[发明专利]一种悬索桥横桥向及扭转减振的广义加速质量阻尼器系统

说明书

本发明提供了一种悬索桥横桥向及扭转减振的广义加速质量阻尼器系统，属于桥梁结构被动控制技术领域。位于主梁内部的锚固质量块通过梁内锚索锚固在主梁两端的锚碇上，具有很大的横向和抗扭刚度及惯性。主梁在横向风的作用下发生横向位移和扭转位移，其中横向位移通过连接杆传递给安装在锚固质量块上的变速箱，经变速箱放大后传递给附加质量块、水平弹簧和消能器，将主梁振动的动能传递给附加质量块，主梁内部的锚固质量块不受横向风的影响，保持较大的静止惯性，能够提供给变速箱和竖向弹簧一个相对固定的支撑，使主梁获得较大的横向阻尼力和竖向弹性支撑力，在主梁扭转方向上相当于一个TMD，两个方向联合作用，达到减小主梁振动的目的。

技术领域

本发明属于桥梁结构被动控制技术领域，具体涉及到桥梁的减震技术，特别涉及到一种悬索桥横桥向及扭转减振的广义加速质量阻尼器系统。

背景技术

大跨径悬索桥主梁的横桥向刚度和扭转刚度相对较小，容易在横向风载的作用下发生振动，甚至会发生以扭转为主的颤振。通常采用的减振方法有：(1)1设置抗风索；(2)在主梁内部安装调谐质量阻尼器TMD；(3)加大主梁横向刚度和扭转刚度。横向抗风索适用于人行悬索桥，影响桥梁的外观，造价较高；TMD在竖向减振方面效果较好，横桥向减振效果较差，如果TMD与主梁间摩擦力较大时，因摩擦力锁定的作用而使TMD失效；加大主梁横向刚度和扭转刚度会大幅度增加桥梁的建设成本。

发明内容

本发明提出了一种悬索桥横桥向及扭转减振的广义加速质量阻尼器系统，包括梁内锚索、锚固质量块、附加质量块、变速箱、水平弹簧、竖向弹簧、消能器和连接杆。位于主梁内部的锚固质量块通过梁内锚索锚固在主梁两端的锚碇上，具有很大的横向和抗扭刚度及惯性。主梁在横向风的作用下发生横向位移和扭转位移，其中横向位移通过连接杆传递给安装在锚固质量块上的变速箱，经变速箱放大后传递给附加质量块、水平弹簧和消能器，将主梁振动的动能传递给附加质量块，主梁内部的锚固质量块不受横向风的影响，保持较大的静止惯性，能够提供给变速箱和竖向弹簧一个相对固定的支撑，使主梁获得较大的横向阻尼力和竖向弹性支撑力，在主梁扭转方向上相当于一个TMD，两个方向联合作用，达到减小主梁振动的目的，其减振效率比同等质量的TMD高数倍。

本发明的技术方案：

一种悬索桥横桥向及扭转减振的广义加速质量阻尼器系统，包括主梁1、锚碇2、梁内锚索3、锚固质量块4、输入连接杆5、变速箱6、输出连接杆7、附加质量块8、水平弹簧9、消能器10、竖向弹簧11和吊杆12。该广义质量阻尼系统包括主梁1、锚碇2、梁内锚索3、锚固质量块4、输入连接杆5、变速箱6、输出连接杆7、附加质量块8、水平弹簧9、消能器10、竖向弹簧11和吊杆12；锚固质量块4位于主梁1内部，其通过梁内锚索3锚固在两端的锚碇2上，锚固质量块4具有很大的横向和抗扭刚度及惯性，并且不受横向风的影响；输入连接杆5一端固定在主梁1外壳，另一端与安装于锚固质量块4上的变速箱6相连，变速箱6通过输出连接杆7与附加质量块8一端固定连接；水平弹簧9和消能器10分别固定连接于附加质量块8另一端与锚固质量块4之间；主梁1在横向风的作用下发生横向位移和扭转位移，其中横向位移通过输入连接杆5传递给变速箱6，经变速箱6放大后通过输出连接杆7传递给附加质量块8，经过增速的附加质量块8吸收了主梁的振动的动能，一部分表现为附加质量块8的高速运动的动能，一部分转化为水平弹簧9的弹性势能，还有一部分被消能器10耗散掉；主梁1外壳与锚固质量块4之间安装有竖向弹簧11，主梁1内部的锚固质量块4不受外界环境风的影响，保持较大的静止惯性，提供给变速箱6和竖向弹簧11一个相对固定的支撑，使主梁1获得较大的横向阻尼力和竖向弹性支撑力，在主梁1扭转方向上，竖向弹簧11与锚固质量块4组成一个TMD，横向与扭转两个方向联合作用，达到减小主梁1振动的目的。

本发明的有益效果：

(1)减振效果显著。由于锚固质量块4的支撑作用较大，变速箱6可以发挥较强的增速作用，附加质量块8的动能将以变速比的平方的倍数关系被放大，可以有效地吸收主梁1的振动动能。