本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)減振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多索復(fù)合阻尼索。

背景技術(shù)：

粘滯阻尼器由于其耗能能力強(qiáng)，工作可靠，魯棒性好，安裝方便，費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，各種各樣的粘滯阻尼器被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)抗風(fēng)和抗震。但粘滯阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)進(jìn)行耗能減振時(shí)，需要安裝在一個(gè)與該結(jié)構(gòu)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的附近的點(diǎn)上，通過結(jié)構(gòu)與該點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)阻尼器的活塞桿與缸體發(fā)生往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行耗能，從而減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。超高層建筑在地震或風(fēng)的作用下會(huì)發(fā)生較大幅度的橫向震動(dòng)(或振動(dòng))，現(xiàn)有減振技術(shù)采用調(diào)頻質(zhì)量阻尼器(Tune mass damper，簡(jiǎn)稱TMD)進(jìn)行減振，但其質(zhì)量大，需要占用結(jié)構(gòu)的多層空間，并且費(fèi)用高。當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)，由于地震持續(xù)時(shí)間短，TMD可能來(lái)不及啟動(dòng)。特別是懸臂施工的大跨度橋梁，橋梁合攏前的大懸臂階段，在強(qiáng)風(fēng)作用下會(huì)發(fā)生大幅的豎向和橫向擺動(dòng)，給結(jié)構(gòu)和人員安全帶來(lái)極大隱患。目前一般采用豎向吊桿控制豎向振動(dòng)，TMD控制橫向振動(dòng)。如果采用斜向拉索控制橋梁橫向振動(dòng)，拉索在重力作用下會(huì)產(chǎn)生較大的垂度(引直線連接索的兩端點(diǎn)，直線與索所形成的弧線的最大距離)，這種垂度降低索的軸向剛度，從而降低了索對(duì)結(jié)構(gòu)擺動(dòng)的作用。若需要減小垂度的影響，需要更大的索力，但這樣會(huì)導(dǎo)致未合攏的橋梁發(fā)生過大的變形。也正是因?yàn)槔鞔苟鹊挠绊?，如果直接采用粘滯阻尼器與拉索相連，由于拉索軸向剛度小，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)基本不改變索力大小，阻尼器無(wú)法工作，導(dǎo)致其不能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行耗能減振。現(xiàn)有拉索減振采用的輔助索串聯(lián)阻尼器的技術(shù)，是因?yàn)槔鏖g距小，并且輔助索接近于豎直安裝，輔助索的垂度很小。這種方式無(wú)法應(yīng)用于利用相距較遠(yuǎn)的兩結(jié)構(gòu)間實(shí)現(xiàn)減振。

雙索復(fù)合阻尼索能實(shí)現(xiàn)在相距較遠(yuǎn)的兩結(jié)構(gòu)間實(shí)現(xiàn)減振，但其存在以下缺點(diǎn)：(1)其主索具有較大的軸向剛度，因副索在豎向平面內(nèi)下垂，所以主索和副索的豎向剛度相對(duì)較大，而橫向剛度非常小，在橫向風(fēng)作用下會(huì)發(fā)生較大的橫向變形，導(dǎo)致主索拉力顯著增大，從而引起結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變形。(2)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，會(huì)在其主索、副索軸向產(chǎn)生周期變化的張拉力，當(dāng)張拉力的變化頻率與主索或副索固有頻率一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致主索或副索的大幅振動(dòng)，給結(jié)構(gòu)減振帶來(lái)不利影響。(3)其阻尼器安裝在靠近下錨固端位置，與阻尼器并聯(lián)的彈簧剛度相對(duì)于主索軸向剛度小，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，主索的主要變形發(fā)生在阻尼器并聯(lián)彈簧處，而副索的變形沿軸線基本均勻，導(dǎo)致主索橫截面與副索橫截面的移動(dòng)距離不同，在不同長(zhǎng)度的吊桿約束下，主索會(huì)發(fā)生較大橫向變形，降低其軸向剛度，影響減振效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可在遠(yuǎn)距離有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩結(jié)構(gòu)間安裝，并具有與在相距很近的兩結(jié)構(gòu)間安裝阻尼器基本相等的耗能減振效果的多索復(fù)合阻尼索。

本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：該多索復(fù)合阻尼索，它包括一根主索和圍繞該主索分布的至少一根副索，且至少一根副索位于該主索的上方；所述主索和副索的下端與固定于地面的錨碇連接，主索的上端通過主索減振裝置與固結(jié)于結(jié)構(gòu)上的上錨固端立柱連接，副索的上端通過副索減振裝置與固結(jié)于結(jié)構(gòu)上的上錨固端立柱連接；所述主索與各副索之間以及各副索之間設(shè)置有吊桿。

