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1、(10)申请公布号 CN 102865984 A (43)申请公布日 2013.01.09 CN 102865984 A *CN102865984A* (21)申请号 201210398038.X (22)申请日 2012.10.18 G01M 7/02(2006.01) (71)申请人 中南大学 地址 410075 湖南省长沙市韶山南路 22 号 中南大学土木工程学院桥梁工程系新 土木楼 406 室 申请人 高速铁路建造技术国家工程实验室 湖南大学 (72)发明人 何旭辉 黄志辉 陈政清 (54) 发明名称 一种斜拉索单模态瞬态激振系统 (57) 摘要 一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征。
2、在 于， 包括变频器、 电机、 偏心激振器、 拉力传感器、 脱钩机构、 拉索和特制索夹， 电机固定在桥面， 电 机通过电缆连接变频器， 电机输出轴安装有偏心 激振器， 利用钢丝绳依次连接偏心激振器、 脱钩机 构、 拉力传感器和特制索夹， 特制索夹固定在拉索 上。通过系统变频器调整频率至拉索的某一阶频 率附近， 通过电机偏心轮作用带动拉索进行某一 模态的强迫振动。 通过系统设置的拉力传感器， 实 时测出激振力时程曲线。 通过系统设置的脱钩器， 突然脱钩使正在进行稳态强迫振动的拉索进行自 由衰减振动。 考虑到拉索自由振动有一定的振幅， 在系统脱钩后通过预设的加长钢丝绳， 既可保证 拉索的自由振动，。
3、 又可确保系统试验的安全。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 包括变频器、 电机、 偏心激振器、 拉 力传感器、 脱钩机构、 拉索和特制索夹， 电机固定在桥面， 电机通过电缆连接变频器， 电机输 出轴安装有偏心激振器， 利用钢丝绳依次连接偏心激振器、 脱钩机构、 拉力传感器和特制索 夹， 特制索夹固定在拉索上。 2. 根据权利要求 1 所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征。
4、在于， 拉索的一端 固定在桥面， 拉索与桥面成固定角度。 3.根据权利要求1或者2所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 脱钩机 构为扳机， 脱钩机构有一端为轻质端， 轻质端上设置有球锥体， 脱钩机构轻质端的球锥体后 部带有环形止退槽。 4.根据权利要求1或者2所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 拉索通 过特制索夹与钢丝绳端部连接。 5. 根据权利要求 4 所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 特制索夹为 拉索扣环。 6.根据权利要求1或者2所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 电机用 膨胀螺栓固定在桥面， 且偏心激振器位于拉索水平投影面。
5、内。 7.根据权利要求1或者2所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 拉索上 设置有阻尼器， 阻尼器为可拆卸部件。 8. 根据权利要求 7 所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 拉索与桥面 之间设置有立柱， 立柱一端连接在桥面上， 立柱的另一端连接拉索上的阻尼器， 立柱为可拆 卸部件。 9. 根据权利要求 8 所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 拉索设置有 阻尼器的部位还设置有可拆卸的加速度计。 10. 根据权利要求 1 或者 2 所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 拉索 的上部还设置有一个可拆卸的加速度计。 权 利 要 求 书 CN 。
