阅读说明：本技术 一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置及其控制方法 (Bridge movable pneumatic measure device based on inertial volume vibration reduction and control method thereof ) 是由 周锐 周海俊 严磊 杜彦良 于 2019-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置及其控制方法,所述桥梁可动气动措施装置包括：设置在所述桥梁的箱梁内侧底部的惯容减振系统、与所述惯容减振系统连接的水平隔板、第一竖向板、第二竖向板和第三竖向板、第一水平板、第二水平板；各竖向板形成可调高度的竖向稳定板；各水平板形成两个长度可调的水平导流板。当桥梁受到高风速作用发生颤振,箱梁内侧的水平隔板会产生相对的振动,竖向稳定板会伸出箱梁,会改变空气绕箱梁断面的流场从而提高颤振临界风速；当桥梁受到低风速作用发生涡振,水平导流板会改变箱梁下表面的旋涡大小和分布从而减小涡振振幅；惯容减振系统加速耗散箱梁的振动能量,减小桥梁的振动幅度,提升桥梁的整体抗风性能。(The invention discloses a bridge movable pneumatic measure device based on inertial volume vibration reduction and a control method thereof, wherein the bridge movable pneumatic measure device comprises: the inertial container vibration damping system is arranged at the bottom of the inner side of the box girder of the bridge, and the horizontal partition plate, the first vertical plate, the second vertical plate, the third vertical plate, the first horizontal plate and the second horizontal plate are connected with the inertial container vibration damping system; each vertical plate forms a vertical stable plate with adjustable height; each horizontal plate forms two horizontal guide plates with adjustable length. When the bridge vibrates under the action of high wind speed, the horizontal partition plates on the inner sides of the box girders vibrate relatively, the vertical stabilizing plates extend out of the box girders, and the flow field of air around the cross sections of the box girders is changed, so that the vibration critical wind speed is improved; when the bridge is subjected to low wind speed to generate vortex vibration, the horizontal guide plate can change the size and distribution of vortices on the lower surface of the box girder so as to reduce the amplitude of the vortex vibration; the inertia capacity vibration reduction system accelerates the dissipation of the vibration energy of the box girder, reduces the vibration amplitude of the bridge girder and improves the overall wind resistance of the bridge girder.)

一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及桥梁领域，尤其涉及的是一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置及其控制方法。

背景技术

随着跨径的不断增长，高性能钢材成为建造大跨度桥梁的主要材料，而钢箱梁由于其流线型的外形、自重小、同等承载能力下造价低等优点，在大跨度缆索支撑桥梁中得到广泛的应用，例如主跨1688米的虎门二桥坭洲水道悬索桥和主跨1088米的苏通长江大桥斜拉桥。尽管闭口钢箱梁具有良好的空气动力性能，但基于目前的研究结果，不采取附加抗风措施时闭口钢箱梁桥梁在气动稳定性能方面(主要是颤振性能)的跨径极限为1500米左右。为了突破这一空气动力性能方面的极限跨径，并避免在桥位检验风速范围内发生颤振这种发散性的、最具破坏性的风致振动，就需要提出有效的风振控制措施来改善大跨度闭口钢箱梁桥梁的整体抗风性能，使其同时满足颤振临界风速和涡振振幅的要求。

被动的桥梁风振控制措施主要分为固定的气动措施和可动的气动措施。固定气动措施广泛应用于实际桥梁工程中，例如采用竖向稳定板来提高颤振临界风速和导流板降低涡振振幅，但他们的最优参数(例如稳定板的高度和导流板的位置)跟主梁断面形式有关，不具备普适性。目前桥梁上的可动气动措施最主要特点是以固定的模式运动，可考虑利用主梁或主缆自身的运动，通过特定的传动装置驱动安装于主梁上的气动措施，维持其工程状态通常不需要额外的能量输入，具有很大的应用潜力，但目前仅限于试验研究层面，如何简单高效地提升桥梁整体桥梁抗风性能成为研究的瓶颈，现有的研究储备尚不足以支撑可动气动措施向桥梁工程实际应用转化。

