專利名稱：一種斜拉索剛性連接空間杠桿質(zhì)量減振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制斜拉索振動的減振裝置，尤其適用于大跨度斜拉橋斜拉索的
振動控制，屬于工程結(jié)構(gòu)減振技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種斜拉橋施工和運營過程中抑 制斜拉索各種振動的減振裝置。
背景技術(shù)：
與本發(fā)明最為相近的現(xiàn)有技術(shù)是專利號為200410009969. 1 、公開號為 CN165165
公開日為2005. 08. 10的"一種斜拉索減振裝置"的發(fā)明，該發(fā)明采用連接索， 其一端與連接于斜拉索上的索夾相連，另一端與帶重物的杠桿或滑輪組或直接與一重物相 連，連接索中間用定滑輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向，從而使其兩端分別與斜拉索和杠桿(或橋面)垂直，在 杠桿與橋面之間或重物與橋面之間安裝阻尼器，連接索通過重物總是處于受拉狀態(tài)，可方 便地與任意角度的斜拉索進(jìn)行垂直連接，并傳遞連接于橋面的阻尼器所提供阻尼力、彈性 力及重物慣性力，改變振動系統(tǒng)的模態(tài)質(zhì)量、阻尼及剛度，達(dá)到減振目的；由于該發(fā)明通過 設(shè)置定滑輪實現(xiàn)連接索與斜拉索和杠桿(或橋面)垂直，僅能實現(xiàn)斜拉索索面內(nèi)振動的有 效控制，存在斜拉索索面外振動得不到有效控制的嚴(yán)重缺陷。此外，連接索是非線性結(jié)構(gòu)， 理論計算參數(shù)與實際相差較大，不易達(dá)到理想的減振效果，且要求在使用過程中一直處于 受拉狀態(tài)，對安裝時張拉工藝、重物重量要求較高。同時，連接索需通過滑輪轉(zhuǎn)向，滑輪的固 定裝置剛度要求較高，構(gòu)件尺寸較大，對橋梁的景觀也將造成一定影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種剛性連接的空間杠桿質(zhì)量減振 裝置，通過設(shè)置與斜拉索和轉(zhuǎn)動杠桿相連接的剛性連接桿，將斜拉索索面內(nèi)和索面外的振 動位移傳遞到轉(zhuǎn)動杠桿，轉(zhuǎn)動杠桿一端通過縱向連接構(gòu)件與杠桿支座連接，縱向連接構(gòu)件 的一端與轉(zhuǎn)動杠桿采用耳叉式連接方式，使得轉(zhuǎn)動杠桿能夠以杠桿支座為軸上下轉(zhuǎn)動，縱 向連接構(gòu)件的另一端呈圓柱體伸入杠桿支座上的圓孔內(nèi)，使得轉(zhuǎn)動杠桿能夠繞自身中心軸 轉(zhuǎn)動，縱向連接構(gòu)件的圓柱體與杠桿支座上部的伸入圓孔間設(shè)置摩擦環(huán)和高阻尼材料，轉(zhuǎn) 動杠桿另一端連接質(zhì)量塊及阻尼器，當(dāng)斜拉索索面內(nèi)或索面外振動時，其振動位移通過剛 性連接桿傳遞給轉(zhuǎn)動杠桿，帶動轉(zhuǎn)動杠桿、質(zhì)量塊、阻尼器上下或繞轉(zhuǎn)動杠桿中心軸轉(zhuǎn)動， 產(chǎn)生慣性力、彈性力、阻尼力，斜拉索索面外振動時再通過摩擦環(huán)和高阻尼材料提供摩阻力 和粘滯力，經(jīng)過轉(zhuǎn)動杠桿的放大作用，通過剛性連接桿傳遞回斜拉索，改變斜拉索的模態(tài)質(zhì) 量、剛度及阻尼，從而有效抑制斜拉索索面內(nèi)或索面外的振動；裝置主體結(jié)構(gòu)位于橋梁欄桿 以內(nèi)，安裝維修均方便，對景觀影響很小。