6、102865984 A 2 1/3 页 3 一种斜拉索单模态瞬态激振系统 技术领域 0001 本发明涉及拉索桥梁激振系统， 具体涉及一种斜拉索单模态瞬态激振系统。 背景技术 0002 斜拉索是斜拉桥中最关键的构件， 但易在自然条件和桥面荷载作用下发生多种复 杂振动， 从而产生疲劳累积损伤， 抗力衰减， 对斜拉桥的安全性和耐久性造成极大的危害。 因此如何有效抑制拉索的振动是目前研究的热点和难点。 而拉索本身的动力特性 （振型、 频 率和阻尼比） 研究是拉索振动控制的技术前提。研究拉索振动控制措施和控制效果往往都 需要大幅的拉索振动来检验。 0003 因此， 研究一种斜拉索单模态瞬态激振系统已为亟。
7、待解决的技术问题。 发明内容 0004 为了弥补现有斜拉索各种振动试验中存在拉索有效激振方法的研究缺失， 本发明 提供了一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 既可保证拉索的自由振动， 又可确保系统试验的 安全。 0005 为了实现上述技术目的， 本发明的技术方案是， 一种斜拉索单模态瞬态激振系统， 其特征在于， 包括变频器、 电机、 偏心激振器、 拉力传感器、 脱钩机构、 拉索和特制索夹， 电机 固定在桥面， 电机通过电缆连接变频器， 电机输出轴安装有偏心激振器， 利用钢丝绳依次连 接偏心激振器、 脱钩机构、 拉力传感器和特制索夹， 特制索夹固定在拉索上。特制索夹为方 便钢丝绳与拉索连接的连接件， 。
8、可以为方便连接的任意索、 环、 夹等连接件。电机也可以不 固定在桥面， 可以设置于任何方便设置的地方。电机作用 ： 提供动力， 驱动偏心激振器， 使 拉索发生强迫振动 ； 变频器作用 ： 控制电机转动速度 （即频率） ， 使强迫振动频率接近试验拉 索的某一阶固有频率 （理论值） ； 偏心轮作用 ： 通过偏心半径的设定和改变， 控制拉索强迫振 动振幅大小 ； 扳机 （脱钩器） 作用 ： 在强迫振动过程中， 人为敲击脱钩器扳手， 突然释放激振 力， 使拉索产生自有衰减振动 ； 拉力传感器作用 ： 实时监测强迫振动激振力， 为后续分析提 供拉索振动输入能量数据 ； 电缆作用 ： 连接电机和变频器 ；。
9、 钢丝绳作用 ： 连接电机偏心轮、 脱钩器、 拉力传感器和拉索， 并承受激振力 ； 电机通过膨胀螺栓与桥面连接， 钢丝绳的另一 端通过特制索夹与拉索连接。 0006 本发明还在于， 拉索的一端固定在桥面， 拉索与桥面成固定角度。 0007 本发明还在于， 脱钩机构为扳机， 脱钩机构有一端为轻质端， 轻质端上设置有球锥 体， 脱钩机构轻质端的球锥体后部带有环形止退槽。 0008 本发明还在于， 拉索通过特制索夹与钢丝绳端部连接。 0009 本发明还在于， 特制索夹为拉索扣环。 0010 本发明还在于， 电机用膨胀螺栓固定在桥面， 且偏心激振器位于拉索水平投影面 内。 0011 本发明还在于， 拉。
10、索上设置有阻尼器， 阻尼器为可拆卸部件。 说 明 书 CN 102865984 A 3 2/3 页 4 0012 本发明还在于， 拉索与桥面之间设置有立柱， 立柱一端连接在桥面上， 立柱的另一 端连接拉索上的阻尼器， 立柱为可拆卸部件。 0013 本发明还在于， 拉索设置有阻尼器的部位还设置有可拆卸的加速度计。 0014 本发明还在于， 拉索的上部还设置有一个可拆卸的加速度计。本发明特点 ： 0015 1、 提出一种拉索单模态稳态激励系统实现方法 0016 根据拉索固有频率的理论计算结果， 通过系统变频器调整频率至拉索的某一阶频 率附近， 通过电机偏心轮作用带动拉索进行某一模态的强迫振动。强迫。
11、振动是为了实现单 模态自由衰减振动 （脱钩后） 。 0017 同时， 通过系统设置的拉力传感器， 可实时测出激振力时程曲线。 激振力是为了分 析 ： 力作为输入， 拉索响应为输出。 0018 2、 实现拉索单模态瞬态激励 0019 通过系统设置的脱钩器， 突然脱钩即可使正在进行稳态强迫振动的拉索进行自由 衰减振动。 0020 考虑到拉索自由振动有一定的振幅， 在系统脱钩后通过预设的加长钢丝绳， 既可 保证拉索的自由振动， 又可确保系统试验的安全。 附图说明 0021 图 1 为本发明实施例的斜拉索单模态瞬态激振系统的拉索单模态激振与测试及 拉索振动控制系统组成原理图。 0022 图 2 为本发。
