[发明专利]一种斜拉索风致振动的自吸气自吹气减振装置

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁结构风致振动控制技术，具体涉及一种斜拉索风致振动的自吸气自吹气减振装置。

背景技术

随着跨度的增加，其桥塔尺寸也越来越大。对于大跨度悬索桥而言，很多钢筋混凝土桥塔截面尺寸可达20-30米，风致绕流场的范围可达数倍桥塔截面尺寸，因此桥塔两侧附近的斜拉索处于其钝体绕流场内，易受到桥塔的风致干扰。风经过桥塔之后会在其周围形成绕流场，绕流场脉动风速的频率可由公式f_v＝St·U/D得到，式中St对于方柱可取0.15，U为来流风速，D为桥塔在来流垂直方向的投影。由于钢筋混凝土桥塔截面尺寸很大，风经过桥塔之后的脉动风速频率大大降低，接近于斜拉索的前几阶自振频率，使得斜拉索在桥塔钝体绕流场内易发生大幅值风致振动。对于大跨度悬索桥斜拉索而言，台风来临时，风速一般在20-50m/s。在此风速段，斜拉索处于桥塔钝体绕流场内极易发生大幅值风致振动，易造成斜拉索的疲劳损伤和锚固系统的损坏。对于斜拉索成对布置时，还易发生成对斜拉索之间的相互碰撞，从而破坏斜拉索表面的防腐层，加快斜拉索的腐蚀破坏过程，同时也会给过往车辆造成恐慌。大跨度桥梁桥塔钝体绕流场内的斜拉索振动目前是一个新的振动类型，研究其控制方法，减小其振动，对于大跨度及超大跨度桥梁的设计、建造、使用及安全评定具有重要的意义。

目前，斜拉索风致振动的控制主要通过阻尼器等机械装置来实现，但结果并不理想，其原因是目前阻尼器并不是按照斜拉索多模态振动来设计，而且阻尼器不能从根本上减小斜拉索的风荷载，其振动的根源并没有被消除。若能从根本上消除风荷载，使斜拉索隔离于风场之外则能达到较好的控制效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种斜拉索风致振动的自吸气自吹气减振装置。

本发明所采用的技术如下：

一种斜拉索风致振动的自吸气自吹气减振装置，包括多个圆形空心套环，多个圆形空心套环按一定间隔紧固在斜拉索上，每个圆形空心套环的迎风面开有多个进气孔，其背风面对称开有多个出气孔。

另外一种斜拉索风致振动的自吸气自吹气减振装置，包括螺旋形的空心套环，螺旋形的空心套环紧固缠绕在斜拉索上，螺旋形的空心套环的迎风面开有多个进气孔，其背风面对称开有多个出气孔。

一种斜拉索桥梁，在其斜拉索上安装有如上所述的两种斜拉索风致振动的自吸气自吹气减振装置或其中一种。

来流通过进气孔进入中空的套环内部并穿过套环从出气孔喷出。通过背风面出气孔喷出的气流打破尾流中的旋涡，阻止尾流形成交替脱落的旋涡，从而极大地减小斜拉索表面的脉动压力，大幅度降低斜拉索表面的升力。由于尾流无法形成交替脱落的旋涡也在一定程度上减小了尾流的宽度，使得斜拉索表面的阻力也得到了一定程度的降低。与此同时，套环组合起来，改变了斜拉索表面形状，可以在一定程度上阻止斜拉索表面水线的形成，从而阻止斜拉索风雨激振的发生。

附图说明

图1桥梁结构斜拉索圆形自吸气自吹气控制套环示意图；

图2桥梁结构斜拉索螺旋线自吸气自吹气控制套环示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。

实施例1

结合图1，一种斜拉索风致振动的自吸气自吹气减振装置，包括多个圆形空心套环，多个圆形空心套环按一定间隔紧固在斜拉索1上，每个圆形空心套环的迎风面开有多个进气孔2，其背风面对称开有多个出气孔3。

实施例2

结合图2，另外一种斜拉索风致振动的自吸气自吹气减振装置，包括螺旋形的空心套环，螺旋形的空心套环紧固缠绕在斜拉索1上，螺旋形的空心套环的迎风面开有多个进气孔2，其背风面对称开有多个出气孔3。

实施例3

减振工作流程如下：

(1)通过套环出气孔喷出的气流，打破尾流中交替产生的旋涡，阻止尾流漩涡形成；

(2)套环安装在斜拉索表面改变了斜拉索表面形式，可减小斜拉索所受气动力。

本发明桥梁结构斜拉索减振防护装置由减振套环、进气孔及出气孔组成，通过套环出气孔喷出的气流，打破尾流中交替产生的漩涡，阻止尾流漩涡形成，同时改变斜拉索表面形式，在一定程度上减小了斜拉索表面的气动力。结构简单，能够很好地减小桥梁斜拉索的风致振动。