專利名稱：一種用于斜拉橋的減振輔助索裝置及斜拉橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于斜拉橋的減振輔助索裝置及斜拉橋。
背景技術(shù)：
斜拉橋是由承壓的塔、受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體系；其具有橋塔形式多變、可懸臂施工和美觀等優(yōu)點。隨著斜拉橋跨度的不斷增大，斜拉索也變得越來越長。作為斜拉橋主要承重構(gòu)件的斜拉索，具有柔性大、內(nèi)阻尼低、固有頻率分布廣等特點， 極易在風(fēng)、風(fēng)雨和梁塔支承端位移的激勵下發(fā)生振動。經(jīng)過大量的研究，國內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)斜拉索的致振機理非常復(fù)雜；可根據(jù)激勵源的不同把斜拉索的主要振動類型分為兩種一是由風(fēng)或風(fēng)雨共同作用引起斜拉索的振動；二是斜拉索支承端在梁塔位移作用下發(fā)生的振動。目前，抑制斜拉索振動的主要手段是被動控制，其主要措施包括一為通過改變斜拉索表面形狀以改變斜拉索的氣動特性；二為在斜拉索近端部增設(shè)被動減振阻尼器。但是由于斜拉索被動減振阻尼器對于長拉索的振動控制仍受到限制，不少結(jié)構(gòu)工程師提倡采用輔助索方法；這種方法的主要手段是將各主要斜拉索相互連接，這樣帶來的好處是提高了斜拉索體系整體的剛度，提高了斜拉索各階振型的廣義質(zhì)量，增加了斜拉索的機械阻尼和氣動阻尼，斜拉索振動時各模態(tài)間相互耦合。形狀記憶合金是一種兼有感知和驅(qū)動功能的新型材料，它與傳統(tǒng)材料的區(qū)別是具有形狀記憶效應(yīng)和大變形超彈性特性，高阻尼，耗能性能好，能夠重復(fù)屈服而不產(chǎn)生永久變形，耐久性好等特點；隨著研究的深入和成本的降低，研發(fā)用于斜拉橋的減振輔助索裝置具有很大的潛力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種耗能性能較佳、耐久性好的用于斜拉橋的減振輔助索裝置。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題在于，提供一種斜拉橋，其具有減振性能和耐久性良好的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系。對于上述用于斜拉橋的減振輔助索裝置，本發(fā)明是這樣得以實現(xiàn)的，其包括索扣、 套箍、輔助索及錨具，索扣固連在各斜拉主索外部套筒上，套箍固定在索扣上，輔助索由預(yù)張拉的形狀記憶合金制成，其穿過套箍，并串接在各斜拉主索之間，其一端固定在最長的斜拉主索上，另一端通過可調(diào)節(jié)錨具固定在斜拉橋的梁體上。進一步地，相鄰的斜拉主索之間的輔助索為兩股預(yù)張拉的形狀記憶合金絲，兩股形狀記憶合金絲交叉設(shè)置于相鄰的斜拉主索之間。進一步地，所述索扣呈圓筒狀，其軸線方向與斜拉主索的長度方向平行，套箍沿著索扣的圓周方向延伸設(shè)置。進一步地，所述套箍上設(shè)有用于將輔助索鎖緊于索扣上的鎖緊螺帽。
進一步地，所述可調(diào)節(jié)錨具包括固定在斜拉橋梁體上的U形連接件及錨頭；錨頭包括本體部及形成在本體部上的二安裝耳，二安裝耳套設(shè)在U形連接件上；輔助索的一端固定在本體部上。進一步地，所述可調(diào)節(jié)錨具進一步包括楔形夾片，本體部上設(shè)有用以安裝輔助索的安裝孔，楔形夾片安裝在安裝孔內(nèi)，并將輔助索固定在安裝孔內(nèi)。進一步地，所述U形連接件包括兩個臂部，且每個臂部上均形成有螺紋段；U形連接件的兩個臂部穿過安裝耳后，通過螺母將U形連接件與錨頭組裝在一起。進一步地，所述減振輔助索裝置進一步包括固定在斜拉橋梁體上的錨板，錨板上設(shè)有用以安裝U形連接件的凸環(huán)。進一步地，所述輔助索由鎳鈦合金、銅基合金或者鐵基合金制成。對于上述一種斜拉橋，本發(fā)明是這樣得以實現(xiàn)的，其包括承壓的塔、承彎的梁體及受拉的斜拉索，斜拉索連接在塔與梁體之間，所述斜拉橋還包括上述的減振輔助索裝置。由于上述減振輔助索裝置的輔助索由預(yù)張拉的形狀記憶合金制成，其具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性等優(yōu)良特性，從而可增強減振輔助索裝置的耗能性能，在外力作用下產(chǎn)生較大變形時具有自恢復(fù)能力，同時具有良好的耐久性。輔助索串接在各斜拉主索之間，與斜拉主索形成一個索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系一方面，形狀記憶合金輔助索減小了斜拉主索的有效長度，從而提升了拉索的振動頻率；另一方面，提升了拉索的振動阻尼，可有效抑制拉索在各種外界激勵下所導(dǎo)致的振動。再者，上述減振輔助索裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單、施工和維護方便等優(yōu)點ο


