【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁工程，特别涉及一种短吊杆纵桥向偏移预警装置及方法。
技术介绍
1、吊杆作为系杆拱桥的重要组成部分，其连接了拱肋与桥面结构，在二者之间传递荷载，是影响桥梁受力的核心构件，其安全性和耐久性关系到桥梁结构的正常使用，在实际工程中，拱桥两端的吊杆最短，其与长吊杆相比刚度较大、自振频率较高，较易发生破坏，桥梁跨中作为变形基点，梁体往左右伸展，吊杆处的上下锚点会产生较大的相对偏移，短吊杆会产生较大的剪切变形和弯曲应力，反复处于弯剪状态，近些年来短吊杆骤断、拱桥局部坍塌的事故屡见不鲜。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术旨在提出一种短吊杆纵桥向偏移预警装置及方法，通过在桥面板的预留孔洞内安装预警减振机构，预留孔洞内设置短吊杆并通过短吊杆与系杆拱桥拱支撑连接，在短吊杆进行晃动时，预警减振机构及时触发预警信号，骤断风险可以进行监控，在一定程度上可以及时对短吊杆进行维护；预警减振机构可对由短吊杆所受弯曲应力进行一定的抵御，起到消能减振的作用，防止短吊杆进一步发生更大的晃动，提高桥梁的安全性以及耐久性。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种短吊杆纵桥向偏移预警装置，包括预警减振机构，所述预警减振机构安装于桥面板的预留孔洞内，所述预留孔洞内设置短吊杆并通过短吊杆与系杆拱桥拱支撑连接，当短吊杆发生晃动偏移时，触发预警减振机构进行耗能减振并发出预警信号。
4、进一步的，所述预警减振机构包括套筒、上活塞环、下活塞环、上滑
5、进一步的，所述上滑动块、下滑动块均具有同磁性，所述上活塞环具有与上滑动块、下滑动块相反的磁性。
6、进一步的，所述触发机构包括连接杆以及弧形橡胶接触面板，所述连接杆一端与上滑动块相连，另一端连接弧形橡胶接触面板。
7、进一步的，所述连接杆与弧形橡胶接触面板之间球铰接。
8、进一步的，所述预警减振机构设置有若干个，均匀呈周向安装于桥面板的预留孔洞内壁上。
9、进一步的，所述预警减振机构设置有三组，每组包括四个预警减振机构，三组分别均匀呈周向安装于桥面板的预留孔洞内壁上不同高度上；上部的一组预警减振机构、中间的一组预警减振机构、下部的一组预警减振机构的触发机构距离正常状态的短吊杆距离依次减小。
10、进一步的，三组预警减振机构的复位弹簧以及储能弹簧的设计原则如下：
11、s1、以轴向断裂力fa为基础指标，短吊杆的索外保护套开始破损、索外保护套完全破损，短吊杆的拉索完全断裂为三级界限；
12、s2、在有限元模拟的基础上，索外保护套开始破损轴向断裂力fa1、索外保护套完全破损轴向断裂力fa2、拉索完全断裂轴向断裂力fa3；
13、s3、根据减振弹簧整体装置所选粘滞液的类型，从下到上记三组预警减振机构所受粘滞力分别为r1、r2、r3；
14、s4、在有限元模拟的基础上得出轴向断裂力fa与横向断裂力fc的比例系数λ，
15、
16、s5、由有限元模拟所得比例系数，可根据实际工程中索外保护套材料的断裂力以及拉索的断裂力推出横向断裂力，建立与弹簧力之间的平衡，平衡方程仅考虑横向断裂力与储能弹簧及粘滞力之间的平衡；
17、s6、从下到上三组预警弹簧劲度系数设置基本原则，要求k1＜k2＜k3；
18、s7、针对不同工程的短吊杆，按照短吊杆外壁与桥面板孔洞内壁距离l，从上到下的三级预警减振机构长度分别设置为l，预警减振机构的连接杆的长度占预警减振机构整体长度一半，预警减振机构的可伸缩部分占预警减振机构整体长度一半，三级弹簧长度设置分别为复位弹簧设置长度与对应储能弹簧长度相同；
19、即，一级弹簧劲度系数为：
20、
21、
22、
23、
24、即，二级弹簧劲度系数为：
25、
26、
27、
28、
29、即，三级弹簧劲度系数为：
30、
31、
32、
33、
34、为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种短吊杆纵桥向偏移预警方法，包括以下步骤：
35、s1、系杆拱桥拱肋及桥面板施工完成后，于短吊杆安装位点的桥面板预留孔洞内腔沿高度方向从上至下周向均匀安置含有三、二、一级预警弹簧的预警减振机构，套筒尾部焊接于桥面板内部；
36、s2、进行系杆拱桥的短吊杆安装工作，桥梁进入使用状态；
37、s3、桥梁在受到相对较小的车辆冲击荷载作用时，短吊杆发生轻度偏移，短吊杆的索外保护套与下部的预警减振机构的储能弹簧-即一级弹簧发生接触，一级弹簧与装配粘滞液进行一级消能减振，一级弹簧头部弧形橡胶面板由接触力触发压力传感器控制预警灯，沿短吊杆外壁发出蓝色预警灯光；
38、s4、桥梁在受到相对较大的车辆冲击荷载作用时，短吊杆发生中度偏移，短吊杆索外保护套与下部、中部的预警减振机构的储能弹簧-即一级、二级弹簧同时发生接触，一级、二级弹簧与装配粘滞液进行二级消能减振，一级、二级弹簧头部弧形橡胶面板由接触力触发压力传感器控制预警灯，沿短吊杆外壁平行发出蓝色及橙色预警灯光；
39、s5、桥梁在受到剧烈车辆冲击荷载作用时，短吊杆发生重度偏移，短吊杆索外保护套与下部、中部以及上部的预警减振机构的储能弹簧-即一级、二级、三级弹簧同时发生接触，一级、二级、三级弹簧与装配粘滞液进行三级消能减振，一级、二级、三级弹簧头部弧形橡胶面板由接触力出发预警灯，沿短吊杆外壁平行发出蓝色、橙色、红色预警灯光，三种预警灯光沿橡胶面板长度方向错位设置，避免灯光互相遮挡；
40、s6、当短吊杆长时间处于三级预警时，短吊杆存在骤断风险，三级弹簧头部弧形橡胶面板内置报警系统，与桥梁监控系统互联，由内置报警系统反馈桥梁监控系统，需要对短吊杆进行维护。
