一种控制桥塔振动的抑振方法及装置技术领域
本发明涉及一种桥塔抑振方法及装置。
背景技术
桥梁正逐步向大跨径、轻、柔方向发展，使桥梁变得美观经济的同时也给结
构设计和施工安全提出了更高、更严格的要求。桥塔的抗风抗震性能面临着诸多
考验，如何抑制桥塔的振动成为桥梁设计者工作中十分重要的一环。
现有的诸多桥塔抑振措施可归纳为三大类，即：桥塔结构措施、机械减震措
施和气动措施。其中，桥塔结构措施通过改变桥塔形式或组成材料等方式，提高
桥塔结构基频或阻尼比；机械减震措施主要是通过布设阻尼器增加桥塔的阻尼，
部分方式构造复杂、难于更换且造价较高；气动措施主要是通过优化桥塔塔柱的
气动断面来提高抑振性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制桥塔振动的抑振方法及装置。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种控制桥塔振动的抑振装置，包括多个钢绞线，所述钢绞线的一端固定于
所述桥塔上端，所述钢绞线的另一端设置有阻尼减振装置，所述钢绞线通过设置
于所述桥塔外侧的支撑物支撑，钢绞线位于支撑物以下的部分使对应相连的阻尼
减振装置处于悬挂状态。
一种控制桥塔振动的抑振方法，包括以下步骤：
1)将多个阻尼减振装置分别利用钢绞线与桥塔上端相连；
2)将每个钢绞线通过设置于桥塔外侧的支撑物进行支撑，并保持对应相连
的阻尼减振装置处于悬挂状态。
所述支撑物为设置于桥塔下端施工平台或桥面上的滑轮组，将钢绞线的一端
固定在所述桥塔顶部，并将钢绞线穿过滑轮组。使用滑轮组作为支撑物的目的为：
1)支撑并改变钢绞线方向；2)当桥塔振动引起阻尼减振装置摆动时，钢绞线和
滑轮间会产生相对滑动，两者之间的摩擦力会耗散一部分桥塔振动的能量。
所述施工平台或者桥面的边沿上设置有六个滑轮组，其中四个滑轮组两两沿
顺桥向布置，另外两个滑轮组沿横桥向布置。
悬挂高度以阻尼减振装置晃动时不会碰到邻近物体为宜，为此，所述阻尼减
振装置的悬挂高度位于所述施工平台或桥面与桥梁所跨越的水面或地面之间。
所述阻尼减振装置为六面体空心结构，所述六面体空心结构上设置有用于增
加所述六面体空心结构运动过程中的气流阻力的孔洞。
本发明的有益效果体现在：
桥塔振动后会牵引本发明中钢绞线运动，使阻尼减振装置因鞭梢效应摆动，
阻尼减振装置摆动后在气流阻力及钢绞线与支撑物间的摩擦力作用下，会耗散掉
大部分桥塔振动的能量。本发明加工制作方便，施工简单，造价低廉，可重复使
用，对抑制桥塔振动具有良好的作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为桥塔激振后的加速度衰减图(未设置阻尼减振装置)；
图3为桥塔激振后的加速度衰减图(设置阻尼减振装置)；
图4为阻尼减振装置结构示意图；
图中：1表示施工平台，2表示阻尼减振装置，3表示钢绞线，4表示桥塔，
5表示孔洞。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
本发明针对桥塔振动问题，通过钢绞线3在桥塔4上悬挂阻尼减振装置2，
抑制桥塔振动，具体介绍如下：
参见图1，在桥塔4顶部固定钢绞线3的一端，钢绞线3的另一端穿过施工
平台1的滑轮组，阻尼减振装置2通过各自的钢绞线以及滑轮组支撑悬挂在施工
平台与桥梁所跨越的水面(或地面)之间，为了避免阻尼减振装置触碰水面(或
地面)，阻碍摆动，通常将阻尼减振装置延伸至水面(或地面)上2m～5m高度。
此类钢绞线共布置六组，对应在施工平台1上设置六处滑轮组，其中，沿顺桥向
布置四组滑轮组，沿横桥向布置两组滑轮组，六组滑轮组对应支撑的六个钢绞线
两两呈人字形张开状。
在钢绞线3的另一端安装的阻尼减振装置2为六面体(例如图4所示的长方
体或正方体)空心钢制结构。六面体空心钢制结构除顶面外的其它各面都打孔，
且各个孔洞5都是沿着水平向布置，相对侧孔洞位置错开，使气流不能直线贯穿。
蜂窝煤状的开孔(即打多个孔)目的在于增大阻尼减振装置运动后的气流阻力(气
流从一侧孔洞进入阻尼减振装置，然后从对侧孔洞流出阻尼减振装置，从而增大
了气流阻力)。桥塔4振动后会牵引钢绞线3运动，使阻尼减振装置2因鞭梢效
应而运动，从而引起阻尼减振装置2的振动，耗散掉大部分桥塔4振动的能量，
如果作业空间允许，也可以适当增加阻尼减振装置的数量，数量越多，减振效果
越好。
在长安大学风洞实验室(陕西省西安市)进行了实物模拟试验：
1)模型制作：采用锯条作为芯梁制作桥塔模型，外部用挤塑板包裹模拟桥
塔外形，其中锯条可以保证模型有一定的振动性能，以满足实验要求，锯条薄的
方向作为桥塔主要的振动方向，外部的挤塑板可以保证桥塔模型的刚度，以便更
接近实际情况。利用泡沫板等制作桥梁的上部结构(主梁)，将桥塔模型固定在
有一定厚度的挤塑板上并保证模型地基的稳定性。根据桥梁模型的实际大小，按
比例制作出阻尼减振装置。在桥面外沿安装滑轮组，通过绳索将阻尼减振装置连
接至桥塔顶部(设置六处滑轮组，其中，沿顺桥向布置四组滑轮组，沿横桥向布
置两组滑轮组，六组滑轮组对应支撑的六个绳索两两呈人字形张开状)。
2)试验过程：设置对比试验，第一组没有安装阻尼减振装置，第二组安装
阻尼减振装置。在桥塔的顶端固定加速度传感器，同时给两组试验条件下的桥塔
一定的相同的激励，采集实验数据。
3)试验结果：未设置阻尼减振装置的桥塔模型的加速度衰减过程见图2。
设置阻尼减振装置的桥塔模型的加速度衰减过程见图3。从图2和图3可以看出
按照本发明在桥塔设置阻尼减振装置，可以有效减小桥塔的振动。
根据本发明的减振原理以及模拟试验，对于竣工后的桥梁或者施工中的桥梁
而言，采用上述悬挂阻尼减振装置的方式均可以起到抑制桥塔振动的作用。