專利名稱：鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種適用于鋼桁梁斜拉橋的抑制渦激振動裝置。
背景技術(shù)：
斜拉橋是大跨度鐵路橋梁的主要橋型。國外已建成了多座鐵路斜拉橋，如跨越丹 麥厄勒海峽的公鐵路兩用斜拉橋，主跨達(dá)490米；南聯(lián)盟貝爾格萊德市跨越薩瓦河的重載 鐵路斜拉橋，跨度為254m ；日本第二千曲川鐵路大橋，主跨134米。國內(nèi)單獨的大跨度鐵路 專用橋不多，如跨度96m的湘桂線紅水河橋是我國第一座鐵路斜拉橋，已經(jīng)建成的公鐵兩 用斜拉橋有蕪湖長江大橋(跨度312米)、武漢天興洲長江大橋(主跨504米)。在自然風(fēng)的作用下，大跨度橋梁易發(fā)生的風(fēng)致振動現(xiàn)象包括顫振、渦激振動、抖 振、靜力失穩(wěn)等，這些風(fēng)致振動關(guān)系到橋梁的施工、運營安全和使用舒適性。目前，許多國家 研究了箱梁的渦激振動制振方案，主要措施有加裝風(fēng)嘴、導(dǎo)流板、穩(wěn)定板，其作用是使主梁 斷面接近流線型，避免或推遲漩渦脫離的發(fā)生。其中，在箱梁底部沿順橋向通長布置導(dǎo)流板 是主要采用的技術(shù)措施，導(dǎo)流板通常采用的是鋼板，通過安裝構(gòu)件與箱梁焊接或者栓接。但 這些措施都是針對箱梁，對于鋼桁梁橋的抑制渦激振動研究目前還是空白。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，能 有效地抑制鋼桁梁渦激振動，以滿足鐵路對行車安全性及平穩(wěn)性的要求。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實用新型鋼桁梁斜拉橋抑制 渦激振動裝置，其特征是它包括在鋼桁梁左、右兩側(cè)下弦桿底部以下對稱設(shè)置的兩列導(dǎo)流 板，以及將導(dǎo)流板固定連接在鋼桁梁梁體上的安裝構(gòu)件；所述兩列導(dǎo)流板各由沿順橋向分 段間隔設(shè)置的單元導(dǎo)流板構(gòu)成，各單元導(dǎo)流板的板面具有相對于鋼桁梁下弦桿底面向下偏 轉(zhuǎn)的傾角。所述兩列導(dǎo)流板中相鄰兩個單元導(dǎo)流板的間距與鋼桁梁橫梁間距相等，所述單元 導(dǎo)流板順橋向長度為鋼桁梁橫梁間距，或者是鋼桁梁橫梁間距的三倍。所述單元導(dǎo)流板的底面上沿寬度方向間隔設(shè)置有順橋向延伸的T型加勁肋或者U 型加勁肋。本實用新型的有益效果是，有效、經(jīng)濟(jì)、方便地解決了鋼桁梁斜拉橋渦激振動的問 題，分段設(shè)置的導(dǎo)流板使相鄰梁段的渦脫頻率不一致，能極大地減少或完全地抑制鋼桁梁 渦激振動，避免鋼桁梁橋施工及成橋階段由于渦激振動所引發(fā)的安全性問題，并滿足鐵路 對行車平穩(wěn)性的要求。與下弦桿兩次設(shè)置風(fēng)嘴和底板封閉相比，在下弦桿底部分段設(shè)置導(dǎo) 流板極大的減少了工程造價。該實用新型沒有影響梁體結(jié)構(gòu)和移動檢查車的運行，結(jié)構(gòu)施 工、后期養(yǎng)護(hù)方便。

本說明書包括如下六幅附圖圖1是本實用新型抑制渦激振動裝置的一種布設(shè)方式示意圖；圖2是本實用新型抑制渦激振動裝置的另一種布設(shè)方式示意圖；圖3是本實用新型抑制渦激振動裝置的立面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型抑制渦激振動裝置立面結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖；圖5是本實用新型抑制渦激振動裝置中導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型抑制渦激振動裝置中導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中示出零部件、部位及所對應(yīng)的標(biāo)記鋼桁梁下弦桿10、鋼桁梁橫梁11、導(dǎo)流板 20、T型加勁肋20a、U型加勁肋20b、安裝構(gòu)件21、傾角δ。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。參照圖1、圖2和圖3，本實用新型鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，它包括在鋼桁 梁左、右兩側(cè)下弦桿10底部以下對稱設(shè)置的兩列導(dǎo)流板，以及將導(dǎo)流板固定連接在鋼桁梁 梁體上的安裝構(gòu)件。所述兩列導(dǎo)流板各由沿順橋向分段間隔設(shè)置的單元導(dǎo)流板20構(gòu)成，各 單元導(dǎo)流板20的板面具有相對于鋼桁梁下弦桿10底面向下偏轉(zhuǎn)的傾角δ。所述傾角δ 為5. 