41、有益效果：本专利技术通过在桥面板的预留孔洞内安装预警减振机构，预留孔洞内设置短吊杆并通过短吊杆与系杆拱桥拱支撑连接，在短吊杆进行晃动时，预警减振机构及时触发预警信号，骤断风险可以进行监控，在一定程度上可以及时对短吊杆进行维护；预警减振机构可对由短吊杆所受弯曲应力进行一定的抵御，起到消能减振的作用，防止短吊杆进一步发生更大的晃动，提高桥梁的安全性以及耐久性。
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1.一种短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，包括预警减振机构(1)，所述预警减振机构(1)安装于桥面板(2)的预留孔洞(201)内，所述预留孔洞(201)内设置短吊杆(3)并通过短吊杆(3)与系杆拱桥拱肋(4)支撑连接，当短吊杆(3)发生晃动偏移时，触发预警减振机构(1)进行耗能减振并发出预警信号。
2.根据权利要求1所述的短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，所述预警减振机构(1)包括套筒(101)、上活塞环(102)、下活塞环(103)、上滑动块(104)、下滑动块(105)、储能弹簧(106)、复位弹簧(107)、粘滞液(108)、触发机构(109)，所述套筒(101)内从上到下滑动设置有上滑动块(104)、下滑动块(105)、上活塞环(102)、下活塞环(103)，所述上滑动块(104)、下滑动块(105)之间通过储能弹簧(106)进行连接，所述上活塞环(102)、下活塞环(103)之间密封填充有粘滞液(108)，下活塞环(103)通过复位弹簧(107)与套筒(101)内底部相连，所述上滑动块(107)上端连接有触发机构(109)，所述触发机构(109)的接
3.根据权利要求2所述的短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，所述上滑动块(104)、下滑动块(105)均具有同磁性，所述上活塞环(102)具有与上滑动块(104)、下滑动块(105)相反的磁性。
4.根据权利要求2所述的短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，所述触发机构(109)包括连接杆(1093)以及弧形橡胶接触面板(1094)，所述连接杆(1093)一端与上滑动块(104)相连，另一端连接弧形橡胶接触面板(1094)。
5.根据权利要求4所述的短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，所述连接杆(1093)与弧形橡胶接触面板(1094)之间球铰接。
6.根据权利要求2所述的短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，所述预警减振机构(1)设置有若干个，均匀呈周向安装于桥面板(2)的预留孔洞(201)内壁上。
7.根据权利要求6所述的短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，所述预警减振机构(1)设置有三组，每组包括四个预警减振机构(1)，三组分别均匀呈周向安装于桥面板(2)的预留孔洞(201)内壁上不同高度上；上部的一组预警减振机构(1)、中间的一组预警减振机构(1)、下部的一组预警减振机构(1)的触发机构(109)距离正常状态的短吊杆(3)距离依次减小。
8.根据权利要求7所述的短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，三组预警减振机构(1)的复位弹簧(107)以及储能弹簧(106)的基本设计原则如下：
9.一种短吊杆纵桥向偏移预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，包括预警减振机构(1)，所述预警减振机构(1)安装于桥面板(2)的预留孔洞(201)内，所述预留孔洞(201)内设置短吊杆(3)并通过短吊杆(3)与系杆拱桥拱肋(4)支撑连接，当短吊杆(3)发生晃动偏移时，触发预警减振机构(1)进行耗能减振并发出预警信号。
2.根据权利要求1所述的短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，所述预警减振机构(1)包括套筒(101)、上活塞环(102)、下活塞环(103)、上滑动块(104)、下滑动块(105)、储能弹簧(106)、复位弹簧(107)、粘滞液(108)、触发机构(109)，所述套筒(101)内从上到下滑动设置有上滑动块(104)、下滑动块(105)、上活塞环(102)、下活塞环(103)，所述上滑动块(104)、下滑动块(105)之间通过储能弹簧(106)进行连接，所述上活塞环(102)、下活塞环(103)之间密封填充有粘滞液(108)，下活塞环(103)通过复位弹簧(107)与套筒(101)内底部相连，所述上滑动块(107)上端连接有触发机构(109)，所述触发机构(109)的接触端设置有压力传感器(1091)以及预警灯(1092)，所述压力传感器(1091)用于控制预警灯(1092)发出灯光预警。
3.根据权利要求2所述的短吊杆纵桥向偏移预警装置，其特征在于，所述上滑动块(104)、下滑动块(105)均具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：王静峰，陈经纬，沈奇罕，钱申春，程涛，钟剑，刘笑显，刘伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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