专利名称：一种斜拉索单模态瞬态激振系统的制作方法
技术领域：
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：
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。因此，研究一种斜拉索单模态瞬态激振系统已为亟待解决的技术问题。

发明内容
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。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，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；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。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。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。本发明还在于，拉索通过特制索夹与钢丝绳端部连接。本发明还在于，特制索夹为拉索扣环。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。本发明还在于，拉索上设置有阻尼器，阻尼器为可拆卸部件。
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。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。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I、提出一种拉索单模态稳态激励系统实现方法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。强迫振动是为了实现单模态自由衰减振动(脱钩后)。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。
2、实现拉索单模态瞬态激励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。


图I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。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。
具体实施例方式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。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。还在于拉索的一端固定在桥面，拉索与桥面成固定角度。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。还在于，拉索通过特制索夹与钢丝绳端部连接。还在于，特制索夹为拉索扣环。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。还在于，拉索上设置有阻尼器，阻尼器为可拆卸部件。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。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。
还在于，拉索的上部还设置有一个可拆卸的加速度计。图I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，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。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I、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 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。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。
权利要求
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I所述的一种斜拉索单模态瞬态激振系统，其特征在于，拉索的一端固定在桥面，拉索与桥面成固定角度。
3.根据权利要求I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I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I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内。
7.根据权利要求I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I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。
全文摘要
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。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，又可确保系统试验的安全。
文档编号G01M7/02GK102865984SQ201210398038
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者何旭辉, 黄志辉, 陈政清 申请人:中南大学, 高速铁路建造技术国家工程实验室, 湖南大学