因此，现有的桥梁可动气动措施还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置及其控制方法，旨在解决现有技术中应用于桥梁结构上的可动气动措施技术尚不成熟，无法向桥梁工程实际应用转化的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置，其中，包括：设置在所述桥梁的箱梁内侧底部的惯容减振系统、与所述惯容减振系统连接的水平隔板、与所述水平隔板上表面连接的第一竖向板、与所述水平隔板下表面连接的第二竖向板和第三竖向板、位于所述箱梁外并与所述第二竖向板连接的第一水平板、位于所述箱梁外并与所述第三竖向板连接的第二水平板；所述箱梁与所述第一竖向板、所述第二竖向板、所述第三竖向板对应位置分别设置有通孔，所述第一竖向板、所述第二竖向板、所述第三竖向板穿过所述通孔至所述箱梁外形成三个可调高度的竖向稳定板；所述第一水平板和所述第二水平板形成两个长度可调的水平导流板。

所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置，其中，所述惯容减振系统为串联弹簧阻尼惯容器、并联弹簧阻尼惯容器、调谐粘滞质量阻尼器、调谐惯质阻尼器、调谐质量阻尼惯容器、或双重调谐质量阻尼惯容器中的一种或多种，所述惯容减振系统根据所述桥梁的箱梁的尺寸和风振控制要求设置。

所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置，其中，所述串联弹簧阻尼惯容器包括：设置在箱梁内侧底部的阻尼器、连接所述阻尼器与所述水平隔板的弹簧、连接所述水平隔板与所述第一竖向板的惯容器；所述箱梁为质量元件；或

所述并弹簧阻尼惯容器包括：设置在箱梁内侧底部并与所述水平隔板连接的阻尼器、弹簧、惯容器；所述箱梁为质量元件；或

所述调谐粘滞质量阻尼器包括：设置在箱梁内侧底部并与所述水平隔板连接的阻尼器和惯容器、连接所述水平隔板与所述第一竖向板的弹簧；所述箱梁为质量元件；或

所述调谐惯质阻尼器包括：设置在箱梁内侧底部并与所述水平隔板连接的弹簧和阻尼器、连接所述水平隔板与所述第一竖向板的惯容器；所述箱梁为质量元件；或

所述调谐质量阻尼惯容器包括：设置在箱梁内侧底部并与所述水平隔板连接的惯容器和弹簧、连接所述水平隔板与所述第一竖向板的阻尼器；所述箱梁为质量元件；或

所述双重调谐质量阻尼惯容器包括：设置在箱梁内侧底部并与所述水平隔板连接的阻尼器、弹簧、惯容器；所述水平隔板和所述箱梁均为质量元件。

所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置，其中，所述惯容器为齿轮齿条式惯容器、滚珠式惯容器或液力式惯容器中的一种。

所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置，其中，所述第一竖向板、所述第二竖向板、所述第三竖向板均分别包括3块通过阀门依次连接的板，所述阀门用于调整相邻2块板串联或并联以改变3块板的高度；所述第一水平板、所述第二水平板均分别包括3块通过阀门依次连接的板，所述阀门用于调整相邻2块板串联或并联以改变3块板的长度。

所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置，其中，所述箱梁为闭口箱梁或分体箱梁。

所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置，其中，所述第一竖向板位于所述箱梁上表面的中央形成高度可调的***稳定板，所述第二竖向板、所述第三竖向板分别位于所述箱梁下表面两个四分点处形成两个高度可调的下四分点稳定板；所述第一水平板和第二水平板分别位于所述箱梁下表面两个四分点处形成背离所述箱梁中央方向长度可调的水平导流板。

一种基于如上述任意一项所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置的控制方法，其中，所述方法包括以下步骤：

根据桥梁抗风性能要求，优化惯容减振系统；

根据颤振性能要求，调节第一竖向板、第二竖向板、第三竖向板的高度提高桥梁的颤振临界风速；

根据涡振性能要求，调节第一水平板、第二水平板的长度来降低桥梁的涡振振幅。

所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置的控制方法，其中，所述优化惯容减振系统，包括：

采用鲁棒优化方法优化惯容减振系统中弹簧、阻尼、惯容器、质量元件的组合形式和参数。

所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置的控制方法，其中，所述鲁棒优化方法为固定点理论结合H₂优化方法或H_∞优化方法。

