用于桥梁工程的无动力抗风屏障及抗风屏障的安装方法

摘要

本发明公开了用于桥梁工程的无动力抗风屏障，包括两个相互平行的固定端板，两个固定端板之间连接有多个弹性的编织部，还包括多个相互平行的迎风传力部，每个迎风传力部垂直穿过多个编织部；能够降低横风对于桥梁结构震动影响；抗风屏障动态耗能全过程不需要电力参与，节能；本发明抗风屏障还具有方便工业化生产制作安装、各个零部件如果发生损坏、能够直接通过肉眼观察判断、易于更换的优点。

说明书

技术领域

本发明属于桥梁结构抗风技术领域，具体涉及用于桥梁工程的无动力抗风屏障，还涉及用于桥梁工程的无动力抗风屏障的安装方法。

背景技术

桥梁结构受风荷载作用影响显著，抗风屏障是一种用来消除或削弱横风对桥梁上部行驶车辆影响的抗风部件，目前抗风屏障的主要采用金属板或者多孔状金属板来实现抗风作用。这类型抗风屏障确实能减少横风对桥面上部车辆的影响，但是无法消除或减弱横风对于桥梁结构本身的震动影响。然而桥梁结构却容易在横风及桥梁自身振动等作用的耦合下产生涡震等不利现象，从而危机桥梁结构自身安全性能。

发明内容

本发明的目的是提供用于桥梁工程的无动力抗风屏障，能够降低横风对于桥梁结构震动影响。

本发明的另一目的是提供用于桥梁工程的无动力抗风屏障安装方法。

本发明所采用的技术方案是，用于桥梁工程的无动力抗风屏障，包括两个相互平行的固定端板，两个固定端板之间连接多个有弹性的编织部，还包括多个相互平行的迎风传力部，每个迎风传力部垂直穿过多个编织部。

本发明的特点还在于：

两个固定端板之间连接多组相互平行的槽型件，每个编织部位于每组槽型件之间，编织部连接槽型件。

每个编织部包括条形的主动摩擦条和锯齿状的被动摩擦条，主动摩擦条交错穿插连接被动摩擦条上形成编织状结构，主动摩擦条两端分别连接固定在端板上，被动摩擦条两端分别连接在槽型件的卡槽中，主动摩擦条上穿接迎风传力部。

编织部包括条形的主动摩擦条和多个条形的被动摩擦条，每个被动摩擦条平行设置，主动摩擦条依次上下面交替接触穿接多个被动摩擦条，形成编织状结构，每个被动摩擦条两端分别连接槽型件上，主动摩擦条上穿接迎风传力部。

每个迎风传力部包括轻质钢索，轻质钢索穿接编织部，轻质钢索上位于两个相邻编织部之间活性套接旋转套筒，每个旋转套筒上固接扇叶。

槽型件连接弹性连接部一端，弹性连接部另一端连接迎风传力部。

弹性连接部包括连接绳圈，连接绳圈依次连接弹簧件、环扣，连接绳圈连接迎风传力部上位于与编织部连接处，环扣连接槽型件。

两个固定端板之间还连接底板。

本发明所采用的另一种技术方案是，用于桥梁工程的无动力抗风屏障安装方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、在工厂中预制迎风传力部、编织部；

步骤2、将底板安装在桥梁上的预定位置；

步骤3、将固定端板安装在底板上的预定位置；

步骤4、在固定端板之间连接多个编织部；

步骤5、将迎风传力部垂直穿接编织部。

步骤2还包括将多组相互平行的槽型件连接两个固定端板之间，步骤4中编织部位于每组槽型件之间，步骤5还包括在迎风传力部与槽型件之间连接弹性连接部。

本发明的有益效果是：

本发明用于桥梁工程的无动力抗风屏障，能够降低横风对于桥梁结构震动影响；抗风屏障动态耗能全过程不需要电力参与，节能；本发明抗风屏障还具有方便工业化生产制作安装、各个零部件如果发生损坏、能够直接通过肉眼观察判断、易于更换的优点。

