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斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统

阅读：1142发布：2020-09-06

IPRDB可以提供斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统，由一组斜向设置的阻尼器组成，阻尼器一端连接于斜拉桥的主梁，另一端连接于斜拉桥的索塔，该组阻尼器在索塔两侧对称设置，且沿斜拉桥纵向轴线对称布置；斜向设置的阻尼器以水平面为基准，阻尼器设置轴线与主梁的纵轴线存在一个夹角，对主梁同时提供纵桥向和横桥向阻尼约束。本发明整合“减振抗震、减振抗风、双向控制、有限限位”四项技术为一体，创造了一种全新的斜拉桥主梁阻尼约束系统，填补了桥梁阻尼减振技术的一项空白，提出了桥梁阻尼减振技术新标准；桥梁振动得到全面控制，安全性、耐久性和经济性得到保证；结构得到简化，可到达、可检测、可维修、可更换的条件更好。，下面是斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统，其特征在于：由一组斜向设置的阻尼器组成，阻尼器一端连接于斜拉桥的主梁，另一端连接于斜拉桥的索塔，该组阻尼器在索塔两侧对称设置，且沿斜拉桥纵向轴线对称布置；

所述斜向设置的阻尼器以水平面为基准，阻尼器设置轴线与主梁的纵轴线存在一个夹角，对主梁同时提供纵桥向和横桥向阻尼约束。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统，其特征在于：所述主梁的主梁钢横梁上设置有梁上铰链，所述索塔的索塔下横梁上设置有塔上铰链，所述阻尼器一端与梁上铰链连接，另一端与塔上铰链连接。

3.根据权利要求1所述的斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统，其特征在于：所述斜向设置的阻尼器具有水平转动工作状态，阻尼器端部设置水平向转角铰链。

4.根据权利要求1所述的斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统，其特征在于：所述斜向设置的阻尼器兼顾纵、横桥向的运动，阻尼器行程设计为双向位移的综合。

说明书全文

斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统

技术领域

[0001] 本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统。

背景技术

[0002] 桥梁阻尼减振技术是土木工程领域中的最先进技术之一，欧美、日本等国外桥梁强国在该技术研究方面起步较早，理论相对成熟，经验比较丰富，而我国则是在近十年才开
始研究和应用该项技术，存在较大差距。然而，由于国外近年大桥建造渐少，研究氛围已不
如以前，技术发展也表现乏力。反观国内，大桥建造方兴未艾，创新需求与日俱增，正逐步成
为技术发展的中心。

[0003] 斜拉桥跨径较大，系统较柔，对风和地震的动力响应较强，对改善动力性能的要求随之提高。在结构动力性能主要控制因素刚度和阻尼中，提高结构刚度，技术含量小，结构
状态差，材料用量高，经济指标低。而外加结构阻尼，则可起到维持结构设计，抑制动力响
应，改善结构状态的作用，技术、经济优势巨大。

[0004] 斜拉桥连接索塔和主梁的纵向阻尼约束系统，其减振抗震作用已经过国内外较深入的理论论证和实践验证，但从满足主梁全部减振抗震要求上看，还存在明显的缺陷和不
足：

[0005] ①对主梁横向采用阻尼约束系统减振抗震的问题还未进行深入的研究，通常采用近似横向固结的刚性支座来模糊处理，由此带来较大的结构受力和更多的材料投入；

[0006] ②对主梁采用阻尼约束系统减振抗风的问题还未进行系统的思考，通常以采用纵向限位装置，共用横向固结支座来模糊处理，未能有效利用既有先进技术，使得主梁在风荷
载——这一最常见作用下的状态控制成为一块技术短板；

[0007] ③对主梁在综合考虑风、地震、阻尼约束等作用下的工作过程、关键状态、工况组合等更未进行全面的分析，未建立完整的减振抗风抗震阻尼约束系统。

[0008] 吸收国内外已有经验，创新桥梁减振抗风抗震技术，积极顺应桥梁建造技术发展方向，意义重大。

发明内容

[0009] 针对上述斜拉桥主梁的纵向阻尼约束系统在减振抗震、减振抗风上存在技术空白，完整的减振抗风抗震阻尼约束系统尚未建立，对结构的技术、功能、安全和经济性造成
不利影响等问题，本发明提供一种斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统。

[0010] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

[0011] 一种斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统，其特征在于：由一组斜向设置的阻尼器组成，阻尼器一端连接于斜拉桥的主梁，另一端连接于斜拉桥的索塔，该组阻尼器在索塔两侧对
称设置，且沿斜拉桥纵向轴线对称布置；

[0012] 所述斜向设置的阻尼器以水平面为基准，阻尼器设置轴线与主梁的纵轴线存在一个夹角，对主梁同时提供纵桥向和横桥向阻尼约束。

[0013] 所述主梁的主梁钢横梁上设置有梁上铰链，所述索塔的索塔下横梁上设置有塔上铰链，所述阻尼器一端与梁上铰链连接，另一端与塔上铰链连接。

[0014] 所述斜向设置的阻尼器具有水平转动工作状态，阻尼器端部设置水平向转角铰链。

[0015] 所述斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统具有明确的工作模式：①在纵、横桥向完全放开对结构温度效应空间限位，②在纵、横桥向全程进行对结构地震响应的阻尼约束，③在
纵、横桥向对结构在静阵风、汽车荷载、汽车制动力等作用下产生的低频率、长行程响应进
行初始行程的阻尼约束；

[0016] 所述斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统使主梁成为一种纵、横双向漂浮结构。