圖1是本發(fā)明中斜拉橋一較佳實施例的示意圖。圖2是本發(fā)明中減振輔助索裝置一較佳實施例的示意圖。圖3是圖2中索扣與套箍的示意圖。圖4是圖3中索扣與套箍的側(cè)視示意圖。圖5是圖3中索扣與套箍的仰視示意圖。圖6是圖1中可調(diào)節(jié)錨具的U形連接件的示意圖。圖7是圖1中可調(diào)節(jié)錨具的錨頭的示意圖。圖8是圖1中可調(diào)節(jié)錨具的楔形夾片的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖1，是本發(fā)明中斜拉橋的一較佳實施例，該斜拉橋包括承壓的塔1、承彎的梁體2、受拉的斜拉主索3及減振輔助索裝置4。斜拉主索3連接在塔1與梁體2之間。減振輔助索裝置4包括索扣41、套箍42、預(yù)張拉的輔助索43、錨具44及錨固在梁體2上的錨板45。索扣41固連在各斜拉主索3外部套筒(圖中未示出)上，其套設(shè)在斜拉主索3的外部，在兩端與斜拉主索3端部錨固。套箍42固定在索扣41上。輔助索43由形狀記憶合金制成，其穿過套箍42，并串接在各斜拉主索3之間，其一端固定在最長的斜拉主索3上，另一端通過錨具44及錨板45固定在斜拉橋的梁體2上。具體地，請一同參閱圖3至圖5，每一索扣41大致呈圓筒狀，可由兩個半圓型結(jié)構(gòu) 411對接形成。在本實施例中，兩個半圓型結(jié)構(gòu)411為兩個半圓型型鋼，兩個半圓型型鋼通過螺栓412對接在一起，可將斜拉主索3外部套筒箍緊。其中，將索扣41安裝在斜拉主索3 上之后，索扣41的軸線方向與斜拉主索3的軸線方向或長度方向大致平行。換言之，索扣 41與斜拉主索3平行設(shè)置。在每一索扣41上都對稱固定有兩個套箍42，于每一套箍42上分別設(shè)有鎖緊螺帽 421，以將輔助索43鎖緊在索扣41上。在本實施例中，兩個套箍42沿著索扣41的圓周方向延伸設(shè)置，換言之，索扣41的軸線方向與兩個套箍42所在的平面大致垂直。這樣設(shè)置， 可保證穿過套箍42的輔助索43所處的平面與斜拉主索3之間相互垂直。輔助索43可由鎳鈦合金、銅基合金或者鐵基合金等形狀記憶合金制成，其中優(yōu)選鎳鈦諾合金。相鄰的斜拉主索3之間的輔助索43為兩股預(yù)張拉的形狀記憶合金絲，兩股形狀記憶合金絲交叉設(shè)置于相鄰的斜拉主索3之間。請一同參閱圖6至圖8，可調(diào)節(jié)錨具44包括U形連接件441、錨頭442及楔形夾片 443。其中，U形連接件441包括兩個臂部4411，且每個臂部4411上均形成有螺紋段。錨頭 442包括一本體部4421及二安裝耳4422。本體部4421上間隔設(shè)有二安裝孔4423，用以安裝固定楔形夾片443和輔助索43。二安裝耳4422對稱地設(shè)置在本體部4421的兩側(cè)，用于收容U形連接件441的兩個臂部4411。U形連接件441的兩個臂部4411穿過安裝耳4422 后，可通過螺母等將U形連接件441與錨頭442組裝在一起。楔形夾片443安裝在安裝孔 4423內(nèi)，用以將輔助索43固定在錨頭442上。錨板45用于將可調(diào)節(jié)錨具44固定在梁體2上，其上設(shè)有一凸環(huán)451，用以安裝U 形連接件441。在使用過程中，可先把錨板45錨固于梁體2上，再把U形連接件441穿過錨板45上的凸環(huán)451，然后裝上錨頭442，擰上螺母，將錨頭442固定在U形連接件441上，接著穿過輔助索43，最后上楔形夾片443張拉輔助索43。在將減振輔助索裝置4安裝在斜拉橋上時，輔助索43安裝順序為從最上面的一條斜拉主索3開始安裝，安裝好第二條斜拉主索3時應(yīng)當(dāng)拉緊輔助索43，即要施加適當(dāng)?shù)念A(yù)張力，然后通過鎖緊螺帽421鎖緊輔助索43，原則上應(yīng)保證斜拉主索3振動時輔助索43始終處于受拉狀態(tài)，最后通過可調(diào)節(jié)錨具44和錨板45錨固于梁體2上。由于上述減振輔助索裝置4的輔助索43由預(yù)張拉的形狀記憶合金制成，其具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性等優(yōu)良特性，從而可增強減振輔助索裝置4的耗能性能，在外力作用下產(chǎn)生較大變形時具有自恢復(fù)能力，同時具有良好的耐久性。