一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置，鋼塔柱的每個橫橋向鋼板上分別焊接有兩個抑流箱，抑流箱沿整個鋼塔柱的高度布置，每個抑流箱包括兩塊相互平行并且垂直焊接于橫橋向鋼板的側(cè)板，兩塊側(cè)板之間連接有與橫橋向鋼板平行的邊板，側(cè)板、邊板和橫橋向鋼板所構(gòu)成的箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)部焊接有多個隔板，多個隔板沿鋼塔柱的高度方向間隔布置，側(cè)板和/或邊板上設(shè)置有加勁肋。本發(fā)明通過改變箱形截面鋼塔柱的氣動外形，有效控制鋼塔柱渦振振幅，并防止馳振失穩(wěn)，為結(jié)構(gòu)安全性、行車安全性和舒適性提供保障，同時構(gòu)造措施簡單、經(jīng)濟實用、對提升橋梁的景觀效果也有積極的作用，主要應(yīng)用于斜拉橋或懸索橋箱形截面鋼塔柱。
【專利說明】—種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于橋梁工程和防災(zāi)工程領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種橋梁抗風(fēng)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]箱形截面鋼塔柱在國內(nèi)外的橋梁領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，其外形簡潔、施工便捷、受力性能良好，適用于各種跨徑斜拉橋和懸索橋。
[0003]渦振是在低風(fēng)速下橋梁鋼塔柱很容易出現(xiàn)的一種帶有自激性質(zhì)的風(fēng)致限幅振動，主要由截面尾部脫落的氣流漩渦產(chǎn)生，帶有一定的自激特性，同時結(jié)構(gòu)振動又會對漩渦脫落造成一定的影響。雖然渦振是一種限幅振動，但當(dāng)振幅較大時也會影響行車安全，不容忽視。
[0004]目前，由于渦振是一種限幅振動，不會出現(xiàn)災(zāi)難性的后果，現(xiàn)有鋼塔柱的設(shè)計基本沒有考慮它的影響，但實踐經(jīng)驗證明，箱形截面鋼塔柱的渦振也會產(chǎn)生較大振幅的持續(xù)振動，降低了鋼塔柱的疲勞性能，同樣會對行車造成不利影響，需要對其進行控制。
[0005]箱形截面橋梁鋼塔柱另一個顯著的風(fēng)致振動現(xiàn)象是馳振，馳振是一種發(fā)散性的自激振動。而對于箱形截面鋼塔柱，由于其升力系數(shù)的斜率為負值，屬于馳振不穩(wěn)定截面，特別容易出現(xiàn)馳振失穩(wěn)。經(jīng)試驗及實踐經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，箱形截面鋼橋塔的馳振對橋梁結(jié)構(gòu)危害巨大，會使鋼塔柱發(fā)生過大振幅的振動，甚至垮塌，因此必須對其進行控制，防止災(zāi)難發(fā)生。
[0006]目前，鋼塔柱馳振控制多采用馳振穩(wěn)定性較好的八邊形截面，但這種截面形式鋼塔柱的鋼板構(gòu)造較箱形復(fù)雜，特別是連接節(jié)點處構(gòu)造十分繁瑣，施工不如箱形截面方便。另外一種馳振控制方法是在箱形截面鋼塔柱四個角點分別做一個小抹角，并在抹角處設(shè)置導(dǎo)流板來提高馳振穩(wěn)定性，但導(dǎo)流板安裝不方便，并且會在一定程度上影響橋塔外觀，抹角的處理也使得鋼塔柱的構(gòu)造變得復(fù)雜，施工不便。
[0007]綜上，設(shè)計一種構(gòu)造簡單、外形美觀、效果良好的箱型截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置十分有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的是箱形截面橋梁鋼塔柱受渦振和馳振影響的技術(shù)問題，提供了一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置，通過改變箱形截面鋼塔柱的氣動外形，有效控制鋼塔柱渦振振幅，并防止馳振失穩(wěn)，為結(jié)構(gòu)安全性、行車安全性和舒適性提供保障，同時構(gòu)造措施簡單、經(jīng)濟實用、對提升橋梁的景觀效果也有積極的作用，主要應(yīng)用于斜拉橋或懸索橋箱形截面鋼塔柱。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0010]一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置，鋼塔柱的每個橫橋向鋼板上分別焊接有兩個抑流箱，所述抑流箱沿整個鋼塔柱的高度布置，每個所述抑流箱包括兩塊相互平行并且垂直焊接于所述橫橋向鋼板的側(cè)板，兩塊所述側(cè)板之間連接有與所述橫橋向鋼板平行的邊板，所述側(cè)板、所述邊板和所述橫橋向鋼板所構(gòu)成的箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)部焊接有多個隔板，多個所述隔板沿鋼塔柱的高度方向間隔布置，所述側(cè)板和/或所述邊板上設(shè)置有加勁肋。
[0011]每個所述抑流箱外側(cè)側(cè)板與所述橫橋向鋼板邊緣的距離為所述橫橋向鋼板寬度的 0.085 ?0.17 倍。
[0012]每個所述抑流箱的所述邊板寬度為所述橫橋向鋼板寬度的0.18?0.22倍。
[0013]每個所述抑流箱的所述側(cè)板寬度為所述邊板寬度的0.7倍。
[0014]所述側(cè)板、所述邊板、所述隔板和所述加勁肋的厚度均為6?8mm。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016](一)本發(fā)明在傳統(tǒng)箱形截面鋼塔柱構(gòu)造的基礎(chǔ)上，在鋼塔柱橫橋向兩個外邊側(cè)迎風(fēng)面分別增加兩個抑流箱。一方面，抑流箱改變了鋼塔柱尾流漩渦脫落特性，避免了大型漩渦的形成，有效降低了渦振振幅；另一方面，抑流箱改變了箱形截面的氣動外形，升力系數(shù)斜率由負值變?yōu)檎?，提高了馳振穩(wěn)定性，防止馳振失穩(wěn)。從而提高行車的安全性和舒適性，并有利于延長橋梁的使用壽命。
