一种斜拉索的减振系统及斜拉索桥梁结构

摘要

本实用新型公开了一种斜拉索的减振系统及斜拉索桥梁结构，涉及桥梁减振技术领域，该装置包括面内阻尼器，其用于组设于斜拉桥的桥面上；面外阻尼器，其用于沿横桥向设置在桥面上；连杆传动组件，连杆传动组件被配置为：当斜拉索受到面内振动后，连接杆驱使摆动杆沿其轴向方向发生往复移动以使面内阻尼器的两端发生相对移动以产生阻尼，当斜拉索受到面外振动后，连接杆驱使摆动杆在横桥向发生往复摆动以使面外阻尼器的两端发生相对移动以产生阻尼。减振系统通过沿横桥向设置的阻尼器作为面外阻尼器使得斜拉索发生面外振动时，面外阻尼器的受力结构更为合理，避免了受力集中于连接部端部，位移传递效率更高，面外减振效果更优。

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁减振技术领域，具体涉及一种斜拉索的减振系统及斜拉索桥梁结构。

背景技术

斜拉桥作为现代交通工程广泛采用的桥梁体系，随着建桥水平的不断提高，其跨径越来越大，斜拉索长径比也越来越大，由于斜拉索低阻尼、大柔度、轻质量的特性，在风、风雨等外部激励下极易发生振动。

目前，工程上常采用在斜拉索梁端附近加装外置式阻尼器的方式，通过提高斜拉索的附加阻尼抑制斜拉索的振动。通常情况下，斜拉索振动方向与风向垂直，以面内振动为主。但在特殊风环境下，当风向与桥轴线平行时，斜拉索也会出现以面外为主的振动。相关技术中的斜拉索阻尼器更注重斜拉索面内振动控制，而忽略了极少出现的斜拉索面外振动。而当斜拉索发生面外振动时，阻尼器将无法有效控制拉索的振动，会造成斜拉索的疲劳和防护层的破坏，持续的振动甚至会造成阻尼器自身损坏，导致阻尼器失效，影响结构安全。因此，如何能够有效控制斜拉索面内面外的振动成为从业人员亟待解决的难题。

实用新型内容

针对现有技术中斜拉索阻尼器无法同时有效控制斜拉索的面内振动和面外振动的问题。本实用新型提供一种斜拉索的减振系统，其包括：

面内阻尼器，其用于组设于斜拉桥的桥面上；

面外阻尼器，其用于沿横桥向设置在所述桥面上；

连杆传动组件，其包括连接杆和摆动杆，所述连接杆一端用于与斜拉索相连，另一端与所述摆动杆前端相连，所述摆动杆与所述面内阻尼器和所述面外阻尼器均相连，其中；

所述连杆传动组件被配置为：当所述斜拉索发生面内振动后，所述连接杆驱使所述摆动杆沿其轴线方向往复移动以使所述面内阻尼器的两端发生相对移动以产生阻尼，当所述斜拉索发生面外振动后，所述连接杆驱使所述摆动杆在横桥向发生往复移动以使所述面外阻尼器的两端发生相对移动以产生阻尼。