有益效果：当桥梁受到高风速作用发生颤振时，箱梁会产生大幅度的振动，水平隔板会产生相对的振动，竖向板会伸出箱梁，会改变空气绕箱梁断面的流场从而提高桥梁的颤振临界风速；当桥梁受到低风速作用发生涡振时，水平导流板会改变箱梁下表面的旋涡大小和分布从而降低涡振的振幅；同时惯容减振系统加速耗散振动能量，进一步减小了桥梁的振动幅度，本方案可以提升桥梁的整体抗风性能。

附图说明

图1是本发明中TISD+竖向板+水平板的结构示意图。

图2是本发明中PISD+竖向板+水平板的结构示意图。

图3是本发明中TVMD+竖向板+水平板的结构示意图。

图4是本发明中TID+竖向板+水平板的结构示意图。

图5是本发明中TMDI+竖向板+水平板的结构示意图。

图6是本发明中PISMD+竖向板+水平板的结构示意图。

图7A是本发明中竖向板的第一结构示意图。

图7B是本发明中竖向板的第二结构示意图。

图7C是本发明中竖向板的第三结构示意图。

图8A是本发明中水平板的第一结构示意图。

图8B是本发明中水平板的第二结构示意图。

图8C是本发明中水平板的第三结构示意图。

图9是本发明中可动的桥梁可动气动措施装置的控制方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参阅图1-图8(图7包括图7A、图7B以及图7C，图8包括图8A、图8B以及图8C)，本发明提供了一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置及其控制方法的一些实施例。当然，本发明的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置除了应用于主梁中，还可以用于桥塔和斜拉索中，减少桥塔的涡振和斜拉索的风雨激振。

如图1所示，本发明的一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置，包括设置在所述桥梁的箱梁10内侧底部的惯容减振系统、与所述惯容减振系统连接的水平隔板20、与所述水平隔板20上表面连接的第一竖向板、与所述水平隔板20下表面连接的第二竖向板和第三竖向板、位于所述箱梁外并与所述第二竖向板连接的第一水平板、位于所述箱梁外并与所述第三竖向板连接的第二水平板；所述箱梁10与所述第一竖向板、所述第二竖向板、所述第三竖向板对应位置分别设置有通孔，所述第一竖向板、所述第二竖向板、所述第三竖向板穿过所述通孔至所述箱梁10外形成三个可调高度的竖向稳定板(即第一竖向稳定板30，第二竖向稳定板40以及第三竖向稳定板40)，所述的第一水平板和所述第二水平板形成两个长度可调的水平导流板(即第一水平导流板60和第二水平导流板70)。

值得说明的是，本发明将第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50和惯容减振系统相结合，充分发挥第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50轻巧、稳定、易用的特点和惯容减振系统质量放大效应、应对能力强、可操纵性好、鲁棒性好的结合优势，解决大跨度桥梁颤振稳定性的跨径限制以及涡振的大振幅问题。在箱梁10的内侧底部，安装有水平隔板20和惯容减振系统，其中，水平隔板20、惯容减振系统和箱梁10内侧壁的两端连接。

当桥梁受到高风速作用发生振动，箱梁10产生大幅度的扭转运动或弯扭耦合运动时，水平隔板20也会产生相应的扭转运动或弯扭耦合运动，此时，连接在水平隔板20上表面的第一竖向稳定板30、连接在水平隔板20下表面的第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50均会从各自对应的通孔中穿过，伸出箱梁10之外，伸出箱梁10外的第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50能够改变空气绕箱梁10的流场，有效降低高风速下箱梁10上下表面的压力差和自激力；同时，与水平隔板20连接的惯容减振系统会放大质量惯性，有效提高箱梁10振动能量耗散效率，从而减小桥梁颤振的大振幅运动，提高桥梁的抗风稳定性。

当桥梁受到低风速作用发生涡激共振时，箱梁10产生一定振幅的纯竖向运动或纯扭转运动时，第一水平导流板60和第二水平导流板70随着水平隔板20也会产生相应的纯竖向运动或纯扭转运动，此时第一水平导流板60和第二水平导流板70改变箱梁10下表面的旋涡大小和分布情况，有效地改变低风速下箱梁10的振动频率和涡激力；同时水平隔板20会产生竖向运动或扭转运动，与水平隔板20连接的惯容减振系统会放大质量惯性，有效提高箱梁10振动能量耗散效率，从而减小涡振的振幅。