附图说明

图1是本发明用于桥梁工程的无动力抗风屏障的结构示意图；

图2是本发明用于桥梁工程的无动力抗风屏障的主视图；

图3是本发明用于桥梁工程的无动力抗风屏障的俯视图；

图4是本发明中主动摩擦条和被动摩擦条的连接示意图；

图5是本发明中槽型件与被动摩擦条的连接示意图；

图6是本发明中主动摩擦条和被动摩擦条的另一种连接方案的示意图；

图7是本发明中槽型件与被动摩擦条的另一种连接方案示意图；

图8是本发明中卡槽件的结构示意图；

图9是本发明中迎风传力部的结构示意图；

图10是图1中A节点的结构示意图；

图11是本发明中弹性连接部的结构示意图。

图中，1、固定端板；2、底板；3、迎风传力部；31、轻质钢索；32、旋转套筒；33、叶扇；4、编织部；41、主动摩擦条；411、卡槽件；4111、底部固定板；4112、夹板；4113、第一固定螺丝；42、被动摩擦条；5、槽型件；51、第二固定螺丝；6、弹性连接部；61、弹簧件；62、连接绳圈；63、固定垫板；64、环扣。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明用于桥梁工程的无动力抗风屏障，如图1、图2级图3所示，包括两个相互平行的固定端板1，两个固定端板1之间连接多个有弹性的编织部4，还包括多个相互平行的迎风传力部3，每个迎风传力部3垂直穿过多个编织部4；迎风传力部3能够直接阻挡风力，并将风力传输至有弹性的编织部4，通过编织部4弹性作用实现耗能。

两个固定端板1之间通过端板固定连接有多组相互平行的槽型件5，每组槽型件5为两个同高度且平行的杆状结构，每个编织部4位于两个杆状结构之间，能够对编织部的形变起到限制作用。

如图4所示，每个编织部4包括条形的主动摩擦条41和锯齿状的被动摩擦条42，主动摩擦条41交错穿插连接被动摩擦条42上形成编织状结构，主动摩擦条41的长度方向通过卡槽件411垂直固接两个固定端板1靠近的端面，被动摩擦条42两端分别通过第二固定螺丝51固定连接槽型件5的卡槽中，主动摩擦条41上穿接迎风传力部3，如图5所示。

本发明中编织部的另一种结构如图6所示，编织部4包括条形的主动摩擦条41和多个条形的被动摩擦条42，每个被动摩擦条42平行设置，主动摩擦条41依次上下面交替接触穿接多个被动摩擦条42，形成编织状结构，如图7所示，每个被动摩擦条42两端分别连接在槽型件5的卡槽中，主动摩擦条41上穿接迎风传力部3。

图4和图6两种实施例的区别：图4中锯齿状的设置方法施工难度大，但是由于被动摩擦条42可以整体一次性安装在槽型件5的卡槽中，被动摩擦条42对主动摩擦条41的“编织”约束能力较强，故采用图4所示编织部4的整体耗能能力会更强；而采用图6中编织部采用的第二种方案，由于被动摩擦条42依次平行设置，故第二种方案施工难度较低。

如图8所示，卡槽件411包括底部固定板4111和垂直设置在底部固定板4111上的两个夹板4112，主动摩擦条41端部卡接在两个夹板4112之间，并通过第一固定螺丝4113穿设固定。主动摩擦条41设置在同一水平高度内两个槽型件5之间的中部位置，也可以设置在靠近本申请抗风屏障迎风面的一排槽型件5的位置，但是不得让迎风传力部3在使用过程中与被动摩擦条42发生碰撞，否则会影响被动摩擦条42的使用寿命。

主动摩擦条41和被动摩擦条42均采用高摩擦橡胶材料包裹弹性合金材料的结构形式，且制作时应对弹性合金材料角部倒角以减少应力集中。同时，弹性合金材料与高摩擦橡胶材料之间应采取弹性合金材料外侧设置肋条或螺钉连接的方法，用以增强弹性合金材料与高摩擦橡胶材料的整体性。这样制作的主动摩擦条41和被动摩擦条42弹性好、强度高，容易加工成编织结构，便于摩擦耗能。此外，主动摩擦条41和被动摩擦条42二者虽然皆具有很大的摩擦力，但是设计人员应结合高摩擦橡胶材料的物理力学性能和编织部4的布置方式，既保证主动摩擦条41可以顺利在编织部4内发生摆动，又能使得编织部4具备较强耗能能力。只要主动摩擦条41可以在迎风传力部3的带动下反复发生多次摆运，结合编织部4的高摩擦特性，就能够保证编织部4整体为本申请抗风提供极高的耗能能力。

