[发明专利]一种消除桥梁涡致振动的模态解耦器

说明书

本发明提供一种消除桥梁涡致振动的模态解耦器，包括一桥梁主体，所述桥梁主体内部具有桥梁箱室，所述桥梁箱室内部被配置有可使所述桥梁主体消振的模态解耦器；其中，所述模态解耦器包括一基座；所述基座的一端内壁上被配置有两个所述夹紧件，两个所述夹紧件配合后形成夹紧力使弹簧钢片固定在此之间；还有，所述弹簧钢片的自由端表面吸附有强磁铁，移动强磁铁吸附在弹簧钢片上的位置，可以改变模态解耦器的频率。本发明能够以简单实用的装置快速调节解耦器的频率与阻尼，使得结构模态与流动模态解耦，从而有效提升桥梁系统的结构稳定性，实现消振，提高桥梁的抗风性与安全性，具有普适性和实用性。

技术领域

本发明涉及桥梁减振技术领域，尤其涉及一种消除桥梁涡致振动的模态解耦器。

背景技术

随着全球化程度的加深、科技水平的提高，大跨度桥梁在21世纪迎来了黄金年代。在某种程度上，大跨度桥梁的数量和质量反映了一个国家的综合实力和科学技术水平。桥梁跨度的增加导致了桥梁刚度和阻尼下降，抗风敏感性急剧增大，桥梁风致振动成为大跨度桥梁设计的关键控制因素。桥梁的涡致振动是一种有限幅度的自激振动，具有强烈的非定常和非线性特征，当结构的固有频率接近流动的特征频率时，将发生“锁频”现象，并且由于流固耦合效应，最大振幅并非在共振点(涡脱频率与结构固有频率相等)取得。锁频区的大幅振动会影响结构的疲劳寿命，严重时还会导致灾难性事故，造成重大的人生财产损失，对于大型桥梁甚至会影响到国家声誉。

国内外为了减小桥梁的涡致振动，基本原理是增加桥梁结构的系统阻尼来降低振动幅值，方法主要是在桥箱内部或者拉索上增加阻尼器，但该方法由于缺乏对于桥梁涡致振动机理的清楚认识，单纯从反共振和阻尼减振的角度考虑，往往导致减振效果较差，而且阻尼器的频率和阻尼不方便调节，导致只能对单一状态下的桥梁涡致振动问题进行减振，相关专利包括CN201911189929.2、CN201420152424.5和CN201820544336.8。

近期通过研究发现桥梁大幅涡致振动是一种单自由度颤振问题，由于结构模态与流动模态耦合导致的结构模态失稳。这种以结构模态失稳的异常振动对于消振装置的频率与阻尼十分敏感，因此导致不少同类型的阻尼器达不到消振的效果。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种消除桥梁涡致振动的模态解耦器，以克服现有技术中阻尼器减振技术系统复杂、频率与阻尼不易调节和不能消振的缺陷。

为解决所述技术问题，本发明提供一种消除桥梁涡致振动的模态解耦器，包括一桥梁主体，所述桥梁主体内部具有桥梁箱室，所述桥梁箱室内部被配置有可使所述桥梁主体消振的模态解耦器；其中，所述模态解耦器包括一基座；所述基座的一端内壁上被配置有两个所述夹紧件，两个所述夹紧件配合后形成夹紧力使弹簧钢片固定在此之间；还有，所述弹簧钢片的自由端表面吸附有强磁铁，移动强磁铁吸附在弹簧钢片上的位置，可以改变模态解耦器的频率；所述模态解耦器还包括有两个铝板与两个铝块滑块，两对所述铝板与铝块滑块竖直布置在所述强磁铁两侧；所述强磁铁运动时会在所述铝板上产生电涡流，通过调节所述铝板与所述强磁铁之间的距离可以改变电涡流的强度，从而实现阻尼的调节。

优选的，所述夹紧件呈L型，其中，两个所述夹紧件上下对称贴合设置，两个所述夹紧件通过螺栓紧固夹持所述弹簧钢片。

优选的，所述模态解耦器还包括有丝杆导轨和基座滑块，以实现所述铝板与所述强磁铁在沿弹簧钢片方向上的相对位置调节；两个所述铝块滑块被设置在所述基座滑块上，所述丝杆导轨外壁上具有与所述基座滑块螺接的外螺纹，所述丝杆导轨的两端与所述基座的两侧转动连接，通过所述丝杆导轨转动从而带动所述基座滑块横向移动。

优选的，所述基座滑块和所述基座之间还设置有第一轨道。

优选的，所述所述基座滑块呈U形。

优选的，所述丝杆导轨的运动可采用机械式也可采用电机驱动式。