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 剛性連接的空間杠桿質(zhì)量減振裝置主要由索夾4'、剛性連接桿5'、杠桿支座6'、 轉(zhuǎn)動杠桿7'、質(zhì)量塊8'、阻尼器9'、杠桿夾12'、銷軸10'、11'、13'等組成；剛性連接桿5' 上部通過索夾4'、銷軸10'與斜拉索1'連接，下部通過杠桿夾12'、銷軸11'連接于轉(zhuǎn)動杠桿7'，通過調(diào)整剛性連接桿5'與斜拉索1'的連接角度和杠桿夾12'在轉(zhuǎn)動杠桿7'上的連 接位置，實現(xiàn)減振效果的調(diào)整；轉(zhuǎn)動杠桿7'的一端通過能夠?qū)崿F(xiàn)上下轉(zhuǎn)動的銷軸13'并采 用耳叉式連接方式與伸入杠桿支座6'的縱向連接構(gòu)件14'相連接，固定于橋面2'上的杠 桿支座6'限制了縱向連接構(gòu)件14'豎向運動，使得轉(zhuǎn)動杠桿7'能夠繞縱向連接構(gòu)件14' 上的銷軸13'上下轉(zhuǎn)動，以接受斜拉索1'索面內(nèi)振動位移經(jīng)剛性連接桿5'的傳遞，縱向連 接構(gòu)件14'伸入杠桿支座6'上圓孔內(nèi)部分構(gòu)造為圓柱體，與轉(zhuǎn)動杠桿7'連接端為耳板形， 使得轉(zhuǎn)動杠桿7'帶動縱向連接構(gòu)件14'圓柱體能夠在杠桿支座6'圓孔內(nèi)內(nèi)繞自身中心軸 轉(zhuǎn)動，以接受斜拉索1'索面外振動位移經(jīng)剛性連接桿5'的傳遞；轉(zhuǎn)動杠桿7'的另一端連 接有質(zhì)量塊8'和阻尼器9'，以提供抑振力。 在剛性連接桿5'與橋面2'之間安裝的阻尼器9'可采用如油阻尼器、粘性剪切型 阻尼器、磁流變阻尼器等被動或半主動阻尼器提供阻尼力。 剛性連接的空間杠桿質(zhì)量減振裝置調(diào)節(jié)減振效果的方法為定義杠桿放大系數(shù)n =Lb/L。，這里L(fēng)。為杠桿夾12'距銷軸13'中心的距離，Lb為杠桿質(zhì)量塊8，中心到銷軸13' 中心的距離，a為剛性連接桿5'與斜拉索l'的夾角，13為剛性連接桿5'與轉(zhuǎn)動杠桿7' 的夾角；本發(fā)明對斜拉索提供抑振力的等效放大倍數(shù)為
n等效n2sin2 a/sin2 P 式中表明，影響斜拉索減振效果的因素主要有杠桿夾12'安裝在轉(zhuǎn)動杠桿7'上的 位置、剛性連接桿5'與斜拉索l'、轉(zhuǎn)動杠桿7'的連接角度，杠桿夾12'離銷軸13'越近，剛 性連接桿5'與斜拉索1'越接近垂直，減振效果越好；另外質(zhì)量塊8'重量、阻尼器9'參數(shù) 選型影響了慣性力、彈性力、阻尼力，對斜拉索r減振效果造成影響。 斜拉索l'產(chǎn)生索面內(nèi)振動時，振動位移通過剛性連接桿5'傳遞給轉(zhuǎn)動杠桿7'，轉(zhuǎn) 動杠桿7'帶動質(zhì)量塊8'、阻尼器9'繞銷軸13'上下運動，產(chǎn)生慣性力、彈性力、阻尼力，再
經(jīng)過轉(zhuǎn)動杠桿7'的放大作用，通過剛性連接桿5'傳遞回斜拉索r，改變斜拉索r的模態(tài) 質(zhì)量、剛度及阻尼，從而抑制斜拉索r的振動。 斜拉索l'產(chǎn)生索面外振動時，振動位移通過剛性連接桿5'傳遞給轉(zhuǎn)動杠桿7'，轉(zhuǎn) 動杠桿7'帶動質(zhì)量塊8'、阻尼器9'及縱向連接構(gòu)件14'圓柱體繞轉(zhuǎn)動杠桿7'自身中心 軸轉(zhuǎn)動，杠桿支座6'與縱向連接構(gòu)件14'的結(jié)合面采用高阻尼方式，杠桿支座6'圓孔內(nèi)與 縱向連接構(gòu)件14'圓柱體間設(shè)置摩擦環(huán)和高阻尼橡膠阻尼材料提供轉(zhuǎn)動摩阻力和粘滯力， 質(zhì)量塊8'、阻尼器9'提供慣性力、彈性力、阻尼力，再經(jīng)過轉(zhuǎn)動杠桿7'的放大作用，通過剛
性連接桿5'傳遞回斜拉索r，改變斜拉索r的模態(tài)質(zhì)量、剛度及阻尼，從而抑制斜拉索r 的振動。 剛性連接桿5'可調(diào)節(jié)長短，在斜拉橋施工階段即可安裝上，抑制拉索施工期間大