如图9所示，多排主动摩擦条41之间穿设连接有迎风传力部3，每个迎风传力部3包括轻质钢索31，轻质钢索31穿接编织部4，轻质钢索31上位于两个相邻编织部4之间活性套接旋转套筒32，每个旋转套筒32上固接扇叶33，叶扇33在风荷载影响下可以使得旋转套筒32发生旋转，扇叶33在旋转过程中对风起到阻挡作用。

为了减少扇叶33转动时，轻质钢索31与旋转套筒32之间的摩擦作用，在轻质钢索31与旋转套筒32之间设置轴承。

如图10和图11所示，在轻质钢索31与主动摩擦条41的连接区域，绑扎连接有连接绳圈62，在迎风面的槽型件5上还固接有固定垫板63，固定垫板63设置有环扣64，环扣64与连接绳圈62之间连接有弹簧件61，当迎风传力部3产生远离迎风面运动趋势的过程中，弹簧件61会产生将迎风传力部3拉回原有位置的趋势。

作为优选，固定垫板63应设置在槽型件5上端面位于两个迎风传力部3中部的位置，这是为了防止弹性连接部6遮挡叶扇33的迎风面积。

弹簧件61的弹力应与编织部4的功能相匹配。当迎风传力部3产生最大位移趋势时，弹簧件61仍应该处于弹性阶段，且当叶扇33的迎风面积减小时，弹簧件61应具有将迎风传力部3拉回原有位置的趋势。

叶扇33可以是直线型也可以采用曲线型。

每个旋转套筒32上固接叶扇33的数量应为2～3个。

两个固定端板1之间还连接底板2，能够对抗风屏障整体框架起到固定作用。

本发明用于桥梁工程的无动力抗风屏障的工作原理为：

叶扇33在风荷载作用下会绕着旋转套筒32旋转，单个旋转套筒32上固接着的叶扇33在面对风荷载的迎风面积是一直变化的，当叶扇33的迎风面积较大时，风荷载会使得迎风传力部3产生远离本申请抗风屏障迎风面的运动趋势，此时会带动主动摩擦条41穿设迎风传力部3的区域产生同样的运动趋势，该过程中主动摩擦条41会与被动摩擦条42摩擦耗能。但是当叶扇33的迎风面积减小后，迎风传力部3会被弹性连接部6牵引产生恢复到原有位置的趋势，在该趋势发生过程中主动摩擦条41会与被动摩擦条42还会摩擦耗能，待到叶扇33再次达到较大迎风面积，迎风传力部3还会再次产生远离抗风屏障迎风面的运动趋势。

用于桥梁工程的无动力抗风屏障安装方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、在工厂中预制迎风传力部3、编织部4；

使用卡槽件411安装主动摩擦条41，使得主动摩擦条41和被动摩擦条42组成编织状的编织部4；

迎风传力部3只需准备轻质钢索31，旋转套筒32上固定连接扇叶33即可。

步骤2、将底板2安装在桥梁上的预定位置，将多组相互平行的槽型件5连接在两个固定端板1之间；

步骤3、将固定端板1安装在底板2上的预定位置；

步骤4、在固定端板1之间连接多个编织部4，编织部4位于每组槽型件5之间；

步骤5、将迎风传力部3垂直穿接编织部4：先将轻质钢索31穿过底部编织部4的主动摩擦条41，将旋转套筒32套接轻质钢索31上，随后再穿过第二个主动摩擦条41，重复操作，实现迎风传力部3的安装，在迎风传力部3与槽型件5之间连接弹性连接部6。

通过上述方式，本发明用于桥梁工程的无动力抗风屏障，能够降低横风对于桥梁结构震动影响；抗风屏障动态耗能全过程不需要电力参与，节能；本发明抗风屏障还具有方便工业化生产制作安装、各个零部件如果发生损坏、能够直接通过肉眼观察判断、易于更换的优点。