一种用于索结构的钢丝绳减振装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于索结构的钢丝绳减振装置，包括钢丝绳阻尼器和至少两个第一惯质机构，钢丝绳阻尼器夹持固定在索结构外侧，钢丝绳阻尼器与索结构同轴向设置，当索结构产生振动时，钢丝绳阻尼器能够耗能；每个第一惯质机构具有传动杆和飞轮，传动杆一端沿索结构横向固定于钢丝绳阻尼器侧向，至少两个第一惯质机构的传动杆正交设置，当索结构振动产生沿传动杆轴向上的移动时，传动杆的轴向运动能够转换为飞轮的转动，使得第一惯质机构能够降低钢丝绳阻尼器沿传动杆轴向的正刚度。其能够显著提升钢丝绳阻尼器针对索结构多模态振动的控制效果，从而减小索结构的振动，防止索结构失效威胁桥梁安全和驾驶舒适性。威胁桥梁安全和驾驶舒适性。威胁桥梁安全和驾驶舒适性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于索结构的钢丝绳减振装置


[0001]本专利技术涉及一种索结构的减振
，特别是一种用于索结构的钢丝绳减振装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着斜拉桥或悬索桥跨度的增大，索结构的长度也在不断增长。大跨度斜拉桥或悬索桥的索结构质量小，阻尼低，在如风雨、桥面振动等外部激励下，极易发生涡激共振、尾流驰振和风雨激振等风致振动现象。索结构的振动会引起索结构端部接头位置出现疲劳现象，造成索结构保护套破裂或耳板开裂，从而加速索结构内钢丝的腐蚀，严重时甚至会导致索结构失效。此外，索结构振动有时也会引起桥面振动，影响驾驶的舒适度和桥梁的安全性。因此，为了保证桥梁的安全运营，必须有效抑制索结构的振动现象。
[0003]目前实桥采用的阻尼减振措施主要有安装减振锤、高阻尼橡胶阻尼器、粘滞阻尼器、粘滞剪切型阻尼器等。减振锤措施类似调谐质量阻尼器，通过调整减振锤的设计参数使其固有频率与结构的振动频率接近从而控制结构振动，其构造简单，安装方便。但其主要针对特定阶次的模态有效，单个减振锤对多模态控制效果不够理想。橡胶阻尼器主要是将橡胶圈安装在索结构与护筒之间，利用橡胶的变形挤压来耗散能量，结构简单，安装方便。但橡胶阻尼器可提供的阻尼不如其他类型阻尼器(例如粘滞阻尼器)，减振效果不够理想，尤其对于超长索结构而言。粘滞阻尼器在低阶模态具有较好的阻尼效果，但在高阶模态下索结构阻尼下降明显。同时，由于粘滞阻尼器只能提供轴向阻尼力，一根索结构往往需要布置一对粘滞阻尼器。且粘滞阻尼器机械构造复杂，对微小振动不够敏感，阻尼介质为液体，使用时易发生漏液或渗液现象，造成性能退化，维护成本较高。粘滞剪切型阻尼器通过插板使高粘性体发生反复剪切变形，产生很高的阻尼并耗散能量。在常温下具有较好的阻尼性能，且可同时降低面内、外振动。但粘性剪切型阻尼器阻尼力对环境温度和振动频率较为敏感，在极端温度下的阻尼性能还需进一步研究。
[0004]目前鲜有应用于索结构减振的钢丝绳阻尼器，其主要应用于航空、隔震等领域，采用传统的钢丝绳阻尼器只能沿索结构环向安装多个钢丝绳阻尼器，这种组合形式安装复杂，不便维护和更换，且成本较高。且传统的钢丝绳阻尼器相对于其他阻尼器，其对桥梁索结构的高频振动具有很好的抑制作用，但其对低频振动的控制相对于其他阻尼器没有太大的优势。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对现有技术的钢丝绳阻尼器用于索结构减振时，存在对桥梁索结构的高频振动具有很好的抑制作用，但其对低频振动的控制效果较差的问题，提供一种用于索结构的钢丝绳减振装置。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种用于索结构的钢丝绳减振装置，包括钢丝绳阻尼器和至少两个第一惯质机
构，所述钢丝绳阻尼器夹持固定在索结构外侧，所述钢丝绳阻尼器与所述索结构同轴向设置，当所述索结构产生振动时，所述钢丝绳阻尼器能够耗能；
[0008]每个所述第一惯质机构具有传动杆和飞轮，所述传动杆一端沿所述索结构横向固定于所述钢丝绳阻尼器侧向，至少两个所述第一惯质机构的所述传动杆正交设置，当所述索结构振动产生沿所述传动杆轴向上的移动时，所述传动杆的轴向运动能够转换为所述飞轮的转动，使得所述第一惯质机构能够降低所述钢丝绳阻尼器沿所述传动杆轴向的正刚度。
