)徑。各個(gè)阻尼器單元根據(jù)實(shí)際需要可通過(guò)連接螺栓進(jìn)行串聯(lián)，串聯(lián)的個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要決定。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)根型拉索阻尼器，其特征在于:該阻尼器的左右艙室被縱向隔板與環(huán)向隔板分隔成若干個(gè)子艙室，子艙室中填充阻尼顆粒，左右艙室的頂面和底面由上、下兩個(gè)橫向隔板密封，左右密封艙室通過(guò)卡槽連接組成一個(gè)完整的阻尼器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)根型拉索阻尼器，其特征在于:所述多個(gè)阻尼器通過(guò)連接螺檢進(jìn)行串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)根型拉索阻尼器，其特征在于:所述顆粒為球形、橢球形或空間多面體的碳化鈷小粒徑顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)根型拉索阻尼器，其特征在于:所述左右艙室、縱向隔板、環(huán)向隔板和橫向隔板的材料為聚氯乙烯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無(wú)根型拉索阻尼器，該阻尼器的左右艙室被縱向隔板與環(huán)向隔板分隔成若干個(gè)子艙室，子艙室中填充阻尼顆粒，左右艙室的頂面和底面由上、下兩個(gè)橫向隔板密封，左右密封艙室通過(guò)卡槽連接組成一個(gè)完整的阻尼器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該阻尼器可以安置在拉索的任意位置處，其優(yōu)點(diǎn)在于擺脫了安裝高度的束縛，可以根據(jù)需要對(duì)拉索振動(dòng)進(jìn)行更充分的控制。
文檔編號(hào)E01D19/16GK103161124SQ20131007269
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者淡丹輝, 鞏煚鑫, 陳祖賀, 孫利民 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)