当箱梁10受到地震荷载或列车荷载时候，箱梁10会产生竖向运动时，水平隔板20可能产生相对的竖向运动，第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50伸出箱梁10，但第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50、第一水平导流板60、第二水平导流板70不影响正常的交通运营，也对桥梁振动没有很大影响；此时与水平隔板20连接的惯容减振系统会放大质量惯性，有效提高箱梁10振动能量耗散效率，从而减小外荷载激励带来的能量。

在本发明的一个较佳实施例中，如图1所示，所述惯容减振系统为串联弹簧阻尼惯容器(TISD)、并联弹簧阻尼惯容器(PISD)、调谐粘滞质量阻尼器(TVMD)、调谐惯质阻尼器(TID)、调谐质量阻尼惯容器(TMDI)或双重调谐质量阻尼惯容器(DPISD)中的一种或多种，所述惯容减振系统根据所述桥梁的箱梁的尺寸和风振控制要求设置，可以采用一种合适的惯容减振系统，也可以采取几种组合的惯容减振系统，例如在主跨的箱梁中采用一种惯容减振系统，在边跨箱梁中采用另一种形式的惯容减振系统。

所述惯容减振系统为串联弹簧阻尼惯容器。所述串联弹簧阻尼惯容器包括：设置在箱梁10内侧底部的阻尼器61、连接所述阻尼器61与所述水平隔板20的弹簧62、连接所述水平隔板20与所述第一竖向稳定板30的惯容器63；所述水平隔板20通过惯容器63连接在所述第一竖向稳定板30的中央，第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50分别连接在所述水平隔板20两端，所述第二竖向稳定板40连接第一水平导流板60，所述第三竖向稳定板50连接第二水平导流板70；所述箱梁10为质量元件。

具体地，水平隔板20为水平薄板(非质量元件)，箱梁10作为质量元件，阻尼器61、弹簧62、水平隔板20、惯容器63、第一竖向稳定板30依次串联连接。当箱梁10在风荷载作用下发生竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动时，水平隔板20也会产生相应的竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动，此时，连接在水平隔板20上表面的第一竖向稳定板30、连接在水平隔板20下表面的第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50均会从各自对应的通孔中穿过，伸出箱梁10之外，伸出箱梁10外的第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50能够改变空气绕箱梁10的流场，有效降低高风速下箱梁10上下表面的压力差和自激力；与第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50连接的第一水平导流板60、第二水平导流板70能够改变箱梁10下表面的旋涡大小和分布，改变低风速下箱梁10的振动频率和涡激力；同时，惯容器63能够放大质量元件的质量惯性，有效提高阻尼器61的能量耗散效率。

在本发明的一个较佳实施例中，如图2所示，所述惯容减振系统为并联弹簧阻尼惯容器。所述并联弹簧阻尼惯容器包括：设置在箱梁10内侧底部并与所述水平隔板20连接的阻尼器61、惯容器63、弹簧62；所述第一竖向稳定板30连接在所述水平隔板20的中央，第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50分别连接在所述水平隔板20的两端，所述第二竖向稳定板40连接第一水平导流板60，所述第三竖向稳定板50连接第二水平导流板70；所述箱梁10为质量元件。

具体地，水平隔板20为水平薄板(非质量元件)，箱梁10作为质量元件，阻尼器61、弹簧62、惯容器63依次并联连接。当箱梁10在风荷载作用下发生竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动时，水平隔板20也会产生相应的竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动，此时，连接在水平隔板20上表面的第一竖向稳定板30、连接在水平隔板20下表面的第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50均会从各自对应的通孔中穿过，伸出箱梁10之外，伸出箱梁10外的第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50能够改变空气绕箱梁10的流场，有效降低高风速下箱梁10上下表面的压力差和自激力；与第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50连接的第一水平导流板60、第二水平导流板70能够改变箱梁10下表面的旋涡大小和分布，改变低风速下箱梁10的振动频率和涡激力；同时，惯容器63能够放大质量元件的质量惯性，有效提高阻尼器61的能量耗散效率。