具體的，所述圍繞主索分布的副索數(shù)量為1-6根。

具體的，所述主索減振裝置包括一根分配梁以及一根兩端通過軸承水平安裝于上錨固端立柱上的主索橫梁，主索的上端固結(jié)于分配梁的中點(diǎn)上；所述主索橫梁和分配梁上平行地開有兩個(gè)對(duì)稱孔，兩根主索拉桿平行穿過主索橫梁和分配梁上的兩個(gè)孔中；兩根主索拉桿的下端與分配梁上的兩個(gè)孔通過螺紋連接，兩根主索拉桿的上部活動(dòng)穿過主索橫梁上的兩個(gè)孔后再分別套上兩個(gè)主索壓簧，主索拉桿的上端則分別擰上主索螺母限位；所述主索橫梁和分配梁的中點(diǎn)之間設(shè)有阻尼器。

具體的，所述副索減振裝置包括一根兩端通過軸承水平安裝于上錨固端立柱上的副索橫梁，所述副索橫梁的中點(diǎn)開孔，一根副索拉桿穿過副索橫梁的孔中；所述副索拉桿的下端與副索的上端固連，副索拉桿的上部活動(dòng)穿過副索橫梁的孔后再套上一個(gè)副索壓簧，副索拉桿的上端則擰上副索螺母限位。

具體的，所述主索壓簧的剛度遠(yuǎn)小于主索的軸向剛度，所述副索壓簧的剛度遠(yuǎn)小于副索的軸向剛度；且主索壓簧剛度與主索軸向剛度之比等于副索壓簧剛度與副索軸向剛度之比。

本發(fā)明的多索復(fù)合阻尼索，采用主索及圍繞主索的多根副索的技術(shù)方案，結(jié)合粘滯阻尼器良好的耗能能力，可實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)距離有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩結(jié)構(gòu)間安裝，并具有與在相距很近的兩結(jié)構(gòu)間安裝阻尼器基本相等的耗能減振效果。例如在兩棟具有不同頻率之間的房屋結(jié)構(gòu)上安裝阻尼索，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩棟房屋的抗震和抗風(fēng)；在超高、大跨懸臂施工橋梁與地面安裝斜向阻尼索可同時(shí)實(shí)現(xiàn)豎向和橫向振動(dòng)控制；對(duì)于高柔的輸電塔，可以將輸電塔的任意位置與地面通過阻尼索連接，由于隨安裝位置的增高，塔的側(cè)向位移增大，阻尼器的行程隨之增大，耗能增加，其對(duì)輸電塔的減振耗能效果也隨阻尼索安裝高度的增加而增加。

本發(fā)明的創(chuàng)新之處及有益效果主要體現(xiàn)如下：

(1)主索與多根副索結(jié)合，大大地減小了主索重力垂度，同時(shí)減小橫向風(fēng)作用下的主索橫向變形，主索只需要很小的拉力就張拉得比較平直，就具有很大的軸向剛度，為遠(yuǎn)距離安裝的阻尼器耗能提供了條件。

(2)對(duì)結(jié)構(gòu)的拉力及阻尼耗能主要由主索承擔(dān)。

(3)副索可以有1-6根等多種方案，副索與主索間、副索與副索間都通過吊桿連接，上副索主要承擔(dān)減小主索重力垂度作用，左右副索用于減小橫向風(fēng)引起的主索側(cè)向變形，下副索用于減小風(fēng)作用下主索向上的變形。

(4)在主索與結(jié)構(gòu)間，副索與結(jié)構(gòu)間安裝有壓簧，壓簧剛度遠(yuǎn)小于索的剛度，但保證主索壓簧剛度與主索軸向剛度之比等于副索壓簧剛度與副索軸向剛度之比，從而保證結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，主索與副索的同一位置的橫截面平行移動(dòng)，所有吊桿平行移動(dòng)。

(5)阻尼器安裝于索與結(jié)構(gòu)之間，索的下端錨固于地面支座。由于主索、副索的軸向剛度遠(yuǎn)大于相應(yīng)壓簧剛度，結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，索的變形遠(yuǎn)小于壓簧變形，保證索的位移小，減小索發(fā)生振動(dòng)的可能。

(6)可根據(jù)實(shí)際情況任意增大副索的垂度，從而降低了副索的拉力，減小了其對(duì)結(jié)構(gòu)的附加作用力。

(7)當(dāng)結(jié)構(gòu)受到如臺(tái)風(fēng)等強(qiáng)風(fēng)作用時(shí)，壓簧被完全壓平，剛度迅速增大，阻尼索就成為了斜向抗風(fēng)纜，提高了結(jié)構(gòu)抵抗橫向外力變形的能力。

(8)如果去除阻尼器和壓簧，斜向張拉的阻尼索就能變成控制結(jié)構(gòu)橫向和縱向振動(dòng)的抗風(fēng)纜，抵抗靜風(fēng)變形。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3為圖2中C處的局部放大圖。

圖4為圖2中D處的局部放大圖。

圖5為圖1中當(dāng)副索為兩根時(shí)的B-B剖視圖。

圖6為圖1中當(dāng)副索為三根時(shí)的B-B剖視圖。

圖7為圖1中當(dāng)副索為四根時(shí)的B-B剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

