一种悬索桥吊索的振动控制装置与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及悬索桥吊索的振动控制技术领域，具体涉及一种悬索桥吊索的振动控 制装置与方法。
【背景技术】
[0002] 悬索桥的恒载与活载通过吊索传递至主缆，再由主缆传递至桥塔和锚碇，因此吊 索的结构重要性毋庸置疑。由于现代悬索桥的吊索为长细柔性结构，其初始阻尼比很小，在 风荷载和交通荷载作用下容易发生较大的振动，吊索长期振动会引起吊索锚头处钢丝的疲 劳损伤，吊索的使用寿命大幅降低。一般来说，并排双吊索的索力和拉索的型号均相同，其 振动频率和振型也相同，将并排双吊索看作一个振动系统，该振动系统可能出现同相位振 动和反相位振动这两种类型的振型组合方式，分别如图1和图2所示。
[0003] 为了对吊索的振动进行控制，目前多采用刚性减振架和阻尼器，刚性减振架原多 用于输电线工程中，采用刚性减振架将双吊索在η等分点连接，在双吊索同相位振动时不 起作用。在双吊索反相位振动时起到刚性约束的作用，使吊索的自由振动长度变为原来的 l/η，频率增大为原来的η倍，有利于减小吊索发生风致振动的几率；但是由于减振架并不 能产生耗能作用，一旦吊索发生振动，其振动会持续较长时间，衰减较慢，而导致吊索的索 体、锚头和减振架发生疲劳损伤。
[0004] 另外，阻尼器控制振动也有一些报道和应用，其中，专利号为ZL201420222127. 3 的一种用于吊索的阻尼减振架，当多根吊索共同运动时，阻尼减振架可以提供一定的阻尼， 但吊索以反相位振型运动时，这种阻尼减振架作用等同于刚性减振架，无法提供阻尼减振。 专利号为ZL201020161536. 9的大跨度悬索桥吊杆索减振器，采用一个减振器控制吊索的 振动，该减振结构无法控制并排双吊索的同相位振动，而且作为阻尼耗能元件的高阻尼橡 胶，在恶劣的实桥环境下容易发生老化，耐久性较差。因此，目前暂无能同时控制同相位振 动和反相位振动的减振结构。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种悬索桥吊索的振动控制 装置与方法，消除并排双吊索产生的同相位振动，并抑制反相位振动。
[0006] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种悬索桥吊索的振动控制装置，设 置于并排的两根吊索之间，每根吊索的一端通过活动铰固定于主梁，所述振动控制装置包 括若干个阻尼器，所述阻尼器沿吊索依次排列，每个阻尼器的两端分别通过一个索夹与一 根吊索固定。
[0007] 在上述技术方案的基础上，所述两根吊索的质量不相等。
[0008] 在上述技术方案的基础上，所述两根吊索的索力不相等。
[0009] 在上述技术方案的基础上，所述两根吊索之间的阻尼器的数目为两个。
[0010] 一种悬索桥吊索的振动控制方法，包括如下步骤：
[0011] SI.调整并排的两根吊索中某一根吊索的频率，使两根吊索的频率不同；
[0012] S2.在所述两根吊索之间设置若干个阻尼器；
[0013] S3.根据吊索的振型控制要求，优化阻尼器的安装位置。
[0014] 在上述技术方案的基础上，步骤S1中，通过改变所述吊索的质量或改变所述吊索 的索力，以调整吊索的频率。
[0015] 在上述技术方案的基础上，吊索的有应力自由长度为L，在所述两根吊索之间设置 若干个阻尼器，分别为第一阻尼器、第二阻尼器、…、第M阻尼器，第一阻尼器距离吊索连 接主梁的一端距离为X ca，当第一阻尼器的安装位置比Xc;1/L位于Ii1阶振型驻点处时，=
【主权项】
1. 一种悬索桥吊索的振动控制装置，设置于并排的两根吊索之间，每根吊索的一端通 过活动铰（5)固定于主梁（4)，其特征在于：所述振动控制装置包括若干个阻尼器，所述阻 尼器沿吊索依次排列，每个阻尼器的两端分别通过一个索夹（3)与一根吊索固定。
2. 如权利要求1所述的悬索桥吊索的振动控制装置，其特征在于：所述两根吊索的质 量不相等。