幅振動及風(fēng)雨振，保證施工階段和運營階段橋梁的安全。 本發(fā)明將減振裝置的主體部分置于橋面，安裝更便捷，且主體結(jié)構(gòu)與斜拉索角度
無關(guān)，方便實現(xiàn)減振器的規(guī)范化設(shè)計、制造及安裝，確保制安質(zhì)量及減振效果；減振器質(zhì)量 塊8'不僅可系統(tǒng)提供慣性力從而提高減振效果，還可為阻尼器內(nèi)粘性料提供保護(hù)及保溫作
用，增強(qiáng)減振裝置的耐久性及減振效果的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的優(yōu)點 1、斜拉索索面內(nèi)、索面外抑振兼顧，減振效果良好。
2、減振效果容易調(diào)節(jié)，方便達(dá)到最佳效果。 3 、適用于施工階段和運營階段橋梁斜拉索抑振。 4、便于實現(xiàn)減振裝置的規(guī)范化設(shè)計、制造與安裝。 5、安裝、維修方便，對斜拉橋景觀影響小。


圖1是本發(fā)明剛性連接空間杠桿質(zhì)量減振裝置的立面示意圖；
圖2是本發(fā)明剛性連接空間杠桿質(zhì)量減振裝置的側(cè)面示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例杠桿支座與轉(zhuǎn)動杠桿連接處構(gòu)造示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例杠桿支座與轉(zhuǎn)動杠桿連接處A向剖視圖；
圖5是本發(fā)明實施例杠桿支座與轉(zhuǎn)動杠桿連接處B向剖視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，該實施例為針對某斜拉橋斜拉索抑 振的模擬試驗。 圖1是本發(fā)明剛性連接空間杠桿質(zhì)量減振裝置的立面示意圖，圖2是本發(fā)明剛性 連接空間杠桿質(zhì)量減振裝置的側(cè)面示意圖。杠桿支座6'固定于斜拉橋主梁2'上，轉(zhuǎn)動杠 桿7'經(jīng)縱向連接構(gòu)件通過銷軸13'支承于杠桿支座6'上，轉(zhuǎn)動杠桿7'能夠以杠桿支座6' 上銷軸13'為轉(zhuǎn)動軸上下轉(zhuǎn)動且能夠繞轉(zhuǎn)動杠桿7'中心軸轉(zhuǎn)動，剛性連接桿5'與連接于 斜拉索1'上的索夾4'通過銷軸10'相連，另一端通過銷軸11'與連接于轉(zhuǎn)動杠桿7'的杠 桿夾12'相連，在質(zhì)量塊8'與主梁2'之間安裝阻尼器9';斜拉索l'索面內(nèi)振動時，剛性 連接桿5'將斜拉索1'索夾4'處的運動傳至轉(zhuǎn)動杠桿7'，引起質(zhì)量塊8'運動產(chǎn)生慣性力， 同時由于阻尼器9'的部件運動產(chǎn)生阻尼力、彈性力，通過轉(zhuǎn)動杠桿7'的放大作用，由剛性
連接桿5'傳遞至斜拉索r，從而抑制斜拉索r的索面內(nèi)振動；斜拉索r索面外運動時，剛
性連接桿5'帶動轉(zhuǎn)動杠桿7'轉(zhuǎn)動，通過杠桿支座6'的摩阻力和質(zhì)量塊8'、阻尼器9'的慣 性力、阻尼力、彈性力控制轉(zhuǎn)動，達(dá)到索面外減振的作用；剛性連接桿5'端的銷軸10'、11' 可方便各角度的實現(xiàn)，使斜拉橋上不同位置斜拉索的減振裝置主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制造、安裝 達(dá)到規(guī)范化；由于杠桿支座6'、轉(zhuǎn)動杠桿7'、質(zhì)量塊8'及阻尼器9'設(shè)在欄桿以內(nèi)，對斜拉