12、明实施例的斜拉索单模态瞬态激振系统的结构框图。 0023 图 3 为本发明实施例的斜拉索单模态瞬态激振系统的结构示意图。 具体实施方式 0024 下面实施例是对本发明技术内容的进一步说明， 但并非对本发明实质内容的限 制。 0025 参见图 1、 2、 3， 本发明一种斜拉索单模态瞬态激振系统包括变频器、 电机、 偏心激 振器、 拉力传感器、 脱钩机构、 拉索和特制索夹， 电机固定在桥面， 电机通过电缆连接变频 器， 电机输出轴安装有偏心激振器， 利用钢丝绳依次连接偏心激振器、 脱钩机构、 拉力传感 器和特制索夹， 特制索夹固定在拉索上。 0026 还在于拉索的一端固定在桥面， 拉索与桥面成固。
13、定角度。 0027 还在于， 脱钩机构为扳机， 脱钩机构有一端为轻质端， 轻质端上设置有球锥体， 脱 钩机构轻质端的球锥体后部带有环形止退槽。 0028 还在于， 拉索通过特制索夹与钢丝绳端部连接。 0029 还在于， 特制索夹为拉索扣环。 0030 还在于， 电机用膨胀螺栓固定在桥面， 且偏心激振器位于拉索水平投影面内。 0031 还在于， 拉索上设置有阻尼器， 阻尼器为可拆卸部件。 0032 还在于， 拉索与桥面之间设置有立柱， 立柱一端连接在桥面上， 立柱的另一端连接 拉索上的阻尼器， 立柱为可拆卸部件。 0033 还在于， 拉索设置有阻尼器的部位还设置有可拆卸的加速度计。 说 明 书 。
14、CN 102865984 A 4 3/3 页 5 0034 还在于， 拉索的上部还设置有一个可拆卸的加速度计。 0035 图 1 为本发明实施例的斜拉索单模态瞬态激振系统的拉索单模态激振与测试及 拉索振动控制系统组成原理图， 图 2 为本发明实施例的斜拉索单模态瞬态激振系统的结构 框图， 如图 1、 2 所示， 斜拉索单模态瞬态激振系统包括变频器、 电机、 偏心激振器、 拉力传感 器、 脱钩机构、 拉索和特制索夹， 电机固定在桥面， 电机通过电缆连接变频器， 电机输出轴安 装有偏心激振器， 利用钢丝绳依次连接偏心激振器、 脱钩机构、 拉力传感器， 拉索的一端固 定在桥面， 拉索与桥面成固定角度。
15、， 脱钩机构为扳机， 电机用膨胀螺栓固定在桥面， 且偏心 激振器位于拉索水平投影面内， 拉索上设置有阻尼器， 拉索与桥面之间设置有立柱， 立柱一 端连接在桥面上， 立柱的另一端连接拉索上的阻尼器， 拉索设置有阻尼器的部位还设置有 加速度计， 拉索的上部还设置有一个加速度计。 0036 图3为本发明实施例的斜拉索单模态瞬态激振系统的结构示意图， 如图3所示， 斜 拉索单模态瞬态激振系统包括变频器1、 电机2、 偏心激振器3、 脱钩机构4、 拉力传感器5、 拉 索 6 和特制索夹 7， 电机 2 固定在桥面 8， 电机 2 通过电缆连接变频器 1， 电机 2 输出轴安装 有偏心激振器 3， 利用钢。
16、丝绳依次连接偏心激振器 3、 脱钩机构 4、 拉力传感器 5 和特制索夹 7， 特制索夹 7 固定在拉索 6 上， 拉索 6 的一端固定在桥面 8， 拉索 6 与桥面 8 成固定角度， 脱 钩机构 4 为扳机， 脱钩机构 4 有一端为轻质端， 轻质端上设置有球锥体， 脱钩机构 4 轻质端 的球锥体后部带有环形止退槽， 拉索 6 通过特制索夹 7 与钢丝绳端部连接， 特制索夹 7 为拉 索扣环， 电机 2 用膨胀螺栓固定在桥面 8， 且偏心激振器 3 位于拉索 6 水平投影面内， 拉索 6 上设置有阻尼器 10， 阻尼器 10 为可拆卸部件， 拉索 6 与桥面 8 之间设置有立柱 9， 立柱 9。
17、 一 端连接在桥面 8 上， 立柱 9 的另一端连接拉索 6 上的阻尼器 10， 立柱 9 为可拆卸部件， 拉索 6 设置有阻尼器10 的部位还设置有可拆卸的加速度计 11， 拉索 6 的上部还设置有一个可拆 卸的加速度计 11。 0037 实施时， 根据拉索固有频率的理论计算结果， 通过系统变频器调整频率至拉索的 某一阶频率附近， 通过电机偏心轮作用带动拉索进行某一模态的强迫振动。 同时， 通过系统 设置的拉力传感器， 可实时测出激振力时程曲线。激振力是为了分析 ： 力作为输入， 拉索响 应为输出。通过系统设置的脱钩器， 突然脱钩即可使正在进行稳态强迫振动的拉索进行自 由衰减振动。 考虑到拉索自由振动有一定的振幅， 在系统脱钩后通过预设的加长钢丝绳， 既 可保证拉索的自由振动， 又可确保系统试验的安全。 说 明 书 CN 102865984 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102865984 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 102865984 A 7 。