5 士 2. 5。度與通長設(shè)置導(dǎo)流板相比較，分段設(shè)置的單元導(dǎo)流板20使相鄰梁段的渦脫頻 率不一致，能極大的減少或完全地抑制鋼桁梁渦激振動，避免鋼桁梁橋施工及成橋階段由 于渦激振動所引發(fā)的安全性問題，并滿足鐵路對行車平穩(wěn)性的要求，而且結(jié)構(gòu)施工、后期養(yǎng) 護(hù)方便。圖1示出的是導(dǎo)流板的一種典型布設(shè)方式，即所述兩列導(dǎo)流板中相鄰兩個單元導(dǎo) 流板20的間距與鋼桁梁橫梁11間距相等，所述單元導(dǎo)流板20順橋向長度為鋼桁梁橫梁11 間距。參照圖1和圖4，考慮到結(jié)構(gòu)施工和移動檢查臺車的運行問題，所述單元導(dǎo)流板20各配 置兩個安裝構(gòu)件21，安裝構(gòu)件21的位置與單元導(dǎo)流板20所在的兩道鋼析梁橫梁11相對應(yīng)。圖2示出的是導(dǎo)流板的另一種典型布設(shè)方式，即所述兩列導(dǎo)流板中相鄰兩個單元 導(dǎo)流板20的間距與鋼桁梁橫梁11間距相等，所述單元導(dǎo)流板20順橋向長度為鋼桁梁橫梁 11間距的三倍。參照圖2和圖4，考慮到結(jié)構(gòu)施工和移動檢查臺車的運行問題，所述單元導(dǎo) 流板20各配置四個安裝構(gòu)件21，安裝構(gòu)件21的位置與單元導(dǎo)流板20所在的四道鋼桁梁橫 梁11相對應(yīng)。參照圖2和圖4，所述單元導(dǎo)流板20為平板。參照圖5和圖6，為增強(qiáng)單元導(dǎo)流板 20的局部穩(wěn)定性，還可在所述單元導(dǎo)流板20的底面上沿寬度方向間隔設(shè)置順橋向延伸的T 型加勁肋20a或者U型加勁肋20b。本申請人成功地將本實用新型鋼桁梁斜拉橋的抑制渦激振動裝置運用于渝利鐵 路線韓家沱大橋的設(shè)計中。該橋位于新建渝利鐵路線上，在涪陵韓家沱附近跨越長江，是 滬-漢_蓉客運通道的重要組成部分，設(shè)計時速為200km/h客貨共線鐵路橋，建成后將成 為世界最大跨度的鐵路鋼桁梁斜拉橋。該橋主橋為雙塔雙索面雙主桁斜拉橋，跨徑組合為 81m+135m+432m+135m+81m，主梁采用鋼桁梁，桁梁寬18m，高14m。為滿足鐵路行車安全性及 平穩(wěn)性的要求，必須有效地抑制鋼桁梁渦激振動。[0023]韓家沱長江大橋的抗風(fēng)性能研究作為鐵道部重大課題《大跨度鐵路斜拉橋建造關(guān) 鍵技術(shù)研究》的一個子課題《大跨度鐵路斜拉橋抗風(fēng)性能試驗研究》進(jìn)行了深入的試驗和理 論研究。韓家沱長江大橋于2009年12月在西南交通大學(xué)XNJD-I工業(yè)風(fēng)洞第二試驗段進(jìn) 行了的主梁節(jié)段模型渦激振動試驗，考慮到主梁渦激振動對來流攻角比較敏感，對成橋及 施工狀態(tài)分別進(jìn)行了 α =0°，+3°，-3°，+5°，-5°五種攻角條件下的試驗。為了抑制主梁的渦激振動，做了大量的試驗和優(yōu)化工作，主要采取的措施有要采 取的措施有下弦桿兩側(cè)增設(shè)風(fēng)嘴、下弦桿兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)流板、梁底部進(jìn)行封閉、下弦桿下側(cè) 設(shè)置導(dǎo)流板、梁體設(shè)置中央穩(wěn)定板、檢修道設(shè)置導(dǎo)流板等，通過試驗對上述措施進(jìn)行了對比 研究。在已測試的方案中，梁體底部封閉并且下弦桿兩側(cè)設(shè)置風(fēng)嘴和分段設(shè)置導(dǎo)流板的效 果最好，可以完全抑制主梁渦激振動，考慮到經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)施工、后期養(yǎng)護(hù)及構(gòu)造細(xì)節(jié)的需要， 推薦采用下弦桿底部分段設(shè)置導(dǎo)流板的方案，該方案與底板封閉和設(shè)置風(fēng)嘴相比可節(jié)省 600萬的工程造價。試驗結(jié)果表明，對于成橋狀態(tài)，α =-3°和-5°攻角情況下發(fā)現(xiàn)有明顯的豎向渦 激振動，若按第一豎向模態(tài)換算渦振風(fēng)速范圍為11.5 14m/s。攻角α =5°時渦振振幅 最大，最大單邊振幅達(dá)110mm，對應(yīng)的實橋風(fēng)速為13m/s，成橋狀態(tài)各攻角下均未觀測到扭 轉(zhuǎn)渦振。對于施工最大單懸臂狀態(tài)，在攻角α =_3°和-5°情況下均發(fā)現(xiàn)有明顯的豎向 渦激振動，若按第一豎向模態(tài)換算，實橋渦振風(fēng)速范圍為12 15m/s，攻角α =5°時渦振 振幅最大，最大單邊振幅達(dá)42mm，對應(yīng)的實橋風(fēng)速為13. 2m/s，施工狀態(tài)各攻角下均未觀測 到扭轉(zhuǎn)渦振。以上所述只是用圖解說明本實用新型鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置的一些原 理，并非是要將本實用新型局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能 被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本實用新型所申請的專利范圍。