橋的景觀影響小。 圖3是本發(fā)明實施例杠桿支座與轉(zhuǎn)動杠桿連接處構(gòu)造示意圖，圖4是本發(fā)明實施 例杠桿支座與轉(zhuǎn)動杠桿連接處A向剖視圖，圖5是本發(fā)明實施例杠桿支座與轉(zhuǎn)動杠桿連接 處B向剖視圖。縱向連接構(gòu)件14'伸入杠桿支座6'圓孔中，中間設(shè)置軸承16'、摩擦環(huán)15'， 摩擦環(huán)15'與杠桿支座6'圓孔間填充阻尼材料17'，縱向連接構(gòu)件14'另一端設(shè)置軸承 18'，通過銷軸13'與轉(zhuǎn)動杠桿7'相連，設(shè)置擋圈19'方便銷軸13'定位，銷軸13'通過銷 軸固定裝置20'固定在轉(zhuǎn)動杠桿7'上。當(dāng)斜拉索1'索面內(nèi)振動時，剛性連接桿5'帶動轉(zhuǎn) 動杠桿7'及其中裝置繞銷軸13'上下轉(zhuǎn)動，質(zhì)量塊8'及阻尼器9'提供抑振力；當(dāng)斜拉索 1'索面外振動時，剛性連接桿5'帶動轉(zhuǎn)動杠桿7'、縱向連接構(gòu)件14'繞自身中心軸轉(zhuǎn)動， 杠桿支座6'圓孔內(nèi)阻尼材料17'、摩擦環(huán)15'提供轉(zhuǎn)動時的摩阻力，與質(zhì)量塊8'、阻尼器9' 提供慣性力、阻尼力、彈性力一起抑制斜拉索r索面外振動。
權(quán)利要求
一種斜拉索剛性連接空間杠桿質(zhì)量減振裝置，其特征在于剛性連接桿(5’)上部通過索夾(4’)、銷軸(10’)與斜拉索(1’)連接，下部通過杠桿夾(12’)、銷軸(11’)連接于轉(zhuǎn)動杠桿(7’)，通過調(diào)整剛性連接桿(5’)與斜拉索(1’)的連接角度和杠桿夾(12’)在轉(zhuǎn)動杠桿(7’)上的連接位置，實現(xiàn)減振效果的調(diào)整；轉(zhuǎn)動杠桿(7’)的一端通過能夠?qū)崿F(xiàn)上下轉(zhuǎn)動的銷軸(13’)并采用耳叉式連接方式與伸入杠桿支座(6’)的縱向連接構(gòu)件(14’)相連接，固定于橋面(2’)上的杠桿支座(6’)限制了縱向連接構(gòu)件(14’)豎向運動，使得轉(zhuǎn)動杠桿(7’)能夠繞縱向連接構(gòu)件(14’)上的銷軸(13’)上下轉(zhuǎn)動，以接受斜拉索(1’)索面內(nèi)振動位移經(jīng)剛性連接桿(5’)的傳遞，縱向連接構(gòu)件(14’)伸入杠桿支座(6’)上圓孔內(nèi)部分構(gòu)造為圓柱體，與轉(zhuǎn)動杠桿(7’)連接端為耳板形，使得轉(zhuǎn)動杠桿(7’)帶動縱向連接構(gòu)件(14’)圓柱體能夠在杠桿支座(6’)圓孔內(nèi)內(nèi)繞自身中心軸轉(zhuǎn)動，以接受斜拉索(1’)索面外振動位移經(jīng)剛性連接桿(5’)的傳遞；轉(zhuǎn)動杠桿(7’)的另一端連接有質(zhì)量塊(8’)和阻尼器(9’)，以提供抑振力；斜拉索(1’)產(chǎn)生索面內(nèi)振動時，振動位移通過剛性連接桿(5’)傳遞給轉(zhuǎn)動杠桿(7’)，轉(zhuǎn)動杠桿(7’)帶動質(zhì)量塊(8’)、阻尼器(9’)繞銷軸(13’)上下運動，產(chǎn)生慣性力、彈性力、阻尼力，再經(jīng)過轉(zhuǎn)動杠桿(7’)的放大作用，通過剛性連接桿(5’)傳遞回斜拉索(1’)，改變斜拉索(1’)的模態(tài)質(zhì)量、剛度及阻尼，從而抑制斜拉索(1’)的振動；斜拉索(1’)產(chǎn)生索面外振動時，振動位移通過剛性連接桿(5’)傳遞給轉(zhuǎn)動杠桿(7’)，轉(zhuǎn)動杠桿(7’)帶動質(zhì)量塊(8’)、阻尼器(9’)及縱向連接構(gòu)件(14’)圓柱體繞轉(zhuǎn)動杠桿(7’)自身中心軸轉(zhuǎn)動，杠桿支座(6’)與縱向連接構(gòu)件(14’)的高阻尼結(jié)合提供轉(zhuǎn)動摩阻力和粘滯力，質(zhì)量塊(8’)、阻尼器(9’)提供慣性力、彈性力、阻尼力，再經(jīng)過轉(zhuǎn)動杠桿(7’)的放大作用，通過剛性連接桿(5’)傳遞回斜拉索(1’)，改變斜拉索(1’)的模態(tài)質(zhì)量、剛度及阻尼，從而抑制斜拉索(1’)的振動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜拉索剛性連接空間杠桿質(zhì)量減振裝置的安裝調(diào)節(jié)方法，其特征在于由于對斜拉索(r )減振效果的主要由轉(zhuǎn)動杠桿(7')對慣性力、彈性力、阻尼力及轉(zhuǎn)動摩阻力和粘滯力的放大倍數(shù)來確定，影響因素主要有杠桿夾(12')安裝在轉(zhuǎn)動杠桿(7') 上的位置、剛性連接桿(5')與斜拉索(r )、轉(zhuǎn)動杠桿(7')的連接角度；因此，定義杠桿 放大系數(shù)n = Lb/L。，其中L。為杠桿夾(12')距銷軸(13')中心的距離，Lb為杠桿質(zhì)量塊 (8')中心到銷軸(13')中心的距離，a為剛性連接桿(5')與斜拉索(I')的夾角，13為 剛性連接桿(5')與轉(zhuǎn)動杠桿(7')的夾角；對斜拉索(1)提供抑振力的等效放大倍數(shù)由下 式確定<formula>formula see original document page 2</formula>式中表明，杠桿夾(12')離銷軸(13')越近，剛性連接桿(5')與斜拉索(r)越接近 垂直，減振效果越好。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜拉索剛性連接空間杠桿質(zhì)量減振裝置，其特征在于在剛 性連接桿(5')與橋面(2')之間安裝的阻尼器(9')可采用如油阻尼器、粘性剪切型阻尼 器、磁流變阻尼器等被動或半主動阻尼器提供阻尼力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜拉索剛性連接空間杠桿質(zhì)量減振裝置，其特征在于杠桿 支座(6')圓孔內(nèi)與縱向連接構(gòu)件(14')圓柱體間設(shè)置摩擦環(huán)和高阻尼橡膠阻尼材料提供轉(zhuǎn)動摩阻力和粘滯力,
全文摘要
本發(fā)明提供一種剛性連接的空間杠桿質(zhì)量減振裝置，由剛性連接桿將斜拉索索面內(nèi)和索面外的振動位移傳遞到轉(zhuǎn)動杠桿，而轉(zhuǎn)動杠桿一端通過縱向連接構(gòu)件與杠桿支座連接，且能夠繞杠桿支座上下轉(zhuǎn)動和繞自身中心軸轉(zhuǎn)動，另一端連接質(zhì)量塊及阻尼器，當(dāng)斜拉索索面內(nèi)或索面外振動時，振動位移通過剛性連接桿傳遞給轉(zhuǎn)動杠桿，帶動轉(zhuǎn)動杠桿、質(zhì)量塊、阻尼器上下或繞轉(zhuǎn)動杠桿中心軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生慣性力、彈性力、阻尼力，索面外振動時杠桿支座與縱向連接構(gòu)件的高阻尼結(jié)合還提供轉(zhuǎn)動摩阻力和粘滯力，經(jīng)過轉(zhuǎn)動杠桿的放大作用，通過剛性連接桿傳遞回斜拉索，改變斜拉索的模態(tài)質(zhì)量、剛度及阻尼，從而有效抑制斜拉索索面內(nèi)或索面外的振動，安裝維修方便，對景觀影響很小。
文檔編號E01D19/16GK101709567SQ200910272400
公開日2010年5月19日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者周明星, 李武, 汪正興, 王波, 程寶輝, 童智洋, 胡貴瓊, 趙建, 郭翠翠, 鐘繼衛(wèi) 申請人:中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司;中鐵大橋局股份有限公司