[发明专利]一种抑制桥梁涡激振动的弹簧-柔性网布调谐装置

说明书

本发明属于桥梁风致振动控制技术领域，提供了一种抑制桥梁涡激振动的弹簧‑柔性网布调谐装置。悬挂在发生涡振的桥梁下方的弹簧‑柔性网布调谐装置随主梁上下振动会产生气动正阻尼，抑制桥梁振动；通过设计弹簧参数及装置的质量等参数，可以调谐系统振动频率与桥梁涡振频率接近，由此可以形成共振，放大装置的振幅，大幅增加能耗，提高控制效率；弹簧‑柔性网布调谐装置可以设置多层，进一步提高能耗和效率；本装置可以实现快速模块化拆装，简便快捷；装置既不影响桥上通车，也不影响桥下通航。本发明的主要优势：简单、轻便、快捷、经济、实用、高效。

技术领域

本发明属于桥梁风致振动控制技术领域，涉及一种抑制桥梁涡激振动的弹簧-柔性网布调谐装置。

背景技术

世界范围内已经修建了大量大跨桥梁，未来还将修建更多、更大跨度的桥梁。大跨桥梁因其轻、柔、钝、低阻尼特点，在运营过程可能出现明显的涡激振动(简称涡振)。桥梁涡振控制措施主要包括气动措施、结构措施及机械措施三类，任何措施都存在其不足之处。本发明提出一种适用于抑制大跨桥梁涡振的弹簧-柔性网布调谐装置，相对于传统涡振控制措施，具有其相对优势和特色。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对大跨桥梁涡振控制需要，根据正在发生涡振或根据已有信息预测发生涡振风险较大情况，将弹簧-柔性网布调谐装置悬挂于主梁振幅最大区域下方。大面积网布接近平板，在跟随主梁上下振动时为系统提供正阻尼，消耗系统能量，抑制涡振。通过调整弹簧刚度和系统质量调整装置的振动频率与桥梁涡振频率接近，由此可以大幅度增大弹簧-柔性网布调谐装置的振幅，进而消耗更多的能量，提高控制效率。也可以根据工程实际需要，设置多层弹簧-柔性网布，由此可以进一步提高控制效率。

本发明的技术方案：

一种抑制桥梁涡激振动的弹簧-柔性网布调谐装置，包括防水布1、索网2、吊环3、线性拉伸弹簧4、绳索5、配重6；将轻质高强防水布1敷设在轻质高强索网2上，并与其在若干位置相连成为一体；在索网2合适位置设置若干吊环3；线性拉伸弹簧4一端连接套环3，一端与轻质高强绳索5相连；绳索5悬挂在主梁梁底，用于支撑网布，也可以用于调整网布与主梁之间的间距；配重6既可以与吊环3相连，也可以置于防水布1上，主要用于调谐振动频率，使得与桥梁涡振频率接近，当桥梁发生涡振时，激发网布大幅共振，消耗振动系统能量，抑制涡振。也可根据现场需求，布置多层弹簧-网布，以提高耗能能力和振动控制效率。

所述的满足装置用到的防水布1和索网2在市面上容易买到，价格低廉；面积没有严格要求，可大可小，可综合考虑强度、耐久性、拆装施工及材料费用等因素进行选择；柔性防水布1相对刚性板，质量更轻，施工更方便；索网2相对防水布1质量更轻，更能发挥其高强材料功能，且方便吊装；

所述的线性拉伸弹簧4，其规格、数量及布置需要综合考虑装置的自重、桥梁振动频率、装置振幅等因素，保证其在线弹性范围内振动；

所述的轻质高强绳索5主要用于调整网布与主梁之间的距离；线性拉伸弹簧4的原始长度及拉伸长度与桥梁自振频率、弹簧振幅等因素有关，不能随意选取，因此可能需要通过一定长度的绳索5来调节距离；绳索5并非是必需部件，如果线性拉伸弹簧4长度合适，也可以省去绳索5；

所述的配重6主要用于根据线性拉伸弹簧4的刚度调整装置质量，使得振动频率与主梁涡振频率接近，以实现尽可能大的振幅，即共振。配重6既可以与吊环3相连，也可以置于防水布1上，其配重形式及材料不限，尽可能实现经济、方便、可靠的目标；

所述的弹簧-柔性网布可以设置多层，以提高其耗能能力；

所述的弹簧-柔性网布装置运输、安装、拆卸、维护等由于可以采用模块化悬挂，因此非常快捷，一个小时即可安装上千平方米，快速抑制桥梁涡振。