權(quán)利要求1.鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是它包括在左、右兩側(cè)鋼桁梁下弦桿 (10)底部以下對稱設(shè)置的兩列導(dǎo)流板，以及將導(dǎo)流板固定連接在鋼桁梁梁體上的安裝構(gòu) 件；所述兩列導(dǎo)流板各由沿順橋向分段間隔設(shè)置的單元導(dǎo)流板(20)構(gòu)成，各單元導(dǎo)流板 (20)的板面具有相對于鋼桁梁下弦桿(10)底面向下偏轉(zhuǎn)的傾角(δ)。
2.如權(quán)利要求1所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是所述兩列導(dǎo)流板中 相鄰兩個單元導(dǎo)流板(20)的間距與鋼桁梁橫梁(11)間距相等。
3.如權(quán)利要求2所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)順橋向長度為鋼桁梁橫梁(11)間距。
4.如權(quán)利要求3所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)各配置兩個安裝構(gòu)件(21)，安裝構(gòu)件(21)的位置與單元導(dǎo)流板(20)所在的兩道鋼桁 梁橫梁(11)相對應(yīng)。
5.如權(quán)利要求2所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)順橋向長度為鋼桁梁橫梁(11)間距的三倍。
6.如權(quán)利要求5所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)各配置四個安裝構(gòu)件(21)，安裝構(gòu)件(21)的位置與單元導(dǎo)流板(20)所在的四道鋼桁 梁橫梁(11)相對應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1至6中任意一項所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是所 述傾角(S)為5. 5 士 2. 5度。
8.如權(quán)利要求7所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)為平板。
9.如權(quán)利要求8所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)的底面上沿寬度方向間隔設(shè)置有順橋向延伸的T型加勁肋(20a)。
10.如權(quán)利要求8所述鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，其特征是所述單元導(dǎo)流板 (20)的底面上沿寬度方向間隔設(shè)置有順橋向延伸的U型加勁肋(20b)。
專利摘要本實用新型公開了一種鋼桁梁斜拉橋抑制渦激振動裝置，旨在有效地抑制鋼桁梁渦激振動，以滿足鐵路對行車安全性及平穩(wěn)性的要求。它包括在左、右兩側(cè)鋼桁梁下弦桿(10)底部以下對稱設(shè)置的兩列導(dǎo)流板，以及將導(dǎo)流板固定連接在鋼桁梁梁體上的安裝構(gòu)件；所述兩列導(dǎo)流板各由沿順橋向分段間隔設(shè)置的單元導(dǎo)流板(20)構(gòu)成，各單元導(dǎo)流板(20)的板面具有相對于鋼桁梁下弦桿(10)底面向下偏轉(zhuǎn)的傾角(δ)。本實用新型有效、經(jīng)濟(jì)、方便地解決了鋼桁梁斜拉橋渦激振動的問題，分段設(shè)置的導(dǎo)流板使相鄰梁段的渦脫頻率不一致，能極大地減少或完全地抑制鋼桁梁渦激振動，避免鋼桁梁橋施工及成橋階段由于渦激振動所引發(fā)的安全性問題，并滿足鐵路對行車平穩(wěn)性的要求。
文檔編號E04B1/98GK201778278SQ201020143458
公開日2011年3月30日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者孫延國, 廖海黎, 戴勝勇, 曾永平, 李明水, 楊詠漪, 袁明, 許烈生, 陳克堅, 陳天地, 陳思孝 申請人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司