參見圖1、圖2，本實(shí)施例以橋梁懸臂施工為例，在懸臂施工的橋梁與地面間安裝主索3和副索4，副索4圍繞主索3分布；主索3和副索4的下端與固定于地面的錨碇6連接，主索3的上端通過主索減振裝置C與固結(jié)于結(jié)構(gòu)2(橋梁主梁)上的上錨固端立柱1連接，副索4的上端通過副索減振裝置D與固結(jié)于結(jié)構(gòu)上的上錨固端立柱1連接；主索3與副索4之間以及各副索4之間設(shè)置有吊桿5。

參見圖3，主索減振裝置C包括分配梁13以及兩端通過軸承水平安裝于上錨固端立柱1上的主索橫梁10，主索3的上端固結(jié)于分配梁13的中點(diǎn)上；主索橫梁10和分配梁13上平行地開有兩個(gè)對(duì)稱孔，兩根主索拉桿11平行穿過主索橫梁10和分配13梁上的兩個(gè)孔中；兩根主索拉桿11的下端與分配梁13上的兩個(gè)孔通過螺紋連接，兩根主索拉桿11的上部活動(dòng)穿過主索橫梁10上的兩個(gè)孔后再分別套上兩個(gè)主索壓簧9，主索拉桿11的上端則分別擰上主索螺母8限位；從圖3中可見，主索橫梁10和分配梁13的中點(diǎn)之間設(shè)有阻尼器12。通過主索壓簧9和主索螺母8在主索橫梁10和分配梁13間產(chǎn)生張緊力，對(duì)主索3產(chǎn)生張拉。

參見圖4，副索減振裝置D包括兩端通過軸承水平安裝于上錨固端立柱1上的副索橫梁16，副索橫梁16的中點(diǎn)開孔，副索拉桿15穿過副索橫梁16的孔中；副索拉桿15的下端與副索4的上端固連，副索拉桿15的上部活動(dòng)穿過副索橫梁16的孔后再套上副索壓簧17，副索拉桿15的上端則擰上副索螺母18限位。通過副索壓簧17和副索螺母18對(duì)副索4產(chǎn)生張拉力。

參見圖5至圖7，分別是圖1中副索4的數(shù)量為2、3、4時(shí)的B-B剖視圖。從圖中可見，副索4圍繞主索3分布，且至少有一根副索4位于該主索3的上方。值得注意的是，主索壓簧9的剛度遠(yuǎn)小于主索3的軸向剛度，副索壓簧17的剛度遠(yuǎn)小于副索4的軸向剛度；且主索壓簧9剛度與主索3軸向剛度之比等于副索壓簧17剛度與副索4軸向剛度之比。

副索4有較大的豎向垂度和水平方向的垂度(可根據(jù)情況任意設(shè)置)，大垂度可以提高其橫向剛度，但大垂度降低副索的軸向剛度。副索4的大垂度便于其承擔(dān)其本身及主索3的重力及風(fēng)的橫向作用力。通過設(shè)置不同的吊桿5長(zhǎng)度，可以將作用于主索3的重力、橫向風(fēng)作用力傳遞給副索4，減小主索3的重力垂度和橫向風(fēng)作用產(chǎn)生的垂度，保持主索3近似為直線。近似為直線的主索3的軸向剛度大。

當(dāng)結(jié)構(gòu)2發(fā)生橫向振動(dòng)向左移動(dòng)(參見圖2)，主索3兩錨固點(diǎn)的距離增大，導(dǎo)致主索3進(jìn)一步被拉伸與主索壓簧9進(jìn)一步被壓縮，由于主索3的剛度遠(yuǎn)大于主索壓簧9的剛度，變形主要由主索壓簧9承擔(dān)，同時(shí)拉伸阻尼器12耗能。

當(dāng)結(jié)構(gòu)2發(fā)生橫向振動(dòng)向右移動(dòng)(參見圖2)，主索3兩錨固點(diǎn)的距離減小，導(dǎo)致主索3縮短與主索壓簧9伸長(zhǎng)，由于主索3的剛度遠(yuǎn)大于主索壓簧9的剛度，變形主要由主索壓簧承擔(dān)，同時(shí)壓縮阻尼器12耗能。

所以，在主索壓簧9和副索壓簧17的剛度設(shè)計(jì)上，盡量保證主索壓簧9和副索壓簧17的剛度之比等于主索3與副索4的軸向剛度之比，這樣，在結(jié)構(gòu)2左右振動(dòng)的過程中，主索3與副索4就有相同的伸長(zhǎng)量，吊桿5只發(fā)生平行移動(dòng)，主索3仍保持近似直線，保證主索3軸向剛度不降低。

當(dāng)結(jié)構(gòu)2橫向位移過大時(shí)，壓簧被壓平，其剛度迅速增大，此時(shí)，阻尼索成為力抗風(fēng)纜，為結(jié)構(gòu)2抵抗靜風(fēng)變形提供支撐。

以上實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明，本發(fā)明還可以有其它的變形、變換和應(yīng)用，比如：

(1)可將阻尼器撤除，直接變?yōu)樾毕驈埨癸L(fēng)纜。

(2)將壓簧改為拉簧。

(3)保留副索與主索間吊桿(吊索)，副索間不連接。

(4)設(shè)置更多主索或副索。

(5)將副索改成管狀，將主索置于副索內(nèi)。