[发明专利]一种带气动控制措施的悬索桥吊索

说明书

技术领域

本发明涉及一种带气动控制措施的悬索桥吊索。

背景技术

在大跨度桥梁中，悬索桥以跨越能力大和外形美观等优点得到了迅速发展和广泛应用。随着科学技术的进步，现代大跨度缆索承重桥的跨径大幅度增长。在已建成的大跨度桥梁中，主跨超千米的悬索桥有20 余座，主跨超700m 的斜拉桥有10 余座。另外，国内外有数座跨越海峡的超大跨度缆索承重桥正在规划中。

跨度的增大，使得风对桥梁的作用凸显出来，风荷载逐渐成为悬索桥设计的主要控制荷载之一。在悬索桥结构中，吊索是联系主缆与主梁的传力结构，是悬索桥的主要构件之一，担负着将桥面各种荷载传递到主缆的重任。悬索桥的吊索常成对出现，由于并列的吊索柔度大、质量轻和阻尼低，在风荷载作用下，处在下游的吊索会因为上游索尾流的干扰而发生涡激振动、尾流驰振和尾流颤振。

涡激振动是一种有限振幅的振动，振幅虽然不大，但发生频率高，会造成吊索的疲劳问题。后两种风致振动是自激发散型振动，对吊索的危害大。日本的明石海峡大桥的长吊索就发生了剧烈的尾流颤振，振幅达到吊索直径的8倍，造成了吊索阻尼器的损坏。国内外其他悬索桥上也常发生吊索的尾流干扰振动。

目前在悬索桥上使用的吊索分为钢丝绳吊索和平行钢丝吊索，吊索的尾流干扰振动会造成索锚固区损伤、索阻尼器破坏、索表面防护系统损坏以及索疲劳破坏等问题，严重威胁大桥的安全性。

为了抑制尾流干扰振动，工程上常采用联结器、辅助索、减振阻尼器和空气动力学减振措施等方法。但这些措施的减振效果并不是很好。安装了联结器的拉索可能会发生新的气动失稳现象。辅助索和联结器可能产生疲劳破坏，并且会影响桥梁美观，吊索也会发生大幅振动。提高结构阻尼可提高了尾流干扰振动的起振风速，但振动仍会在更高的风速下发生。因此还需研究能抑制并列吊索大幅尾流干扰振动的新措施。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种带气动控制措施的悬索桥吊索，这种吊索通过其表面的气动减振措施改变吊索周围的流态结构，从而达到抑制大幅尾流振动发生，提高吊索和悬索桥的安全性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带气动控制措施的悬索桥吊索，在悬索桥吊索的外表面缠绕一根或数根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。所述螺旋线的间距为吊索捻距的整数倍，螺旋线的直径为吊索公称直径的0.02~0.2倍，螺旋线材料为复合纤维、钢丝、钢丝束或其他材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明附加的螺旋线改变了吊索的横截面形状，突起的螺旋线会破坏来流风作用下上游索尾流区漩涡脱落的周期性，进而破坏了作用在下游吊索上的风荷载的规律性，破坏了尾流干扰振动的发生条件，从而达到抑制和减小涡激振动、尾流驰振和尾流颤振的作用。缠绕在吊索表面的螺旋线还破坏了风荷载沿吊索轴线方向的相关性，使得同一时刻吊索不同截面上受到的风荷载不相同，从而可以降低作用在吊索上的总体风荷载。螺旋线的缠绕工艺简单，只需对现有钢丝绳的生产工艺作简单的调整即可。

附图说明

图1为本发明缠绕一根螺旋线的钢丝绳吊索的横截面图。

图2为本发明缠绕一根螺旋线的钢丝绳吊索的侧面图。

图3为本发明缠绕两根螺旋线的钢丝绳吊索的横截面图。

图4为本发明缠绕两根螺旋线的钢丝绳吊索的侧面图。

图5为本发明缠绕四根螺旋线的钢丝绳吊索的横截面图。

图6为本发明缠绕四根螺旋线的钢丝绳吊索的侧面图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例作进一步的说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种带气动控制措施的悬索桥吊索，在悬索桥吊索的外表面缠绕一根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。螺旋线的直径为吊索公称直径的0.02倍，螺旋线材料为复合纤维。

实施例2

如图3和图4所示，一种带气动控制措施的悬索桥吊索，在悬索桥吊索的外表面缠绕两根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。所述螺旋线的间距为吊索捻距的整数倍，螺旋线的直径为吊索公称直径的0.1倍，螺旋线材料为钢丝。

实施例3

如图5和图6所示，一种带气动控制措施的悬索桥吊索，在悬索桥吊索的外表面缠绕四根螺旋线，螺旋线的缠绕方向与吊索原有的旋转方向相同。所述螺旋线的间距为吊索捻距的整数倍，螺旋线的直径为吊索公称直径的0.2倍，螺旋线材料为钢丝束。