一些实施例中，所述连杆传动组件还包括第一传动部，所述第一传动部包括：

支座，其用于组设在所述桥面上；

第一连杆，所述第一连杆一端与所述摆动杆相连，另一端通过第二销轴与所述支座相连；其中，

当所述斜拉索发生面内振动时，所述第一连杆可通过绕所述第二销轴往复摆动以驱使所述摆动杆沿其轴线方向往复移动。

一些实施例中，所述摆动杆通过第一销轴与所述第一连杆相连；其中，

当所述斜拉索发生面外振动时，所述摆动杆可通过绕所述第一销轴往复摆动以驱使所述面外阻尼器的两端发生相对移动。

一些实施例中，所述支座上设有两个间隔设置的耳板，所述摆动杆一端穿设于两个所述耳板之间并通过所述第二销轴与两个所述耳板相连。

一些实施例中，所述减振系统还包括一防护箱，所述防护箱组设于所述摆动杆的末端，且所述面内阻尼器通过所述防护箱与所述摆动杆相连。

一些实施例中，所述面外阻尼器一端组设于所述支座另一端与所述防护箱相连。

一些实施例中，所述摆动杆的末端与所述面内阻尼器的端部同轴相连，且所述摆动杆与所述面外阻尼器的端部非同轴相连。

一些实施例中，所述面外阻尼器和所述面内阻尼器均为电涡流阻尼器。

一些实施例中，所述面外阻尼器和所述面内阻尼器均为滚珠丝杠式电涡流阻尼器。

另一方面，本申请提供一种斜拉索桥梁结构，其包括：上述任意一项所述的减振系统。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型中的减振系统通过沿横桥向设置的阻尼器作为面外阻尼器使得斜拉索发生面外振动时，面外阻尼器的受力结构更为合理，避免了受力集中于连接部端部，位移传递效率更高，面外减振效果更优。

(2)本申请中发明人采用电涡流阻尼器以替代常规阻尼器，电涡流阻尼器不受温度变化影响，使得减振系统可以适应环境温度的大幅变化。

(3)本实用新型中的电涡流阻尼器采用滚珠丝杠式，与齿轮齿条盘式电涡流阻尼器相比，滚珠丝杠传动具有传动效率高、初始摩擦小、工作平稳等优点，除具备轴向阻尼器的优点外装配更易控制；与摩擦阻尼器相比，对斜拉索微小振动敏感，对微小振动也具有较好的控制效果，另外滚珠丝杠式电涡流阻尼器，除具备轴向阻尼器的优点外，旋转部分还具有惯质特性，减振效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中减振系统的立面图。

图中：1、连杆传动组件；11、连接杆；12、摆动杆；2、面内阻尼器；3、第一传动部；31、支座；311、耳板；32、第一连杆；33、第一销轴；34、第二销轴；35、防护箱；4、面外阻尼器；5、斜拉索；6、底座；7、索夹；8、连接座。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。为了解决相关技术中减振系统难以有效控制斜拉索面内面外的振动，本申请提供一种斜拉索的减振系统，其包括：连杆传动组件1、面内阻尼器 2和面外阻尼器4；其中，

面内阻尼器2，其用于组设于斜拉桥的桥面上，所述面内阻尼器 2的两端可通过相对移动以产生阻尼；

面外阻尼器4，其用于沿横桥向设置在所述桥面上，所述面内阻尼器2的两端可通过相对移动以产生阻尼；

连杆传动组件1，其包括连接杆11和摆动杆12，摆动杆12与面内阻尼器2和面外阻尼器4均相连；其中，所述连杆传动组件1被配置为：当所述斜拉索5发生面内振动后，所述连接杆11驱使所述摆动杆12沿其轴向方向做往复移动以使所述面内阻尼器2的两端发生相对移动以产生阻尼，当所述斜拉索5发生面外振动后，所述连接杆 11驱使所述摆动杆12在横桥向发生往复移动以使所述面外阻尼器4 的两端发生相对移动以产生阻尼。

优选地，所述摆动杆12的末端与所述面内阻尼器2的端部同轴相连，且所述摆动杆12与所述面外阻尼器4的端部非同轴相连。所述连接杆11驱使所述摆动杆12做轴向上的往复移动以使所述面内阻尼器2的两端发生相对移动以产生阻尼。

值得说明的是，本申请通过设置横桥向布置的面外阻尼器4，并通过连杆传动组件1将面外振动传递到面外阻尼器4端部，受力结构更为合理，避免了受力集中于连杆传动组件1端部，位移传递效率更高，面外减振效果更优。

优选地，面内阻尼器2和面外阻尼器4均选用电涡流阻尼器，电涡流阻尼器不受温度变化影响，使得减振系统可以适应环境温度的大幅变化。电涡流阻尼器可以帮助减振系统可以适应相对恶劣的外界环境。

