[发明专利]一种悬索桥主缆-鞍座滑移状态主动调控升力装置及方法

权利要求书

1.一种悬索桥主缆-鞍座滑移状态主动调控升力装置，其特征在于：包括悬浮电磁铁、隔板和永磁铁；

悬浮电磁铁嵌设在鞍座的鞍槽底部；

隔板沿横桥向均匀安装在悬浮电磁铁顶部，相邻两块隔板之间形成一个索股槽路；每个鞍座中的索股槽路数量与对应主缆中的索股数量相等；

位于每个索股槽路内的悬浮电磁铁，沿纵桥向布设有若干个凸齿电磁铁；每个凸齿电磁铁的顶面均为弧形面，所有凸齿电磁铁的顶面连接线为拱形弧，且拱形弧的形状与落座后主缆形状相同；其中，凸齿电磁铁的横截面积从弧形拱的拱顶向两侧拱底的方向，逐渐减小；

每个凸齿电磁铁的上方均设置一个横截面积与其相匹配的永磁铁块，每个索股槽路内的所有永磁铁块形成为一组永磁铁；每组永磁铁的顶面连接线也为与落座后主缆形状相同的拱形弧；

主缆放置在永磁铁顶面；

每个永磁铁块的顶面均设置有压力传感器。

2.根据权利要求1所述的悬索桥主缆-鞍座滑移状态主动调控升力装置，其特征在于：每个永磁铁块与位于正下方的凸齿电磁铁之间通过绝缘的自由伸缩导向组件相连接。

3.根据权利要求2所述的悬索桥主缆-鞍座滑移状态主动调控升力装置，其特征在于：自由伸缩导向组件包括绝缘套筒和绝缘伸缩杆；绝缘套筒竖直嵌设在凸齿电磁铁中，且绝缘套筒的顶面不高于凸齿电磁铁的顶面；绝缘伸缩杆的底端插设在绝缘套筒内，且与绝缘套筒内壁滑动连接；绝缘伸缩杆的顶端固定安装在永磁铁块上。

4.根据权利要求1所述的悬索桥主缆-鞍座滑移状态主动调控升力装置，其特征在于：相邻凸齿电磁铁之间形成线圈放置槽，用于绕设悬浮电磁铁的通电线圈；通电线圈的输入端与电源正极相连接，通电线圈的输出端依次与功率放大器、嵌入DSP控制器和电源负极相连接。

5.根据权利要求1所述的悬索桥主缆-鞍座滑移状态主动调控升力装置，其特征在于：在每个索股槽路的顶部均设置有锌填块，用于填充主缆素股顶部的索股槽路空间。

6.一种悬索桥主缆-鞍座滑移状态主动调控升力方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、吊装主缆：将悬索桥的主缆吊装至对应鞍座的正上方，并使主缆的每个索股对应鞍座的一个索股槽路；

步骤2、永磁铁悬浮：悬浮电磁铁中通入电流为I₁的电流，通过调节电流方向，使得凸齿电磁铁与永磁铁块相向一侧的磁极相同，两者之间形成电磁斥力一；在电磁斥力一的作用下，每个索股槽路中的每组永磁铁，均向上悬浮；悬浮过程中，自由伸缩导向组件伸长，并对永磁体的竖直悬浮进行导向和限位；在悬浮的每组永磁铁中，将位于拱形弧拱顶位置的永磁铁块称为拱顶永磁铁块，位于拱形弧拱底位置的永磁铁块称为拱底永磁铁块，位于拱顶和拱底之间的永磁铁块称为拱弧永磁铁块；同理，位于拱形弧拱顶位置的凸齿电磁铁为拱顶凸齿电磁铁；位于拱形弧中两个拱底位置的凸齿电磁铁为拱底凸齿电磁；位于拱顶和拱底之间的凸齿电磁铁为拱弧凸齿电磁；由于凸齿电磁铁与位于正上方永磁铁块的横截面积相匹配，且凸齿电磁铁的横截面积从弧形拱的拱顶向两侧拱底的方向，逐渐减小；因而，拱顶永磁铁块与拱顶凸齿电磁铁之间的电磁斥力一、拱弧永磁铁块与拱弧凸齿电磁铁之间的电磁斥力一、以及拱底永磁铁块与拱底凸齿电磁铁之间的电磁斥力一，逐渐减小；

步骤3、索股与拱顶永磁铁块接触：主缆的索股在吊装组件的吊装下，高度下降，并与步骤2中悬浮的拱顶永磁铁块上表面相接触；安装在拱顶永磁铁块上的压力传感器对索股与拱顶永磁铁块之间的接触压力进行实时监测；

步骤4、索股电磁支撑：当监测到索股与拱顶永磁铁块之间的接触压力大于设定值时，将悬浮电磁铁中通入的电流I₁增大至I₂，I₂＞I₁，凸齿电磁铁与永磁铁块之间形成电磁斥力二，电磁斥力二大于电磁斥力一但小于索股重量；主缆高度继续下降，索股的部分重量将由拱顶永磁铁块与拱顶凸齿电磁铁之间的电磁斥力二进行支撑；

步骤5、索股与拱弧永磁铁块接触：主缆高度继续下降，索股与步骤2中悬浮的拱弧永磁铁块上表面相接触；同时，索股的部分重量，将由拱顶永磁铁块与拱顶凸齿电磁铁之间的电磁斥力二以及拱弧永磁铁块与拱弧凸齿电磁铁之间的电磁斥力二，共同进行支撑；

步骤6、索股与拱底永磁铁块接触：主缆高度继续下降，索股与步骤2中悬浮的拱底永磁铁块上表面相接触；安装在拱底永磁铁块上的压力传感器对索股与拱底永磁铁块之间的接触压力进行实时监测；

步骤7、索股落座：当监测到索股与拱底永磁铁块之间的接触压力大于设定值时，吊装组件解除与主缆之间的吊装，主缆落座；在主缆落座过程中，拱顶永磁铁块与拱顶凸齿电磁铁之间的电磁斥力二、拱弧永磁铁块与拱弧凸齿电磁铁之间的电磁斥力二、以及拱底永磁铁块与拱底凸齿电磁铁之间的电磁斥力二，均保持对索股的电磁支撑；

步骤8、解除电磁支撑：当每个压力传感器监测到的接触压力保持恒定不变时，悬浮电磁铁断电，接触电磁斥力对索股的电磁支撑；索股压紧在永磁铁块顶部，永磁铁块底部与凸齿电磁铁顶部紧密贴合，索股的重量全部由鞍座进行支撑。