在本发明的一个较佳实施例中，如图3所示，所述惯容减振系统为调谐粘滞质量阻尼器。所述调谐粘滞质量阻尼器包括：设置在箱梁10内侧底部并与所述水平隔板20连接的阻尼器61和惯容器63、连接所述水平隔板20与所述第一竖向板的弹簧62；所述第一竖向稳定板30通过弹簧62连接在所述水平隔板20的中央，第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50分别连接在所述水平隔板20的两端，所述第二竖向稳定板40连接第一水平导流板60，所述第三竖向稳定板50连接第二水平导流板70；所述箱梁10为质量元件。

具体地，水平隔板20为水平薄板(非质量元件)，箱梁10作为质量元件，阻尼器61和惯容器63并联，阻尼器61和惯容器63再同时连接水平隔板20，水平隔板20又与弹簧62连接，弹簧62与第一竖向稳定板30连接。当箱梁10在风荷载作用下发生竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动时，水平隔板20也会产生相应的竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动，此时，连接在水平隔板20上表面的第一竖向稳定板30、连接在水平隔板20下表面的第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50均会从各自对应的通孔中穿过，伸出箱梁10之外，伸出箱梁10外的第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50能够改变空气绕箱梁10的流场，有效降低高风速下箱梁10上下表面的压力差和自激力；与第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50连接的第一水平导流板60、第二水平导流板70能够改变箱梁10下表面的旋涡大小和分布，改变低风速下箱梁10的振动频率和涡激力；同时，惯容器63能够放大质量元件的质量惯性，有效提高阻尼器61的能量耗散效率。

在本发明的一个较佳实施例中，如图4所示，所述惯容减振系统为调谐惯质阻尼器。所述调谐惯质阻尼器包括：设置在箱梁内侧底部并与所述水平隔板20连接的弹簧62和阻尼器61、连接所述水平隔板20与所述第一竖向稳定板30的惯容器63；所述第一竖向稳定板30通过惯容器63连接在所述水平隔板20的中央，第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50分别连接在所述水平隔板20的两端，所述第二竖向稳定板40连接第一水平导流板60，所述第三竖向稳定板50连接第二水平导流板70；所述箱梁10为质量元件。

具体地，水平隔板20为水平薄板(非质量元件)，箱梁10作为质量元件，阻尼器61和弹簧62并联，再一起和惯容器63串联连接，惯容器63又与水平隔板20串联连接，水平隔板20与第一竖向稳定板30连接。当箱梁10在风荷载作用下发生竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动时，水平隔板20也会产生相应的竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动，此时，连接在水平隔板20上表面的第一竖向稳定板30、连接在水平隔板20下表面的第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50均会从各自对应的通孔中穿过，伸出箱梁10之外，伸出箱梁10外的第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50能够改变空气绕箱梁10的流场，有效降低高风速下箱梁10上下表面的压力差和自激力；与第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50连接的第一水平导流板60、第二水平导流板70能够改变箱梁10下表面的旋涡大小和分布，改变低风速下箱梁10的振动频率和涡激力；同时，惯容器63能够放大质量元件的质量惯性，有效提高阻尼器61的能量耗散效率。

在本发明的一个较佳实施例中，如图5所示，所述惯容减振系统为调谐质量阻尼惯容器。所述调谐质量阻尼惯容器包括：设置在箱梁10内侧底部并与所述水平隔板20下表面连接的惯容器63和弹簧62、连接所述水平隔板20与所述第一竖向稳定板30的阻尼器61；所述水平隔板20下表面两端分别连接第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50，所述第二竖向稳定板40连接第一水平导流板60，所述第三竖向稳定板50连接第二水平导流板70；所述箱梁10为质量元件。

具体地，水平隔板20为水平薄板(非质量元件)，箱梁10作为质量元件。惯容器63和弹簧62并联，再一起和水平隔板20串联连接，水平隔板20又与阻尼器61串联连接，阻尼器61与第一竖向稳定板30连接。当箱梁10在风荷载作用下发生竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动时，水平隔板20也会产生相应的竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动，此时，连接在阻尼器61上表面的第一竖向稳定板30、连接在水平隔板20下表面的第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50均会从各自对应的通孔中穿过，伸出箱梁10之外，伸出箱梁10外的第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50能够改变空气绕箱梁10的流场，有效降低高风速下箱梁10上下表面的压力差和自激力；与第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50连接的第一水平导流板60、第二水平导流板70能够改变箱梁10下表面的旋涡大小和分布，改变低风速下箱梁10的振动频率和涡激力；同时，惯容器63能够放大质量元件的质量惯性，有效提高阻尼器61的能量耗散效率。

