[发明专利]一种斜拉索刚性连接空间杠杆质量减振装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制斜拉索振动的减振装置，尤其适用于大跨度斜拉桥斜拉索的振动控制，属于工程结构减振技术领域，具体地说是涉及一种斜拉桥施工和运营过程中抑制斜拉索各种振动的减振装置。

背景技术

与本发明最为相近的现有技术是专利号为200410009969.1、公开号为CN1651656、公开日为2005.08.10的“一种斜拉索减振装置”的发明，该发明采用连接索，其一端与连接于斜拉索上的索夹相连，另一端与带重物的杠杆或滑轮组或直接与一重物相连，连接索中间用定滑轮进行转向，从而使其两端分别与斜拉索和杠杆(或桥面)垂直，在杠杆与桥面之间或重物与桥面之间安装阻尼器，连接索通过重物总是处于受拉状态，可方便地与任意角度的斜拉索进行垂直连接，并传递连接于桥面的阻尼器所提供阻尼力、弹性力及重物惯性力，改变振动系统的模态质量、阻尼及刚度，达到减振目的；由于该发明通过设置定滑轮实现连接索与斜拉索和杠杆(或桥面)垂直，仅能实现斜拉索索面内振动的有效控制，存在斜拉索索面外振动得不到有效控制的严重缺陷。此外，连接索是非线性结构，理论计算参数与实际相差较大，不易达到理想的减振效果，且要求在使用过程中一直处于受拉状态，对安装时张拉工艺、重物重量要求较高。同时，连接索需通过滑轮转向，滑轮的固定装置刚度要求较高，构件尺寸较大，对桥梁的景观也将造成一定影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种刚性连接的空间杠杆质量减振装置，通过设置与斜拉索和转动杠杆相连接的刚性连接杆，将斜拉索索面内和索面外的振动位移传递到转动杠杆，转动杠杆一端通过纵向连接构件与杠杆支座连接，纵向连接构件的一端与转动杠杆采用耳叉式连接方式，使得转动杠杆能够以杠杆支座为轴上下转动，纵向连接构件的另一端呈圆柱体伸入杠杆支座上的圆孔内，使得转动杠杆能够绕自身中心轴转动，纵向连接构件的圆柱体与杠杆支座上部的伸入圆孔间设置摩擦环和高阻尼材料，转动杠杆另一端连接质量块及阻尼器，当斜拉索索面内或索面外振动时，其振动位移通过刚性连接杆传递给转动杠杆，带动转动杠杆、质量块、阻尼器上下或绕转动杠杆中心轴转动，产生惯性力、弹性力、阻尼力，斜拉索索面外振动时再通过摩擦环和高阻尼材料提供摩阻力和粘滞力，经过转动杠杆的放大作用，通过刚性连接杆传递回斜拉索，改变斜拉索的模态质量、刚度及阻尼，从而有效抑制斜拉索索面内或索面外的振动；装置主体结构位于桥梁栏杆以内，安装维修均方便，对景观影响很小。

本发明的技术方案是这样实现的：

刚性连接的空间杠杆质量减振装置主要由索夹4’、刚性连接杆5’、杠杆支座6’、转动杠杆7’、质量块8’、阻尼器9’、杠杆夹12’、销轴10’、11’、13’等组成；刚性连接杆5’上部通过索夹4’、销轴10’与斜拉索1’连接，下部通过杠杆夹12’、销轴11’连接于转动杠杆7’，通过调整刚性连接杆5’与斜拉索1’的连接角度和杠杆夹12’在转动杠杆7’上的连接位置，实现减振效果的调整；转动杠杆7’的一端通过能够实现上下转动的销轴13’并采用耳叉式连接方式与伸入杠杆支座6’的纵向连接构件14’相连接，固定于桥面2’上的杠杆支座6’限制了纵向连接构件14’竖向运动，使得转动杠杆7’能够绕纵向连接构件14’上的销轴13’上下转动，以接受斜拉索1’索面内振动位移经刚性连接杆5’的传递，纵向连接构件14’伸入杠杆支座6’上圆孔内部分构造为圆柱体，与转动杠杆7’连接端为耳板形，使得转动杠杆7’带动纵向连接构件14’圆柱体能够在杠杆支座6’圆孔内内绕自身中心轴转动，以接受斜拉索1’索面外振动位移经刚性连接杆5’的传递；转动杠杆7’的另一端连接有质量块8’和阻尼器9’，以提供抑振力。

在刚性连接杆5’与桥面2’之间安装的阻尼器9’可采用如油阻尼器、粘性剪切型阻尼器、磁流变阻尼器等被动或半主动阻尼器提供阻尼力。

刚性连接的空间杠杆质量减振装置调节减振效果的方法为：定义杠杆放大系数n＝L_b/L₀，这里L₀为杠杆夹12’距销轴13’中心的距离，L_b为杠杆质量块8’中心到销轴13’中心的距离，α为刚性连接杆5’与斜拉索1’的夹角，β为刚性连接杆5’与转动杠杆7’的夹角；本发明对斜拉索提供抑振力的等效放大倍数为：

n_等效＝n²sin²α/sin²β