[实用新型]一种用于桥梁涡激振动控制的抑振板

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁技术领域，特别是一种用于控制桥梁涡激振动的抑振板。

背景技术

桥梁主梁的涡激振动属于受迫振动，其机理为：当主梁上有风作用时，主梁的两侧及尾流中将产生周期性脱落的漩涡，并由一侧然后向另一侧交替脱落，周期性脱落的漩涡会使主梁表面的空气压力呈周期性的变化，其结果是使主梁梁体上产生周期性变化的力，当这种涡激力的周期与桥梁的某阶振动频率接近时，主梁就会发生周期性的受迫振动。大跨度桥梁结构较柔性、自重轻、阻尼小等特点，在较低的风速下即可发生涡激振动，涡激振动带有自激和自限双重性质。虽然涡振不会像驰振、颤振那样发散振动从而带来很大的风荷载使结构产生毁灭性的破坏，但当涡脱频率接近桥梁的固有频率时，会激发出较大的振幅，形成涡激共振，有可能造成结构的疲劳破坏，并影响桥面行车的舒适性。

根据分体式箱梁的流场分布和变化特性，嘉绍大桥主梁发生涡激振动的原因如下：漩涡产生于开槽区域的静风空间内，在来流的影响下在背风侧梁段形成周期性的脱落，产生较大的涡激力引起桥梁的涡激共振，如图1所示。由《公路桥梁抗风设计规范》，成桥状态涡激振动的振幅容许值为：

竖向[ha]=0.04/fh=0.04/0.269=0.149m=149mm

上述振幅容许值除以得到均方根（即RMS）振幅容许值：

竖向[ha]=105mm。

由图1可见，嘉绍大桥分体钢箱梁涡激振动振幅均超过规范要求值105mm。较大振幅的涡激振动将影响桥面行车的舒适性和安全性，并影响桥梁的使用寿命，因此涡激振动需要在设计时及时发现并采取有效措施予以避免。

通常分体箱梁涡振控制措施有两种手段：

1）央开槽区气动措施，减弱开槽区域的漩涡强度，从源头上防止大能量漩涡的形成。具体采用的措施有梁底设置导流板、中央开槽半封闭、和中央开槽扰流措施，如图2、图3和图4。

风洞试验结果表明，气流通过导流板后将形成速度较高的射流，有利于冲击中央开槽侧的主漩涡，并将主漩涡分离为几个能量较小的漩涡，从而使主漩涡尺寸减小能量减弱，涡激力也随之减弱。导流板在正攻角下的制振效率随导流板距离梁底的距离近似成正比关系，且离开梁底的距离在0.9m时制振效果最好。然而到导流板距离梁底0.9m时，将和检修车发生冲突，因此在构造上无法实现。其他中央开槽区域设置其它气动装置（如图3和图4所示）制振效果不明显，且对主梁自身气动参数影响也较大，且实际中实现的难度也较大；

2）减弱或屏蔽桥面来流，防止中央开槽区域的大能量漩涡向下游脱落，使其在中央开槽区域内部消耗能量，减弱其周期性作用力；主要采用桥面风障的方式，通过加高桥面两侧的静风区高度，可防止桥面来流汇入到中央开槽区域的漩涡中增加其强度，以减弱大能量漩涡对下风侧主梁产生的涡激力。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于桥梁涡激振动控制的抑振板，克服了直接在桥面设置风障对风阻系数的不利影响，能有效抑制主梁正攻角条件下的涡激共振现象，其高度较小，透风率较大，主要功能是用于控制涡振，功能不同于传统风障；且随着结构阻尼比的增加至0.46%水平时，涡振振幅可进一步减小，在规范要求的阻尼比下，结构发生了微弱的涡振现象，涡振振幅远低于规范允许值，基本消除了涡激共振现象。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的用于桥梁涡激振动控制的抑振板，包括下立柱和上立柱，在桥体的边梁上沿桥向均布有若干呈弧形的下立柱，每个下立柱上均固定有上立柱，任意两相邻的下立柱之间安装有圆管和钢条形成检修道栏杆；任意两相邻的上立柱之间安装有多排半椭圆形的钢障条。