УСТРОЙСТВО ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ МОСТОВОГО ПРОЛЕТА

Полезная модель относится к мостостроению и предназначена 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, подвешенных 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?ConiPapersPaperID=23288)/Пpoвepeно 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 Е01Д 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 близким к предлагаемому устройству (прототипом) является опора мостового пролета, содержащая куст свай и объединяющий их поверху оголовок, которые образуют бык, заглубленный в фунт дна водоема и воспринимающий вертикальную нагрузку мостового пролета (см. описание изобретения к патенту РФ №2209871, МПК Е 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 заявляемой полезной модели является разработка устройства гидродинамического гашения автоколебаний мостового пролета.
Сущность полезной модели заключается в следующем. Устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета, содержащее заглубленный в грунт куст свай и объединяющий их поверху оголовок, на верхней поверхности которого закреплена заполненная водой закрытая емкость, через которую проходит жестко связанный с мостовым пролетом трубчатый тяговый элемент с соосно закрепленным на нем поршнем с перфорацией.
1/6
3
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=3,05 раз - его толщина и в 2,4-10 раз - масса.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показано устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета.
Устройство гидродинамического гасителя колебаний мостового пролета содержит заглубленный в грунт 1 куст свай 2 и объединяющий их сверху оголовок 3. На верхней поверхности оголовка закреплена заполненная водой 4 закрытая емкость 5, через которую проходит жестко связанный с мостовым пролетом 6 трубчатый тяговый элемент 7 с соосно закрепленным на нем поршнем 8 с перфорацией 9.
Устройство гидродинамического гасителя колебаний работает следующим образом.
При колебании мостового пролета 6 его движение передается на жестко связанный с пролетом трубчатый тяговый элемент 7 и связанный с ним поршень 8 с перфорацией 9, который при движении в воде 4 рассеивает энергию. В результате происходит гашение колебательного движения мостового пролета. Восполнение возможных потерь воды в емкости осуществляется естественными осадками. В качестве водосборника используется профиль моста.
Заявленная полезная модель позволяет эффективно гасить автоколебания мостового пролета.