一些实施例中，斜拉索的减振系统还包括：所述连杆传动组件1 还包括：第一传动部3，所述第一传动部3包括：

支座31，其用于组设在所述桥面上；

第一连杆32，所述第一连杆32一端与所述摆动杆12相连，另一端通过第二销轴34与所述支座31相连；其中，

当所述斜拉索5发生面内振动时，所述第一连杆32可通过绕所述第二销轴34往复摆动以驱使所述摆动杆12沿其轴线方向往复移动。

进一步地，如图1所示，所述摆动杆12通过第一销轴33与所述第一连杆32相连；其中，

当所述斜拉索5发生面外振动时，所述摆动杆12可通过绕所述第一销轴33往复摆动以驱使所述面外阻尼器4的两端发生相对移动以产生阻尼。

一些具体的实施例中，所述支座31上设有两个间隔设置的耳板 311，所述第一连杆32一端通过第一销轴33与所述连杆传动组件1 相连，另一端穿设于两个耳板311之间通过第二销轴34与所述耳板 311相连。

另一些具体的实施例中，减振系统还包括一防护箱35，所述防护箱35组设于所述连杆传动组件1的末端，且所述面内阻尼器2通过所述防护箱35与所述连杆传动组件1相连。

优选地，如图1所示，面内阻尼器2抵持于防护箱35两侧。面外阻尼器4一端组设于所述支座31另一端与所述防护箱35相连。

值得说明的是，面外阻尼器4的安装位置并不唯一，但需要横桥向布置且确保其能够接收到面外方向的振动。

可以理解的是，所述减振系统还包括：底座6，其组设于桥面上，所述底座6与所述面内阻尼器2和所述支座31相连。

优选地，面外阻尼器4和所述面内阻尼器2均为电涡流阻尼器。电涡流阻尼器不受温度变化影响，使得减振系统可以适应环境温度的大幅变化。

更进一步地，为了面外阻尼器4和所述面内阻尼器2均为滚珠丝杠式电涡流阻尼器。滚珠丝杠传动具有传动效率高、初始摩擦小、工作平稳等优点，除具备轴向阻尼器的优点外装配更易控制，与摩擦阻尼器相比，对斜拉索微小振动敏感，对微小振动也具有较好的控制效果，另外滚珠丝杠式电涡流阻尼器，除具备轴向阻尼器的优点外，旋转部分还具有惯质特性转，减振效率更高。

使用时:当斜拉索5发生面内振动时，斜拉索5振动位移由连杆传动组件1的连接杆11传递到摆动杆12，摆动杆12通过第一销轴 33将振动传给第一连杆32，使得第一连杆32绕第二销轴34进行摆动，由摆动杆12的上下运动，引起面内阻尼器2两端发生相对运动后会将两端的直线相对运动转化为阻尼器内部的高速转动，进而产生电涡流阻尼，耗散振动能量，以达到面内减振的效果。当斜拉索5发生面外振动时，斜拉索5振动位移由连杆传动组件1的连接杆11传递到摆动杆12，摆动杆12绕第一销轴33进行左右摆动，带动连接于防护箱35外壁的面外阻尼器4发生横桥向相对运动，将两端的直线相对运动转化为阻尼器内部的高速转动，进而产生电涡流阻尼，耗散振动能量，以达到面外减振的效果。

可以理解的是，上述左右方向即指的图1中横桥向方向。

进一步地，连杆传动组件1通过索夹7与斜拉索5铰接。

具体地，如图1所示，面内阻尼器2和面外阻尼器4的两端均通过设置连接座8进行固定。连接座8中设置有收纳阻尼器端部的凹槽，使得阻尼器的端部平稳的抵持于连接面。

综上所述，本实用新型中的减振系统通过沿横桥向设置的阻尼器作为面外阻尼器使得斜拉索发生面外振动时，面外阻尼器的受力结构更为合理，避免了受力集中于连接部端部，位移传递效率更高，面外减振效果更优。本申请中发明人采用电涡流阻尼器以替代常规阻尼器，电涡流阻尼器不受温度变化影响，使得减振系统可以适应环境温度的大幅变化。本实用新型中的电涡流阻尼器采用滚珠丝杠式，与齿轮齿条盘式电涡流阻尼器相比，滚珠丝杠传动具有传动效率高、初始摩擦小、工作平稳等优点，除具备轴向阻尼器的优点外装配更易控制，与摩擦阻尼器相比，对斜拉索微小振动敏感，对微小振动也具有较好的控制效果，另外滚珠丝杠式电涡流阻尼器，除具备轴向阻尼器的优点外，旋转部分还具有惯质特性，减振效率更高。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。