涡激振动控制器
技术领域
本发明涉及桥梁工程领域，具体公开了涡激振动控制器。
背景技术
涡激振动是大跨度桥梁在低风速下出现的一种风致振动现象。从流体力学的角度来分析，任何非流线型物体，在一定的恒定流速下，都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的旋涡，类似的现象有卡门涡街效应。涡激振动或涡街效应一般产生在桥梁上，且产生条件较为困难，必须要风速较低且较为稳定、形成稳定涡流、涡流与桥梁形成共振之后才会使桥梁上下振动和扭曲。虽然涡激振动一般不会发生，不过一旦发生则可能会造成极大的财产和生命损失，所以现在需要一种能够控制涡激振动的设备。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供涡激振动控制器，以解决桥梁涡激振动的技术问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种涡激振动控制器，包括设置在桥梁底部的连接装置以及设置在连接装置上的控制装置；所述控制装置包括外壳体，所述外壳体内设有空腔，外壳体的两侧设有安装孔，安装孔与空腔连通，所述安装孔中滑动设有弹片，弹片的底部设置有具有弹性的围杆，围杆中设置有阻风布，空腔中设置有若干弹性件，弹性件的两端分别与相对的两个弹片连接；所述空腔内还设有转轴，转轴上缠绕有若干第一钢绳，第一钢绳与相邻的弹片连接；所述外壳体的顶部开设有竖孔，竖孔的顶部设置有内部中空的控制杆，控制杆的顶部一体成型有壁厚小于控制杆的薄壁片，薄壁片与桥梁底部连接，转轴上固定设有第二钢绳，第二钢绳张紧且其上端与薄壁片的顶部连接。
可选地，所述连接装置包括金属软管、弹性柱和若干支撑环，所述弹性柱位于金属软管内，弹性柱和金属软管的两端均与桥梁底部和外壳体顶部连接；所述弹性柱的周向设有若干支杆，支杆与支撑环的内侧球铰连接。
可选地，所述转轴包括左轴和右轴，左轴与右轴相互独立；所述竖孔和控制杆均有两个，两个第二钢绳分别与左轴和右轴固定连接；所述外壳体包括左壳体和右壳体，所述左壳体和右壳体的下部铰接。
可选地，所述弹片的底部设有凹槽，所述围杆和阻风布均置于凹槽内。
可选地，所述弹片的下部外侧设置有与凹槽连通的矩形槽，矩形槽内设置有耗能单元；所述耗能单元包括扇叶结构，所述扇叶结构包括叶轴和叶片，所述叶轴转动设置在弹片底部，所述叶片均匀设置在叶轴周向。
可选地，所述矩形槽的顶部和底部均设有圆角矩形环状的外齿圈和第一导轨，叶轴的上下两端分别滑动设置在上下两个第一导轨内，叶轴的上下两端还设有齿轮，齿轮与外齿圈啮合。
可选地，所述围杆上远离叶轴的一端与凹槽铰接，凹槽的内上壁设有与叶轴运动轨迹相同的第二导轨，围杆的另一端设有滑杆，滑杆滑动设置在第二导轨内；滑杆通过连接架与叶轴连接。
本方案的工作原理及有益效果在于：
1、当桥梁发生涡激振动时，桥梁会上下振动以及扭曲变形，所以薄壁片受到一定程度的力之后会直接断裂，且桥梁变形时还会拉紧第二钢绳，使第二钢绳与薄壁片的连接处断开，此时在弹性件的回复力作用下，弹片向外弹出，转轴转动，弹片底部的围杆也向下弹出、阻风布展开。阻风布能够在一定程度上改变涡流的流速和流向，以起到扰流作用，破坏涡激振动效应。
2、弹片从安装孔中弹出后，叶片在涡流作用下可以发生转动，叶轴也随之转动，由于叶轴上设有齿轮、矩形槽上设有外齿圈，所以叶轴能够沿着外齿圈的外周进行运动，同时叶轴还能够带动围杆移动，围杆带动阻风布移动，进一步起到扰流作用，破坏涡流的形成，减少涡激振动。
3、连接装置包括金属软管、弹性柱和支撑环，支撑环能够提高金属软管的强度，避免金属软管损坏，弹性柱和金属软管均可以变形，当桥梁发生振动扭曲时，弹性柱和金属软管就可以相应地发生形变以避免被折断。
4、外壳体包括铰接的左壳体和右壳体，当桥梁扭曲时，外壳体也可以发生形变以适应桥梁的形变，避免外壳体受力折断而损坏。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
