一种悬索桥长吊索缆端减振系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115772846A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202211574479.0(22)申请日2022.12.08(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人陶天友高伟杰王盛王浩(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200专利代理师石艳红(51)Int.Cl.E01D19/00(2006.01)E01D19/16(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种悬索桥长吊索缆端减振系统(57)摘要本发明公开了一种悬索桥长吊索缆端减振系统，包括减振支架和缆端阻尼减振组件；悬索桥的主缆通过若干组长吊索与桥面主梁相连接，每组长吊索均包括两根及以上平行设置的吊索；减振支架包括主缆索夹、环形系杆和竖向支撑杆；主缆索夹锁紧架设在主缆外侧；环形系杆水平且同轴套设在主缆正下方其中一组长吊索的外周，环形系杆通过若干根竖向支撑杆与主缆索夹相连接；缆端阻尼减振组件对称布设在环形系杆内腔中，每组缆端阻尼减振组件的两端分别与对应吊索和环形系杆相连接；每组缆端阻尼减振组件均包括两个呈V型或L型布设的缆端阻尼器。本发明能对超过200m的长吊索上端的风振进行有效控制，且能防脱落，节省制作成本。CN115772846ACN115772846A权利要求书1/2页1.一种悬索桥长吊索缆端减振系统，其特征在于：包括减振支架和两组及以上缆端阻尼减振组件；悬索桥的主缆通过若干组长吊索与桥面主梁相连接，每组长吊索均包括两根及以上平行设置的吊索；减振支架包括主缆索夹、环形系杆和竖向支撑杆；主缆索夹锁紧架设在主缆外侧；环形系杆水平且同轴套设在主缆正下方其中一组长吊索的外周，环形系杆通过若干根竖向支撑杆与主缆索夹相连接；缆端阻尼减振组件对称布设在环形系杆内腔中，每组缆端阻尼减振组件的两端分别与对应吊索和环形系杆相连接；每组缆端阻尼减振组件均包括两个呈V型或L型布设的缆端阻尼器。2.根据权利要求1所述的悬索桥长吊索缆端减振系统，其特征在于：减振支架还包括辅助连杆，辅助连杆用于将若干根竖向支撑杆的中部连接形成一体。3.根据权利要求1所述的悬索桥长吊索缆端减振系统，其特征在于：将所有竖向支撑杆在竖直面上投影的平均值称为缆端阻尼器安装高度ah，则ah的计算公式为：ah＝2lζh其中：ζh＝ζd‑ζl‑ζs式中，ζh为缆端减振系统的最小设计阻尼比；ζd为吊索设计阻尼比；ζl为梁端阻尼器设计阻尼比；ζs为吊索固有阻尼比；al为梁端阻尼器距离地面高度；l为吊索长度。4.根据权利要求2所述的悬索桥长吊索缆端减振系统，其特征在于：在缆端减振系统设计阻尼比ζh保持不变的前提下，通过减少减振支架质量M，进而减少缆端减振系统的制作成本F。5.根据权利要求4所述的悬索桥长吊索缆端减振系统，其特征在于：通过构建缆端减振系统制作成本F关于减振支架质量M的函数，进而得到最优化的缆端减振系统设计参数；其中，缆端减振系统设计参数包括环形系杆材料单位质量价格w1、材料密度ρ1、环形系杆截面面积A1、环形系杆形状函数C1、辅助连杆材料单位质量价格w2、材料密度ρ2、辅助连杆的截面面积A2、辅助连杆形状函数C2、竖向支撑杆材料单位质量价格w3、材料密度ρ3、竖向支撑杆截面面积A3和所有竖向支撑杆总长度L3；减振支架质量M为环形系杆质量M1、辅助连杆质量M2和竖向支撑杆质量M3；则缆端减振系统制作成本F关于减振支架质量M的函数表达式为：minF＝{w1M1，w2M2，w3M3}其中：M3＝ρ3A3L32CN115772846A权利要求书2/2页式中，ds表示曲线积分中曲线C1或C2的积分微元段长度；另外，缆端减振系统制作成本F在求解过程中，需满足如下7个约束条件：式中，σ1、σ2和σ3分别为环形系杆、辅助连杆和竖向支撑杆内的应力；[σ1]、[σ2]和[σ3]分别为环形系杆、辅助连杆和竖向支撑杆的材料容许应力；ε1、ε2和ε3分别为环形系杆、辅助连杆和竖向支撑杆内的应变；[ε1]、[ε2]和[ε3]分别为环形系杆、辅助连杆和竖向支撑杆的材料容许应变；disp为缆端减振系统的变形量，lim为缆端减振系统的变形量限值，为设定值。6.根据权利要求1所述的悬索桥长吊索缆端减振系统，其特征在于：每组缆端阻尼减振组件中缆端阻尼器所在平面与水平面之间的仰角γ取值范围为0～6°，具体计算公式为：式中：fs，max为单个缆端阻尼器启动时的最大静阻尼力，为设计值；G为单个缆端阻尼器自重。7.根据权利要求1所述的悬索桥长吊索缆端减振系统，其特征在于：还包括防脱落装置，防脱落装置包括环形系杆防脱落柔性索和缆端阻尼器防脱落柔性索；每根吊索均通过对称布设的环形系杆防脱落柔性索与环形系杆相连接；每个缆