3. 如权利要求1所述的悬索桥吊索的振动控制装置，其特征在于：所述两根吊索的索 力不相等。
4. 如权利要求1所述的悬索桥吊索的振动控制装置，其特征在于：所述两根吊索之间 的阻尼器的数目为两个。
5. -种基于权利要求1所述装置的悬索桥吊索的振动控制方法，其特征在于，包括如 下步骤：
51. 调整并排的两根吊索中某一根吊索的频率，使两根吊索的频率不同；
52. 在所述两根吊索之间设置若干个阻尼器；
53. 根据吊索的振型控制要求，优化阻尼器的安装位置。
6. 如权利要求5所述的悬索桥吊索的振动控制方法，其特征在于：步骤Sl中，通过改 变所述吊索的质量或改变所述吊索的索力，以调整吊索的频率。
7. 如权利要求5所述的悬索桥吊索的振动控制方法，其特征在于：吊索的有应力自由 长度为L，在所述两根吊索之间设置若干个阻尼器，分别为第一阻尼器（11)、第二阻尼器 (12)、···、第M阻尼器，第一阻尼器（11)距离吊索连接主梁（4)的一端距离为X ca，当第一阻 尼器（11)的安装位置比Xc;1/L位于Ii1阶振型驻点处时，
，其中i =丨，…，化-丄； 第二阻尼器（12)距离吊索连接主梁（4)的一端距离为Xe2，当第二阻尼器（12)的安装位置 比Xc;2/L位于n2阶振型驻点处时，
，其中i = 1，…，n2-l ;第M阻尼器距离吊索 连接主梁⑷的一端距离为Xcm，当第M阻尼器的安装位置比x"/L位于nm阶振型驻点处时，
8. 如权利要求7所述的悬索桥吊索的振动控制方法，其特征在于：步骤S3中，当对吊 索的前η阶振型进行控制时，优化若干个阻尼器的安装位置遵循的原则为：1/ ηι、1/η2、…、 IAin^v别大于0. 03,且η η n2、…、nm的最小公倍数大于η。
9. 如权利要求8所述的悬索桥吊索的振动控制装置，其特征在于：当使用第一阻尼器 (11)和第二阻尼器（12)对吊索的前50阶振型进行控制时，第一阻尼器（11)和第二阻尼 器（12)的安装位置优化遵循的原则为，一方面使l/nJP 1/η 2分别大于0. 03,同时使η ^口 η2的最小公倍数大于50,结果优化，选取η 1= 20和η 2= 30,即第一阻尼器（11)的安装位 置比χε1/1 = 0· 〇5,第二阻尼器（I2)的安装位置比χε2/1 = 0· 〇33。
10. 如权利要求8所述的悬索桥吊索的振动控制装置，其特征在于：当使用第一阻尼器 (11)、第二阻尼器（12)和第三阻尼器对吊索的前50阶振型进行控制时，第一阻尼器（11)、 第二阻尼器（12)和第三阻尼器的安装位置优化遵循的原则为，一方面使l/ni、l/njP 1/η3 分别大于0. 03,同时使ηι、112和η 3的最小公倍数大于50,结果优化，选取η 10、η 2= 20 和113= 30,即第一阻尼器（11)的安装位置比X &/! = 0. 1，第二阻尼器（12)的安装位置比 xc2/L = 0. 05,第三阻尼器的安装位置比xe3/L = 0. 033。
【专利摘要】一种悬索桥吊索的振动控制装置与方法，本振动控制装置设置于并排的两根吊索之间，每根吊索的一端通过活动铰固定于主梁，阻尼器沿吊索依次排列，每个阻尼器的两端分别通过一个索夹与一根吊索固定。本振动控制方法首先调整并排的两根吊索中某一根吊索的频率，使两根吊索的频率不同，然后在所述两根吊索之间设置若干个阻尼器，最后根据吊索的振型控制要求，优化阻尼器的安装位置。本发明消除并排双吊索产生的同相位振动，并抑制反相位振动。
【IPC分类】E01D19-16, E01D11-02
【公开号】CN104674644
【申请号】CN201510062295
【发明人】汪正兴, 汪双炎, 王波, 柴小鹏, 王艳芬, 吴美艳, 荆国强, 刘鹏飞, 高阳, 马长飞, 王翔, 伊建军
【申请人】中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司, 中铁大桥局集团有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月5日