[0009]本方案中，钢丝绳阻尼器可以采用常规方案，其能够与索结构固定在一起，跟随索结构振动一起振动，并利用钢丝绳变形吸收索结构的振动能量，从而减小索结构的振动，防止索结构失效威胁桥梁安全和驾驶舒适性。钢丝绳阻尼器一般对索结构的高阶振动的减振效果较好，而对低阶振动的减振效果较差，本方案通过设置第一惯质机构，并使得两个第一惯质机构的传动杆固定连接在钢丝绳阻尼器外侧，使得当索结构振动产生沿所述传动杆轴向上的移动时，会使得第一惯质机构的传动杆沿其轴向移动，进而将所述传动杆的轴向运动转换为所述飞轮的转动，使得所述第一惯质机构能够降低所述钢丝绳阻尼器沿所述传动杆轴向的正刚度，进而可以消除钢丝绳阻尼器的自身刚度对索结构低阶振动减振效果的折减效果，且当飞轮质量足够时，可实现钢丝绳阻尼器和第一惯质机构整体的负刚度，显著提升钢丝绳阻尼器的低阶振动减振效果；且本方案在钢丝绳阻尼器外侧至少设置两个正交的所述第一惯质机构，使得能够对钢丝绳阻尼器的径向各个方向的正刚度均进行减小，即能够对钢丝绳阻尼器作用于索结构的径向各个方向的低阶振动减振效果进行提升，进而使得钢丝绳阻尼器能够对索结构的高阶振动和低阶振动的减振效果均较好。
[0010]优选的，所述钢丝绳阻尼器包括内夹板、外夹板和钢丝绳，所述内夹板位于所述外夹板内侧，所述钢丝绳交错穿设于所述内夹板和所述外夹板形成螺旋段，所述螺旋段沿所述钢丝绳阻尼器周向设置，所述钢丝绳的端部锚固于所述内夹板或所述外夹板。
[0011]圆形的钢丝绳阻尼器在任意方向提供的阻尼力相同，可以同时降低索结构面内、面外以及轴向的振动，以及降低安装成本。在钢丝绳阻尼器达到使用年限后，只需进行检修并更换钢丝绳阻尼器，降低全寿命使用成本。
[0012]优选的，所述内夹板包括同轴设置的内侧内夹板和内侧外夹板，所述内侧内夹板位于所述内侧外夹板内侧，所述内侧内夹板和所述内侧外夹板沿所述钢丝绳阻尼器周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器径向的螺纹连接孔，所述内侧内夹板和所述内侧外夹板通过螺钉连接，所述内侧内夹板和所述内侧外夹板连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器轴向的绳穿过孔，所述内夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳，所述内夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置；
[0013]所述外夹板包括同轴设置的外侧内夹板和外侧外夹板，所述外侧内夹板位于所述外侧外夹板内侧，所述外侧内夹板和所述外侧外夹板沿所述钢丝绳阻尼器周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器径向的螺纹连接孔，所述外侧内夹板和所述外侧外夹板通过螺钉连接，所述外侧内夹板和所述外侧外夹板连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器轴向的绳穿过孔，所述外夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳，所述外夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置。
[0014]采用上述结构，钢丝绳穿设方便、安装质量更好，能够便于安装、拆卸和更换，且能
够提高安装后的减振能力，稳定性更高。
[0015]优选的，所述第一惯质机构还包括滚珠丝杆和固定架，所述固定架内具有圆柱形空腔，所述固定架对应所述圆柱形空腔一端的端面设有与所述圆柱形空腔同轴设置的通过孔，所述滚珠丝杆和所述传动杆均沿所述圆柱形空腔轴向设置，所述滚珠丝杆啮合并套设于所述传动杆的外侧，所述滚珠丝杆位于所述圆柱形空腔内，所述传动杆一端位于所述圆柱形空腔内、另一端穿出所述通过孔，所述圆柱形空腔内还设有轴承和所述飞轮，所述轴承转动套设于所述滚珠丝杆，所述飞轮套设于所述滚珠丝杆，所述飞轮通过第一固定螺栓安装于所述轴承的端面，所述飞轮两端外侧设有止推板，所述止推板能够限制所述飞轮沿所述圆柱形空腔轴向移动。
