一种抑制大跨桥梁低频涡激振动的调谐质量惯容阻尼器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115110405A(43)申请公布日2022.09.27(21)申请号202210902907.1(22)申请日2022.07.29(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人许福友王博张占彪张明杰(74)专利代理机构辽宁鸿文知识产权代理有限公司21102专利代理师许明章王海波(51)Int.Cl.E01D19/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种抑制大跨桥梁低频涡激振动的调谐质量惯容阻尼器(57)摘要本发明属于桥梁风致振动控制技术领域，针对控制低频涡激振动传统调谐质量阻尼器存在弹簧过长、过重，造价过高的问题，提供了一种抑制大跨桥梁低频涡激振动的调谐质量惯容阻尼器，其引入一个小质量、大直径转子用于大幅提高振动系统的等效质量；由此大幅缩短弹簧长度、提高弹簧刚度，进而大幅降低弹簧自重、静伸长或压缩量、造价；拉伸弹簧可设计、加工具有指定的初应力，由此进一步降低其在质量体重力作用下静伸长量，节省安装空间；质量体材料、构造及布置形式不限，因此费用相对传统调谐质量阻尼器大幅降低；大跨桥梁箱形主梁箱内净高一般高于3m，本阻尼器经优化设计可达到0.1Hz低频水平，为主跨千米级桥梁涡振控制提供一种高效实用手段。CN115110405ACN115110405A权利要求书1/1页1.一种抑制大跨桥梁低频涡激振动的调谐质量惯容阻尼器，其特征在于，该调谐质量惯容阻尼器包括线性拉伸弹簧(1)、质量体(2)、高强框架(3)、高强细绳索(4)、转子(5)、轴承(6)、轴承支撑件(7)和阻尼器(8)；调谐质量惯容阻尼器为对称结构，线性拉伸弹簧(1)一端悬挂在主梁内部顶板下方，另一端固定在质量体(2)上，用于悬挂质量体(2)；高强框架(3)为半“工”字结构，其固结于质量体(2)上；高强框架(3)的顶板和底板间固定有高强细绳索(4)，高强细绳索(4)套装在转子(5)外，高强细绳索(4)在质量体(2)竖向运动时带动转子(5)转动；轴承(6)用于支撑转子(5)两端的中轴，并使得转子(5)能自由转动，并尽可能降低摩擦力；固定在主梁内部底板上的轴承支撑件(7)用于支撑并固定轴承(6)；阻尼器(8)一端与主梁顶板或底板相连，另一端与质量体相连，为调谐质量惯容阻尼器提供额外阻尼。2.根据权利要求1所述的调谐质量惯容阻尼器，其特征在于，所述的线性拉伸弹簧(1)的材料为钢材或高强低弹模高分子材料，横断面为圆形或矩形，断面为实心形式或空心形式或开口；所述的线性拉伸弹簧(1)具有设定的初始压紧力，只有当拉力达到一定数值时，线性拉伸弹簧(1)才开始伸长变形。3.根据权利要求1所述的调谐质量惯容阻尼器，其特征在于，所述的质量体(2)采用钢材、混凝土板、梁、块或水箱。4.根据权利要求1或2所述的调谐质量惯容阻尼器，其特征在于，所述的质量体(2)底部尽量与线性拉伸弹簧(1)底端平齐，即质量体(2)布置在线性拉伸弹簧(1)竖向范围内。5.根据权利要求1或2所述的调谐质量惯容阻尼器，其特征在于，所述的高强细绳索(4)分为上下两段，上段的上端和下段的下端分别固定于高强框架(3)顶板和底板上，上下两段均缠绕转子(5)中轴若干圈，上段的下端和下段的上端固定于转子(5)中轴上，使得高强细绳索(4)与转子(5)中轴之间不会产生相对滑动，而能有效传递转动位移。6.根据权利要求1或2所述的调谐质量惯容阻尼器，其特征在于，所述的转子(5)布置于质量体(2)两侧，或改变质量体(2)布置形式为框架式后，布置于质量体(2)框架内部。2CN115110405A说明书1/4页一种抑制大跨桥梁低频涡激振动的调谐质量惯容阻尼器技术领域[0001]本发明属于桥梁风致振动控制技术领域，涉及一种抑制大跨桥梁低频涡激振动的调谐质量惯容阻尼器。背景技术[0002]有些大跨缆索承重桥梁在运营期间发生了大幅涡激振动(简称涡振)，如西堠门大桥、虎门大桥、鹦鹉洲大桥、大海带东桥、DeerIsle桥以及FredHartman桥等。实际大跨桥梁涡振以竖弯振动为主，而明显扭转涡振未见相关报道。桥梁涡振会对桥梁结构自身和桥上驾乘人员造成不利影响，甚至会引起社会恐慌，因此有必要预防桥梁涡振的发生，或者将其振幅控制在可接受范围内。主跨千米级大跨缆索承重桥梁主梁通常采用桁架断面或封闭(开口)箱梁。桁架主梁断面一般不会发生涡振，发生涡振桥梁主梁一般采用箱梁断面，而且主梁高度一般在3‑5m范围内。[0003]大跨桥梁低阶竖弯模态更易于发生涡振，而其频率一般较低(<0.2Hz，甚至低于0.1Hz)。传统的调谐质量阻尼器(TMD)是控制一些桥梁涡振(频率大于0.25Hz)的一种有效手段，而难以用于模态频率低于0.2Hz的