在本发明的一个较佳实施例中，如图6所示，所述惯容减振系统为双重调谐质量阻尼惯容器。所述双重调谐质量阻尼惯容器包括：设置在箱梁10内侧底部并与所述水平隔板20连接的阻尼器61、惯容器63、弹簧62；第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50连接在所述水平隔板20下表面的两端，所述第二竖向稳定板40连接第一水平导流板60，所述第三竖向稳定板50连接第二水平导流板70；所述水平隔板20和所述箱梁10均为质量元件。

具体地，水平隔板20为水平质量隔板，作为质量元件，箱梁10也作为质量元件。弹簧62和阻尼器61同时与水平隔板20连接，水平隔板20连接惯容器63，惯容器63连接第一竖向稳定板30。当箱梁10在风荷载作用下发生竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动时，水平隔板20也会产生相应的竖向运动或扭转运动或弯扭耦合运动，此时，连接在水平隔板20上表面的第一竖向稳定板30、连接在水平隔板20下表面的第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50均会从各自对应的通孔中穿过，伸出箱梁10之外，伸出箱梁10外的第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50能够改变空气绕箱梁10的流场，有效降低高风速下箱梁10上下表面的压力差和自激力；与第二竖向稳定板40、第三竖向稳定板50连接的第一水平导流板60、第二水平导流板70能够改变箱梁10下表面的旋涡大小和分布，改变低风速下箱梁10的振动频率和涡激力；同时，惯容器63能够放大质量元件的质量惯性，有效提高阻尼器61的能量耗散效率。

TISD比TMD的减振效果好，但对于高阶模态减振作用有限；PISD可对结构高效减振；TVMD对结构高效减振，且可用于低阶模态减振；TID的减振效果比TMD好，实际应用更有优势；TMDI对结构高效减振，且可用于高阶模态减振；DPISD对结构高效减振，且控制鲁棒性更强。根据桥梁的箱梁的尺寸和风振控制要求设置惯容减振系统，例如，在高阶模态振动下，采用TMDI，而在低阶模态振动下，采用TVMD。

在本发明的一个较佳实施例中，如图1-6所示，所述惯容器63为齿轮齿条式惯容器、滚珠式惯容器或液力式惯容器中的一种。

具体地，齿轮齿条形式惯容器的主要元件包括齿条、齿轮和飞轮，工作机制是其中一个端子发生位移带动小驱动齿轮转动并带动大驱动齿轮一起转动(共轴)，进而带动小随动齿轮和飞轮(共轴)一起转动，便产生了等效质量的效果。通过增加惯性质量的飞轮数量或增大飞轮的回转半径都可以有效地提高等效质量。

滚珠式惯容器的主要元件包括螺杆、螺帽和滚珠等，工作机制是两个端子间的相对运动通过滚珠螺杆转化为螺杆和螺帽的相互转动，螺杆在旋转过程中可以产生很大的转动惯性力；同时滚珠的运动也消耗了部分能量。

液力式惯容器的主要元件包括活塞、螺旋细长管和挡块，工作机制是装置两端发生运动产生相对位移时，液体会在挡块的作用下通过液体管道从装置的一端流至装置的另一端。当装置两端的运动有加速度产生时，装置内部液体的加速流动就会产生惯性力。

在本发明的一个较佳实施例中，如图1和图5所示，所述第一竖向稳定板30、所述第二竖向稳定板40、所述第三竖向稳定板50均分别包括3块通过阀门301依次连接的板，所述阀门301用于调整相邻2块板串联或并联以改变3块板的高度。所述第一水平导流板60、所述第二水平导流板70均分别包括3块通过阀门301依次连接的板，所述阀门301用于调整相邻2块板串联或并联以改变3块板的长度。

