[发明专利]自开启位移型水力吸耗能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种耗能器，尤其是涉及一种自开启位移型水力吸耗能器。

背景技术

大跨度悬索桥能跨越大江大河，可避免深水基础的施工而得到广泛应用。但由于其跨度大，钢箱梁和主缆阻尼小，极易在大风作用下发生大幅扭转或弯-扭组合振动而导致桥梁破坏，其抗风稳定性问题是限制其跨度进一步加大的主要影响因素。增大悬索桥阻尼，可以显著提高其抗风稳定性，但超大跨度悬索桥多处于交通繁忙的航道之上，为保证通航安全，航道中很难设置永久性固定设施，因此，目前没有很好的方法增加钢箱梁或主缆的阻尼。

阻尼器是增加结构阻尼的最直接可靠的办法，并且可抑制结构多种形态的振动。阻尼器两端安装于结构之上，通过结构间的相对运动驱动阻尼器耗能减振，其耗能大小与结构在阻尼器两安装点的相对运动大小直接相关。阻尼器的长度与悬索桥跨度相比很小，因此现有阻尼器很难提高悬索桥钢箱梁或主缆的阻尼。

桥梁施工时常在航道处安装临时抗风桩，用钢缆连接钢箱梁和抗风桩，提高钢箱梁抗风稳定性，但需要在抗风桩处停泊船只和警示标志。在桥梁施工完成后，临时设施必须清理干净，抗风缆也被清除。成桥后的大跨度悬索桥只在大风作用下才发生大幅振动，发生振动持续时间短，且此时船只大都进港避风，航道船只相对稀疏。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、操作方便、成本低的自开启位移型水力吸耗能器，能够在桥梁振动较大时自动开启，通过水力吸耗能及向水中传输结构振动动能，抑制桥梁振动。

本发明采用的技术方案是：包括钢箱梁、转筒、吊绳、抱紧装置及挂篮，所述的转筒安装在钢箱梁上，吊绳的一端固定在转筒上，另一端与挂篮链接；

所述的抱紧装置包括外筒、定闸瓦、动闸瓦及抱紧螺杆；外筒的底部安装在钢箱梁上；所述的定闸瓦、动闸瓦安装在外筒内，外筒上对应于动闸瓦设有一螺纹孔，抱紧螺杆安装在螺纹孔内，抱紧螺杆的内端能够顶紧动闸瓦抱紧吊绳；

所述的挂篮包括挂篮外框、阀座、阀芯、导杆及弹簧，所述的挂篮外框为一个下端开口的长方体形盒状结构，挂篮外框的顶板上设有通水孔，通水孔处设有盖板，盖板铰接在挂篮外框的顶板上；阀座为一筒状结构，安装在挂篮外框的顶板上，阀座内固定有中心圆盘，导杆上端固定安装在中心圆盘上；中心圆盘底面上固定有磁体，导杆上设有阀芯， 导杆的下端与阀芯之间设有弹簧。

上述的自开启位移型水力吸耗能器中，所述的钢箱梁的底板上设有容纳挂篮的凹槽，凹槽的底部对应于挂篮的四个角分别设有托肩，托肩与挂篮外框的底面之间设有滚珠或润滑油；每个托肩处分别设有两个挡板，两个挡板平行于相对应的挂篮外框的侧壁，挡板通过限位弹簧与凹槽的侧板连接。

上述的自开启位移型水力吸耗能器中，所述的挂篮外框的顶板的四个角处分别连接一根挂绳，四根挂绳均与吊绳链接。

上述的自开启位移型水力吸耗能器中，所述的抱紧装置还包括内筒，内筒设置在外筒内，位于定闸瓦、动闸瓦的下方。

上述的自开启位移型水力吸耗能器中，所述的钢箱梁或吊绳上设有报警装置。

本发明的工作原理如下：

本发明使用时，在无人力或其它控制手段参与下，挂篮进入水体内，在重力作用下张紧吊绳，其耗能及将动能由钢箱梁传递至水体原理，按钢箱梁的振动一个周期分为三个阶段：（其中阀座的中心孔因磁力始终关闭）

（1）钢箱梁由最低位置向平衡位置移动的过程中，挂篮在吊绳牵引下由下往上加速运动，此时（阀座的中心孔因磁体吸住阀芯而关闭）挂篮上的通水孔的盖板闭合，挂篮和其内水体动能增加，并驱动挂篮上方及下方部分水体流动，所有动能来源于吊绳驱动挂篮所做的功。（与此同时，挂篮的势能也增加，但由于在整个振动周期中，挂篮的势能的变化为零，因此不分析势能的变化。）吊绳给挂篮及水体做功的同时也给钢箱梁做负功，相当于钢箱梁的部分动能由吊绳传递给了水体和挂篮。

（2）钢箱梁由平衡位置向最高位置移动的过程中，挂篮在吊绳的牵引下，由下往上减速运动，挂篮和其内水体动能减小，但同样驱动挂篮上方及下方部分水体流动，通过流体摩擦耗能；当挂篮随钢箱梁上升的速度进一步减小后，部分流体在惯性作用下上升速度大于挂篮，流体冲开挂篮上的通水孔的盖板，此时具有较大动能密度的水体离开挂篮，周边水体补充流入，形成局部小循环，挂篮内水体动能迅速流失；由于吊绳为柔性，挂篮只能被钢箱梁拉动，而不能推动钢箱梁运动，因此，这过程中初始阶段挂篮给钢箱梁做负功，减小钢箱梁的动能，后期挂篮内水体动能流入周围水体，其不给钢箱梁做功。