[0017] 所述斜向设置的阻尼器兼顾纵、横桥向的运动，阻尼器行程设计为双向位移的综合。

[0018] 本发明的有益效果是：

[0019] 整合“减振抗震、减振抗风、双向控制、有限限位”四项技术为一体，创造了一种全新的斜拉桥主梁阻尼约束系统，填补了桥梁阻尼减振技术的一项空白，并以“完整的减振抗
风抗震阻尼约束系统”的概念提出了对桥梁阻尼减振技术的新的标准和要求；

[0020] 斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统实现了在纵、横桥向对结构的地震、静阵风、汽车荷载、汽车制动力的的振动响应的有效控制，结构振动缓解，受力减小，碰撞消除，安全性和耐
久性得到有效保证；

[0021] 效果表现在阻尼约束系统近处，主梁横向位移和弯矩、索塔横向剪力和弯矩、梁塔间横向限位支座反力大幅减小；

[0022] 效果辐射至阻尼约束系统远处，边墩和过渡墩墩顶横向限位支座反力、边墩和辅过渡墩横向剪力和弯矩大幅减小；

[0023] 斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统摆脱了对梁塔间横向限位支座的复杂要求，支座简化，病害降低，梁塔间约束系统可到达、可检测、可维修、可更换的条件更好。

[0024] 良好的桥梁结构工作状态和受力状态降低了桥梁结构材料用量，先进技术产生出巨大经济效益。

附图说明

[0025] 图1为超大跨径斜拉桥桥型总体布置示意图。

[0026] 图2为图1中斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统立面布置示意图。

[0027] 图3为图1中斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统平面布置示意图。

[0028] 图4为斜向设置的阻尼器铰链连接示意图。

[0029] 图5为斜向设置的阻尼器运动结构特征示意图。

[0030] 上图中序号：超大跨径斜拉桥1、分肢单柱式索塔2、分体式钢箱主梁3、四索面拉索4、边墩5、过渡墩6、斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统7、阻尼器8、梁上铰链9、塔上铰链10、
主梁钢横梁11、索塔下横梁12、纵向限位支座13、横向限位支座14、阻尼器水平向转角15、
阻尼器工作行程16。

具体实施方式

[0031] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非
全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得
其它实施例，都属于本发明的保护范围。

[0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0033] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机
械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元
件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发
明中的具体含义。

[0034] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一
特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征
在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表
示第一特征水平高度小于第二特征。

[0035] 下面结合附图描述本发明的具体实施例。

[0036] 如图1-5所示，

[0037] 超大跨径斜拉桥1为五跨连续结构，采用以分肢单柱式索塔2、分体式钢箱主梁3、四索面拉索4为主体的结构组合，两岸边墩5、过渡墩6对称布置。梁塔间设置斜拉桥主
梁斜向阻尼约束系统7，预留纵桥向限位位移±500mm、横桥向限位位移200mm。

[0038] 基于完整的减振抗风抗震阻尼约束系统，分体式钢箱主梁3成为一种纵、横双向漂浮结构，超大跨径斜拉桥1成为一种纵、横双向漂浮体系斜拉桥。

[0039] 斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统7由一组斜向设置的阻尼器8组成。阻尼器8一端连接于主梁钢横梁11，另一端连接于索塔下横梁12。梁塔间辅助设置简易板式纵向限位支
座13、横向限位支座14。梁塔间不另设竖向支座。

[0040] 以水平面为基准，阻尼器8在纵、横桥向对称布置，设置轴线与主梁纵轴线存在一个30°夹角，对主梁同时提供纵桥向和横桥向阻尼约束。

[0041] 斜向设置的阻尼器8具有水平转动工作状态，阻尼器端部设置水平向大转角铰链，一端为梁上铰链9，另一端为塔上铰链10。

[0042] 阻尼器8及其端部连接的梁上铰链9、塔上铰链10的阻尼器水平向转角15设计为±15°，竖向转角设计为±5°，满足相应计算的-9.7°～+13.1°和-1.18°～+0.64°的
角位移要求。阻尼器工作行程16设计为±550mm，满足综合计算的-531～+534mm的线位
移要求。

[0043] 阻尼器8采用本构关系为F＝C×Vα的粘滞式阻尼器，计算优选速度指数α＝0.25，阻尼系数C＝4500kN(m/s)-0.25，速度V最大值Vmax＝0.25m/s，阻尼力F最大值
Fmax＝3100kN。

[0044] 斜拉桥主梁斜向阻尼约束体系7除具有传统的纵向减振抗风抗震功能外，同时具备了明显的横向减振抗风抗震功能：

[0045] ①梁塔间横向相对位移、相对速度、相互作用力、边墩和过渡墩处梁墩间横向相互作用力等均大幅降低；

[0046] ②梁塔间横向预留的200mm间隙完全满足阻尼条件下结构的横+竖向地震响应；

[0047] ③梁塔间横向极小的相对速度表明阻尼条件下结构的横向风响应不会引发碰撞。

[0048] 斜向阻尼约束体系减振效果计算对比表

[0049]

[0050] 超大跨径斜拉桥1梁塔间设置斜拉桥主梁斜向阻尼约束系统7，结构工作状态和受力状态改善，桥梁结构材料用量降低，仅索塔、边墩和过渡墩配筋可由1.56％优化为1％
左右一项，即节约钢筋约6100t,降低造价约3100万元，技术的经济效益转化显著。

[0051] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明
的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种
变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所
附的权利要求书及其等效物界定。

标题	发布/更新时间	阅读量
斜拉桥-专利编号CN110205915A	2020-05-11	273
一种斜拉桥-专利编号CN108999073A	2020-05-11	213
新型斜拉桥主梁-专利编号CN105484143B	2020-05-13	609
双层桥面斜拉桥-专利编号CN103410082A	2020-05-11	854
半米字型斜拉桥-专利编号CN105648895A	2020-05-13	218
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