图1为实施例的结构示意图；
图2为金属软管的内部结构示意图；
图3为控制杆的部分结构示意图；
图4为左壳体和右壳体内部的结构示意图；
图5为弹片的结构示意图；
图6为凹槽内部的结构示意图；
图7为矩形槽内部的结构示意图；
图8为图7中A处放大图。
附图中标记如下：左壳体1、右壳体2、金属软管3、弹性柱4、控制杆5、弹片6、矩形槽7、支撑环8、支杆9、薄壁片10、第二钢绳11、空腔12、左轴13、右轴14、弹簧15、第一钢绳16、叶片17、凹槽18、围杆19、第二导轨20、连接架21、阻风布22、叶轴23、外齿圈24、第一导轨25。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例
一种涡激振动控制器，如图1-图2所示，包括设置在桥梁底部的连接装置以及设置在连接装置上的控制装置。控制装置包括外壳体，外壳体包括左壳体1和右壳体2，左壳体1和右壳体2的下部铰接，左壳体1和右壳体2中形成有空腔12。
连接装置包括金属软管3、弹性柱4和若干支撑环8。连接装置共两个，弹性柱4位于金属软管3内，弹性柱4和金属软管3的两端与桥梁底部和外壳体顶部固定连接；弹性柱4的周向球铰设有若干支杆9，支杆9与支撑环8的内侧球铰连接，支撑环8与金属软管3的内壁固定连接。
结合图4-图8，外壳体的两侧设有安装孔，安装孔与空腔12连通，安装孔中滑动设有弹片6，弹片6的底部设置有凹槽18，凹槽18中设置有具有弹性的围杆19，围杆19上设置有阻风布22，阻风布22的周边与围杆19固定连接。空腔12中设置有若干弹簧15，弹簧15的两端分别与相对的两个弹片6固定连接，弹簧15处于压缩状态。
空腔12内还设有转轴，转轴包括左轴13和右轴14，左轴13与右轴14相互独立，且左轴13转动设置在左壳体1内，右轴14转动设置在右壳体2内。左轴13和右轴14上缠绕有若干第一钢绳16，第一钢绳16与相邻的弹片6固定连接。弹片6的下部外侧设置有与凹槽18连通的矩形槽7，矩形槽7内设置有耗能单元；所述耗能单元包括扇叶结构，所述扇叶结构包括叶轴23和叶片17，所述叶轴23转动设置在弹片6底部，所述叶片17均匀设置在叶轴23周向。矩形槽7的顶部和底部均固定设有圆角矩形环状的外齿圈24和第一导轨25，叶轴23的上下两端分别滑动设置在上下两个第一导轨25内，叶轴23的上下两端还固定设有齿轮，齿轮与外齿圈24啮合。围杆19上远离叶轴23的一端与凹槽18铰接，凹槽18的内上壁设有与叶轴23运动轨迹相同的第二导轨20，围杆19的另一端固定设有滑杆，滑杆滑动设置在第二导轨20内。滑杆通过连接架21与叶轴23固定连接，连接架21的两端分别与叶轴23和滑杆转动连接。
结合图3，左壳体1和右壳体2的顶部均开设有竖孔，竖孔的顶部固定设置有内部中空的控制杆5，控制杆5的顶部一体成型有壁厚小于控制杆5的薄壁片10，薄壁片10与桥梁底部连接，左轴13和右轴14上固定设有第二钢绳11，第二钢绳11张紧且其上端与薄壁片10的顶部连接。
具体实施时：
当桥梁发生涡激振动而上下振动和扭曲时，首先桥体扭曲会直接导致薄壁片10断裂、第二钢绳11受到拉绳，使第二钢绳11脱离薄壁片10，然后左转轴和右转轴未受到第二钢绳11的限制，在弹簧15的回复力作用下，两侧的弹片6弹出，第一钢绳16放出。弹片6弹出后，凹槽18暴露在外，凹槽18中的围杆19弹出，阻风布22展开，阻风布22能够起到扰流作用，破坏涡流产生的涡激振动效应。同时，矩形槽7中的叶片17在气流作用下带动叶轴23转动，叶轴23在第一导轨25上移动，叶轴23还带动围杆19的一端移动，使阻风布22移动起来，进一步扰乱涡流。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。