[0016]上述第一惯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，包括钢丝绳阻尼器(3)和至少两个第一惯质机构(4)，所述钢丝绳阻尼器(3)夹持固定在索结构(2)外侧，所述钢丝绳阻尼器(3)与所述索结构(2)同轴向设置，当所述索结构(2)产生振动时，所述钢丝绳阻尼器(3)能够耗能；每个所述第一惯质机构(4)具有传动杆(5)和飞轮(14)，所述传动杆(5)一端沿所述索结构(2)横向固定于所述钢丝绳阻尼器(3)侧向，至少两个所述第一惯质机构(4)的所述传动杆(5)正交设置，当所述索结构(2)振动产生沿所述传动杆(5)轴向上的移动时，所述传动杆(5)的轴向运动能够转换为所述飞轮(14)的转动，使得所述第一惯质机构(4)能够降低所述钢丝绳阻尼器(3)沿所述传动杆(5)轴向的正刚度。2.根据权利要求1所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，所述钢丝绳阻尼器(3)包括内夹板、外夹板和钢丝绳(8)，所述内夹板位于所述外夹板内侧，所述钢丝绳(8)交错穿设于所述内夹板和所述外夹板形成螺旋段，所述螺旋段沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向设置，所述钢丝绳(8)的端部锚固于所述内夹板或所述外夹板。3.根据权利要求2所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，所述内夹板包括同轴设置的内侧内夹板(7)和内侧外夹板(11)，所述内侧内夹板(7)位于所述内侧外夹板(11)内侧，所述内侧内夹板(7)和所述内侧外夹板(11)沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器(3)径向的螺纹连接孔，所述内侧内夹板(7)和所述内侧外夹板(11)通过螺钉(13)连接，所述内侧内夹板(7)和所述内侧外夹板(11)连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器(3)轴向的绳穿过孔，所述内夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳(8)，所述内夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置；所述外夹板包括同轴设置的外侧内夹板(10)和外侧外夹板(9)，所述外侧内夹板(10)位于所述外侧外夹板(9)内侧，所述外侧内夹板(10)和所述外侧外夹板(9)沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向开设有若干对应的且沿所述钢丝绳阻尼器(3)径向的螺纹连接孔，所述外侧内夹板(10)和所述外侧外夹板(9)通过螺钉(13)连接，所述外侧内夹板(10)和所述外侧外夹板(9)连接后形成沿所述钢丝绳阻尼器(3)周向布设的若干沿所述钢丝绳阻尼器(3)轴向的绳穿过孔，所述外夹板的所述绳穿过孔用于夹持并固定所述钢丝绳(8)，所述外夹板的所述绳穿过孔和所述螺纹连接孔错位布置。4.根据权利要求2所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，所述第一惯质机构(4)还包括滚珠丝杆(17)和固定架(18)，所述固定架(18)内具有圆柱形空腔(23)，所述固定架(18)对应所述圆柱形空腔(23)一端的端面设有与所述圆柱形空腔(23)同轴设置的通过孔(24)，所述滚珠丝杆(17)和所述传动杆(5)均沿所述圆柱形空腔(23)轴向设置，所述滚珠丝杆(17)啮合并套设于所述传动杆(5)的外侧，所述滚珠丝杆(17)位于所述圆柱形空腔(23)内，所述传动杆(5)一端位于所述圆柱形空腔(23)内、另一端穿出所述通过孔(24)，所述圆柱形空腔(23)内还设有轴承(25)和所述飞轮(14)，所述轴承(25)转动套设于所述滚珠丝杆(17)，所述飞轮(14)套设于所述滚珠丝杆(17)，所述飞轮(14)通过第一固定螺栓(16)安装于所述轴承(25)的端面，所述飞轮(14)两端外侧设有止推板(15)，所述止推板(15)能够限制所述飞轮(14)沿所述圆柱形空腔(23)轴向移动。5.根据权利要求4所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，所述飞轮(14)和
所述止推板(15)之间具有放置凹槽，所述放置凹槽内设有滚珠(22)。6.根据权利要求4所述的用于索结构的钢丝绳减振装置，其特征在于，沿每根所述索结构(2)的纵向夹持固定有至少两个所述钢丝绳阻尼器(3)，仅其中一个所述钢丝绳阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊伟，赖柯羽，陈政清，马凌飞，牛华伟，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：