[0017](二)本發(fā)明采用合適比例的抑流箱，能夠改善箱形截面鋼塔柱單調(diào)的截面外形，有效提高斜拉橋或懸索橋的景觀效果。
[0018](三)本發(fā)明的抑流箱在施工時首先在地面上焊接成節(jié)段，待鋼塔柱主體結(jié)構(gòu)施工完成后，吊裝各節(jié)段與鋼塔柱組裝形成整體，不僅施工便捷，并且利于保證施工質(zhì)量，經(jīng)濟實用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明所提供的渦振和馳振控制裝置的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明所提供的渦振和馳振控制裝置的立面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1:側(cè)板；2:邊板；3:加勁肋；4:隔板；5:橫橋向鋼板。
【具體實施方式】
[0022]如圖1和圖2所示，本實施例披露了一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置，包括側(cè)板1、邊板2、加勁肋3和隔板4拼接構(gòu)成的抑流箱。
[0023]鋼塔柱包括兩個橫橋向鋼板5，抑流箱沿整個鋼塔柱的高度在每個橫橋向鋼板5外側(cè)分別布置有兩個，兩個抑流箱的間距隨橫橋向鋼板5寬度變化而調(diào)整。
[0024]每個抑流箱主要由兩塊側(cè)板I和一塊邊板2構(gòu)成箱形結(jié)構(gòu)。兩塊側(cè)板I相互平行，垂直的焊接于橫橋向鋼板5上。兩塊側(cè)板I與邊板2相互連接，同時邊板2與橫橋向鋼板5平行設(shè)置。
[0025]側(cè)板I和邊板2內(nèi)部通過加勁肋3和隔板4加強，以提高抑流箱剛度和局部穩(wěn)定性。側(cè)板1、邊板2和橫橋向鋼板5所圍成的箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間設(shè)置有多個隔板4，隔板4沿鋼塔柱的高度方向呈直線依次間隔布置。每塊隔板4四周分別與兩塊側(cè)板1、一塊邊板2以及橫橋向鋼板5采用四面圍焊緊密的焊接在一起。側(cè)板I和邊板2的內(nèi)側(cè)可以根據(jù)實際尺寸酌情焊接加勁肋3，以保證側(cè)板I和邊板2的局部穩(wěn)定性。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際受力及構(gòu)造要求合理地選取加勁肋3的間距和尺寸。
[0026]本發(fā)明的抑流箱不僅改變了鋼塔柱尾流漩渦脫落特性，避免了大型漩渦的形成，有效控制了渦振振幅；同時也改變了箱形截面的氣動外形，升力系數(shù)斜率由負變正，提高了馳振穩(wěn)定性，防止馳振失穩(wěn)。
[0027]側(cè)板1、邊板2、加勁肋3和隔板4的厚度均為6?8mm，并且它們相互之間的焊接均采用角焊縫。
[0028]抑流箱的外側(cè)側(cè)板I距離橫橋向鋼板5邊緣的距離為橫橋向鋼板5寬度的
0.085?0.17倍。抑流箱的邊板2長度與鋼塔柱的高度相同，寬度為橫橋向鋼板5寬度的
0.18?0.22倍。抑流箱的側(cè)板I長度與鋼塔柱的高度相同，寬度為邊板2寬度的0.7倍。以上側(cè)板I和邊板2所構(gòu)成抑流箱的尺寸，能夠有效的控制渦振振幅，并防止馳振的產(chǎn)生。
[0029]為了方便施工，保證施工質(zhì)量，在地面裁剪出側(cè)板1、邊板2、加勁肋3和隔板4，然后將側(cè)板1、邊板2、加勁肋3和隔板4在地面上分節(jié)焊接成抑流箱節(jié)段，待鋼塔柱主體結(jié)構(gòu)施工完成后，吊裝抑流箱節(jié)段與鋼塔柱組裝成整體。
[0030]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置，其特征在于，鋼塔柱的每個橫橋向鋼板上分別焊接有兩個抑流箱，所述抑流箱沿整個鋼塔柱的高度布置，每個所述抑流箱包括兩塊相互平行并且垂直焊接于所述橫橋向鋼板的側(cè)板，兩塊所述側(cè)板之間連接有與所述橫橋向鋼板平行的邊板，所述側(cè)板、所述邊板和所述橫橋向鋼板所構(gòu)成的箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)部焊接有多個隔板，多個所述隔板沿鋼塔柱的高度方向間隔布置，所述側(cè)板和/或所述邊板上設(shè)置有加勁肋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置，其特征在于，每個所述抑流箱外側(cè)側(cè)板與所述橫橋向鋼板邊緣的距離為所述橫橋向鋼板寬度的0.085 ?0.17 倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置，其特征在于，每個所述抑流箱的所述邊板寬度為所述橫橋向鋼板寬度的0.18?0.22倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置，其特征在于，每個所述抑流箱的所述側(cè)板寬度為所述邊板寬度的0.7倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于箱形截面鋼塔柱的渦振和馳振控制裝置，其特征在于，所述側(cè)板、所述邊板、所述隔板和所述加勁肋的厚度均為6?8mm。
【文檔編號】E01D19/00GK103821081SQ201410100199
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】曹景, 劉旭鍇, 張強, 謝斌, 戴少雄, 趙傳亮, 何玉寶 申請人:天津市市政工程設(shè)計研究院