輔助索43串接在各斜拉主索3 之間，與斜拉主索3形成一個索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系一方面，形狀記憶合金輔助索43減小了斜拉主索3的有效長度，從而提升了拉索的振動頻率；另一方面，提升了拉索的振動阻尼，可有效抑制拉索在各種外界激勵下所導(dǎo)致的振動，如渦激振動、風(fēng)雨振動、參數(shù)振動和線性內(nèi)部共振。再者，上述減振輔助索裝置4還具有結(jié)構(gòu)簡單、施工和維護方便等優(yōu)點。此外，輔助索 43交叉串接在各斜拉主索3之間，可進一步提高減振耗能效果。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于斜拉橋的減振輔助索裝置，其特征在于，其包括索扣、套箍、輔助索及錨具， 所述索扣固連在各斜拉主索外部套筒上，所述套箍固定在所述索扣上，所述輔助索由預(yù)張拉的形狀記憶合金制成，其穿過所述套箍，并串接在各斜拉主索之間，其一端固定在最長的斜拉主索上，另一端通過所述可調(diào)節(jié)錨具固定在斜拉橋的梁體上。
2.如權(quán)利要求1所述的用于斜拉橋的減振輔助索裝置，其特征在于，相鄰的斜拉主索之間的輔助索為兩股預(yù)張拉的形狀記憶合金絲，所述的兩股形狀記憶合金絲交叉設(shè)置于相鄰的斜拉主索之間。
3.如權(quán)利要求1所述的用于斜拉橋的減振輔助索裝置，其特征在于，所述索扣呈圓筒狀，其軸線方向與斜拉主索的長度方向平行，所述套箍沿著所述索扣的圓周方向延伸設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的用于斜拉橋的減振輔助索裝置，其特征在于，所述套箍上設(shè)有用于將所述輔助索鎖緊于所述索扣上的鎖緊螺帽。
5.如權(quán)利要求1所述的用于斜拉橋的減振輔助索裝置，其特征在于，所述可調(diào)節(jié)錨具包括固定在斜拉橋梁體上的U形連接件及錨頭；所述錨頭包括本體部及形成在所述本體部上的二安裝耳，所述二安裝耳套設(shè)在所述U形連接件上；所述輔助索的一端固定在所述本體部上。
6.如權(quán)利要求5所述的用于斜拉橋的減振輔助索裝置，其特征在于，所述可調(diào)節(jié)錨具進一步包括楔形夾片，所述本體部上設(shè)有用以安裝所述輔助索的安裝孔，所述楔形夾片安裝在所述安裝孔內(nèi)，并將所述輔助索固定在所述安裝孔內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5所述的用于斜拉橋的減振輔助索裝置，其特征在于，所述U形連接件包括兩個臂部，且每個臂部上均形成有螺紋段；所述U形連接件的兩個臂部穿過所述安裝耳后，通過螺母將所述U形連接件與錨頭組裝在一起。
8.如權(quán)利要求5所述的用于斜拉橋的減振輔助索裝置，其特征在于，所述減振輔助索裝置進一步包括固定在斜拉橋梁體上的錨板，所述錨板上設(shè)有用以安裝所述U形連接件的凸環(huán)。
9.如權(quán)利要求1所述的用于斜拉橋的減振輔助索裝置，其特征在于，所述輔助索由鎳鈦合金、銅基合金或者鐵基合金制成。
10.一種斜拉橋，包括承壓的塔、承彎的梁體及受拉的斜拉索，所述斜拉索連接在所述塔與梁體之間，其特征在于，所述斜拉橋還包括如權(quán)利要求1至9中任意一項所述的減振輔助索裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于斜拉橋的減振輔助索裝置及斜拉橋，該減振輔助索裝置包括索扣、套箍、輔助索及錨具，索扣固連在各斜拉主索外部套筒上，套箍固定在索扣上，輔助索由預(yù)張拉的形狀記憶合金制成，其穿過套箍，并串接在各斜拉主索之間，其一端固定在最長的斜拉主索上，另一端通過可調(diào)節(jié)錨具固定在斜拉橋的梁體上。由于輔助索由形狀記憶合金制成，其具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性等優(yōu)良特性，增強了減振輔助索裝置的耗能性能，在外力作用下產(chǎn)生較大變形時具有自恢復(fù)能力，同時具有良好的耐久性。輔助索串接在各斜拉主索之間，與斜拉主索形成一個索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系，可以提升拉索振動頻率和阻尼，有效抑制拉索在各種外界激勵下所導(dǎo)致的振動。
文檔編號E01D19/16GK102277830SQ20111010136
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者周海俊, 楊夏, 黃鴻宏 申請人:深圳大學(xué)