УСТРОЙСТВО ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ МОСТОВОГО ПРОЛЕТА Российский патент 2013 года по МПК E01D19/00 

Изобретение относится к мостостроению и предназначено для гашения вертикальных колебаний пролетов мостов, преимущественно в акватории.

Известны устройства гашения колебаний конструкций зданий и сооружений (см. Закора А.Л. Гашение колебаний мостовых конструкций / А.Л.Закора, М.И.Казакевич; под ред. Н.Г.Бондаря. - М.: Транспорт, 1983. - 134 с.: ил.). Предлагаемые решения устройств представляют собой системы механических конструкций динамического гашения колебаний - пружинные маятники, т.е. массы, присоединенные к основной системе при помощи упругого элемента.

Недостатком данных систем являются большие значения массы тел и упругих элементов, используемых в системе гашения колебаний.

Известно устройство динамического гашения колебаний моста -синхронизированные динамические аттенюаторы, представляющие собой 32 груза массой по 70 т, подвешенные на пружинах внутри коробчатых балок моста (Battista, R.C. Multiple Synchronized Dynamic Attenuators of Wind-induced Oscillations of Rio-Niteroy Bridge: [Электронный документ]. (http://sem.org/Proceedings/ConferencePapers-Paper.cfm?ConfPapersPaperID=23288) / Проверено 15.07.2011).

Недостатком этого известного устройства демпфирования является то, что в нем отсутствует какая-либо синхронизация, и, кроме того, невозможно гашение колебаний, так как нет поглотителя энергии. При наличии подпружиненных грузов, настроенных на частоту собственных колебаний моста, происходит лишь обратимый обмен энергией между несколькими объектами без внесения потерь в колебания.

На начальном этапе колебания грузов отстают от колебаний моста на 1/4 периода, поэтому энергия передается через упругость пружин от моста к грузам. После прекращения вибраций моста колеблющиеся грузы через те же пружины возвращают накопленную в них энергию профилю моста, так как в этом случае колебания моста отстают от колебаний грузов на 1/4 периода, поэтому энергия передается профилю моста до момента полной остановки грузов. При этом амплитуда колебаний моста возвращается к почти первоначальной, потерь энергии при этом не происходит. Затем процесс повторяется.

Экономическим недостатком устройства является жесткая вертикальная конструкция внутри коробчатой балки моста и большая суммарная масса аттенюаторов, утяжеляющая и, как следствие, удорожающая конструкцию моста.

Известен способ возведения свайных фундаментов опор мостов в акватории, включающий частично балластированные водой понтоны, установленную на них опорную раму, по крайней мере одну заглубленную в грунт сваю в направляющих и установленную на раме конструкцию вертикальной опоры, жестко связанную с серединой мостового пролета (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1224376, МПК E01D 19/02, публикация 15.04.1986).

Недостатком известного способа является то, что в месте расположения опоры формируется узел колебаний, который не гасит колебаний, а лишь изменяет распределение стоячих волн и увеличивает частоту собственных колебаний в два раза при установке в середине пролета моста.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству (прототипом) является опора мостового пролета, содержащая куст свай и объединяющий их поверху оголовок, которые образуют бык, заглубленный в грунт дна водоема и воспринимающий вертикальную нагрузку мостового пролета (см. описание изобретения к патенту РФ №2209871, МПК E01D 19/14, публикация 10.08.2003).

Недостатком этой известной опоры является то, что в месте расположения куста свай формируется узел колебаний, который не гасит колебаний пролета, а лишь изменяет распределение стоячих волн и увеличивает частоту собственных колебаний в два раза при установке в середине пролета моста.

Задачей заявляемого изобретения является разработка устройства гидродинамического гашения автоколебаний мостового пролета.

Сущность изобретения заключается в следующем. Устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета содержит заглубленный в грунт дна водоема куст свай и объединяющий их поверху оголовок. На верхней поверхности расположенного под водой оголовка закреплен сквозной цилиндр, через который проходит жестко связанный с мостовым пролетом трубчатый тяговый элемент с соосно закрепленным на нем перфорированным поршнем.

Это позволяет эффективно гасить энергию колебаний, а также уменьшить размеры устройства и материальные затраты при его создании. Колебательное движение перфорированного поршня в вязкой водной среде уничтожает колебания мостового пролета. Вследствие того что плотность воды в 800 раз больше плотности воздуха, во столько же раз уменьшается площадь демпфера, в 800^1/6=3,05 раз - его толщина и в 2,4·10³ раз - масса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показано устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета, общий вид,

на фиг.2 - то же, разрез по A-A.

Устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета содержит расположенный под водой 1 и заглубленный в грунт 2 дна водоема куст свай 3 и объединяющий их сверху оголовок 4. На верхней поверхности оголовка 4 установлен сквозной цилиндр 5, через который проходит жестко связанный с мостовым пролетом 6 трубчатый тяговый элемент 7 с соосно закрепленным на нем перфорированным поршнем 8.

Устройство гидродинамического гасителя колебаний работает следующим образом.

При колебании мостового пролета 6 его движение передается на жестко связанный с ним трубчатый тяговый элемент 7 и связанный с ним перфорированный поршень 8, который при движении в воде 1 рассеивает энергию. В результате происходит гашение колебательного движения мостового пролета.

Заявленное изобретение позволяет эффективно гасить автоколебания мостового пролета.

Устройство содержит заглубленный в грунт дна водоема куст свай и объединяющий их поверху оголовок. На верхней поверхности расположенного под водой оголовка закреплен сквозной цилиндр, через который проходит жестко связанный с мостовым пролетом трубчатый тяговый элемент с соосно закрепленным на нем перфорированным поршнем. Это позволяет эффективно гасить возникающие колебания мостового пролета. 2 ил.

Устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета, содержащее заглубленный в грунт дна водоема куст свай и объединяющий их поверху оголовок, отличающееся тем, что на верхней поверхности расположенного под водой оголовка закреплен сквозной цилиндр, через который проходит жестко связанный с мостовым пролетом трубчатый тяговый элемент с соосно закрепленным на нем перфорированным поршнем.