[发明专利]一种利用仿生技术的桥梁风振抑振装置

说明书

本发明公开了一种利用仿生技术的桥梁风振抑振装置，属于桥梁工程技术领域。包括若干柔性元件，若干所述柔性元件均悬垂的固定于桥梁的侧面上，所述柔性元件上设有用以改变其刚性的牵拉机构。本技术方案用以提高桥梁的抗涡振能力。

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种利用仿生技术的桥梁风振抑振装置。

背景技术

在一些相关技术中，当气流经过桥梁结构时，会沿桥面产生上下分离，形成周期性的旋涡脱落，并产生作用于桥梁上的周期性气动力，当旋涡脱落频率与桥梁结构某阶振动频率一致时，就会激发桥梁的涡激共振。由于涡振对结构气动外形极其敏感，目前常采用在主梁上安装风嘴、导流板等附加气动措施，改变结构周围的流场状态从而改善其空气动力性能，避免或推迟旋涡脱落的发生，达到抑制涡振的效果，但是对于π形主梁、分离式双箱主梁等容易出现涡激共振的主梁断面，随着桥梁跨径的增大，采用传统气动措施有时达不到理想的抑振效果，因此亟需提出一种抑振效果好、普适性广的桥梁抗涡振装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用仿生技术的桥梁风振抑振装置，用以提高桥梁的抗涡振能力。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种利用仿生技术的桥梁风振抑振装置，设置于桥梁侧面的迎风面上，包括若干柔性元件，若干所述柔性元件均悬垂的固定于桥梁的侧面上，所述柔性元件上设有用以改变其刚性的牵拉机构。

本技术方案的工作原理为：

通过设置柔性元件，柔性元件在受到风力的作用时，由于风力的大小不断变化，因此柔性元件的振动频率会不断地变化，同时设置牵拉机构，还能改变柔性元件的柔软度(刚性)，进而进一步改变柔性元件的频率，柔性元件振动频率的改变会产生不同频率的涡脱状态，从而使桥梁表面产生不规则的涡脱。因此涡脱频率不会和桥梁主梁的结构频率耦合锁定，避免了涡激共振的发生。

进一步，所述桥梁的侧面还设有若干刚性件，所述刚性件设置于相邻柔性元件之间，所述柔性元件等间距设置于桥梁的侧面上，其有益之处在于，刚性件的设置可使刚性件位置与柔性元件位置的涡脱频率和状态产生差异，不容易出现沿桥长统一的周期性旋涡脱落，进一步的提升桥梁抑制涡振的效果。

进一步，所述柔性元件为鱼鳍状，且柔性元件由柔性布料制成，其有益之处在于，仿生鱼鳍的形状，使柔性元件自身受到风力作用时的振动频率变化多样，从而导致气流绕过桥梁主梁发生的旋涡脱落频率变化多样。

进一步，所述牵拉机构为设置于柔性元件两侧的电磁弹簧伸缩机构，所述电磁弹簧伸缩机构的主体固定于桥梁的侧面上，所述电磁弹簧伸缩机构的伸缩端固定于柔性元件上，其有益之处在于，电磁弹簧伸缩机构能够进行远程控制，从而根据不同的风力大小对柔性元件的刚度进行远程实时控制改变。

进一步，所述牵拉机构对称设置于柔性元件两侧，所述牵拉机构包括空心螺纹杆，所述螺纹杆平行于柔性元件的方向上设有滑动通槽，所述螺纹杆上套接有滑环，所述滑环的内侧面上设有与空心螺纹杆上螺纹相匹配的内螺纹，所述滑环的外侧面上设有若干倾斜圆周均布设置与滑环外侧面上的叶片，所述螺纹杆内部设有滑动柱，所述滑动柱的两端外侧面上均设有挡杆，所述挡杆设置于滑环的两侧外侧，且位于滑动通槽内，所述滑动柱的一端上设有弹性牵拉绳，所述弹性牵拉绳的一端固定于滑动柱上，所述弹性牵拉绳的另一端固定于柔性元件的一侧面上。

在风力作用下，叶片在空心螺纹杆上做旋转直线运动，在挡杆的作用下，滑环会带动滑动柱在空心螺纹杆内部移动，从而牵引弹性牵拉绳移动，从而对柔性元件的两侧进行拉扯，即柔性元件的刚度就会发生改变，即其振动频率也会随着拉扯的作用力大小而时刻发生改变，当风力较小时，弹性牵引绳会拉动滑环复位，复位过程中，弹性牵拉绳的弹力不断变化，也会使柔性元件的频率不断改变，因此能实现利用风能对弹性元件的刚度(频率)进行改变，进而起到抑制涡振的作用。