具体地，所述第一竖向稳定板30、所述第二竖向稳定板40、所述第三竖向稳定板50的形状结构均相同，为图7所示的结构，图7中，为第一竖向稳定板30调整到三种不同高度时的形态，第一竖向稳定板30包括三块板，三块板通过阀门301连接，相邻两块板之间可以相对滑动，相对滑动可以使相邻两块板之间重叠，也可以使相邻两块板错位(首尾相接)，通过相邻两块板之间的滑动调节第一竖向稳定板30的高度，从而提高桥梁的颤振临界风速。其中，h0为第一竖向稳定板30伸出箱梁10的高度，第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50伸出箱梁10的高度均为h1，H为箱梁10的高度。优选地，当三块板在同一个高度时，此时第一竖向稳定板30的高度(h0)为0.1倍箱梁10高(H)；当两块板在同一个高度，一块板的下端在两块板的上端时，此时第一竖向稳定板30的高度(h0)为0.2倍箱梁10高(H)；当三块板中每个板串联连接时，此时第一竖向稳定板30的高度(h0)为0.3倍箱梁10高(H)。

具体地，所述第一水平导流板60、所述第二水平板7的形状结构均相同，为图8所示的结构，图8中，为第一水平导流板60调整到三种不同高度时的形态，第一水平导流板60包括三块板，三块板通过阀门301连接，相邻两块板之间可以相对滑动，相对滑动可以使相邻两块板之间重叠，也可以使相邻两块板错位(首尾相接)，通过相邻两块板之间的滑动调节第一水平导流板60的长度，从而提高桥梁的颤振临界风速。其中，第一水平导流板60和第二水平导流板70伸出的长度均为h2。优选地，当三块板在同一个竖直面(即三块板重叠)时，此时第一水平导流板60的长度(h2)为0.5m；当两块板在同一个竖直面，一块板伸长(即两块板重叠，一块板不重叠)时，此时第一水平导流板60的长度(h2)为1m；当三块板中每个板串联连接(即三块板均不重叠)时，此时第一水平导流板60的长度(h2)为1.5m。

在本发明的一个较佳实施例中，如图1所示，所述箱梁10为闭口箱梁或分体双箱梁(每个箱梁里面放置该基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置)。

具体地，图1中所示的箱梁10为闭口箱梁，当然本发明并不是只能应用于闭口箱梁，也可以应用于分体箱梁或者开口断面等其他的箱梁断面形式。

在本发明的一个较佳实施例中，如图1所示，所述第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、所述第三竖向稳定板50的高度可以为其他高度；所述第一水平导流板60、第二水平导流板70的长度可以为其他长度。具体的，根据需要选用板的长度从而得到调节范围不同竖向板(包括第一竖向稳定板30、第二竖向稳定板40、所述第三竖向稳定板50)和水平板(包括第一水平导流板60、第二水平导流板70)。各竖向板和各水平板的调节相互独立，也就是说，各竖向稳定板可任意调节成0.1H、0.2H或0.3H；各水平导流板可任意调节成0.5m、1m或1.5m。

在本发明的一个较佳实施例中，如图1所示，所述第一竖向稳定板30位于所述箱梁10上表面的中央，所述第二竖向稳定板40、所述第三竖向稳定板50分别位于所述箱梁10下表面两个四分点处。

具体地，第一竖向稳定板30位于箱梁上表面的中央位置形成高度可调的***稳定板，第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50分别位于箱梁10下表面两个四分点处形成两个高度可调的下四分点稳定板，且第二竖向稳定板40和第三竖向稳定板50相距半个箱梁的长度。所述第一水平导流板60和第二水平导流板70分别位于所述箱梁下表面两个四分点处形成背离所述箱梁中央方向长度可调的水平导流板。

本发明还提供了一种基于上述任意一实施例所述的基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置的控制方法的较佳实施例：

如图9所示，本发明实施例所述一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤S100、根据桥梁抗风性能要求，优化惯容减振系统。

具体地，优化惯容减振系统，包括：采用鲁棒优化方法优化惯容减振系统中弹簧、阻尼、惯容器、质量元件的组合形式和参数。能够实现惯性系数的灵活调整和结构频率的调节、改变结构惯性同时基本不改变结构的物理质量、提高惯容系统中阻尼器的耗能效率。其中，所述鲁棒优化方法为固定点理论结合H₂优化方法或H_∞优化方法。

步骤S200、根据颤振性能要求，调节第一竖向板、第二竖向板、第三竖向板的高度提高桥梁的颤振临界风速。

步骤S300、根据涡振性能要求，调节第一水平板、第二水平板的长度来降低桥梁的涡振振幅。

第一竖向板包括三块板，三块板通过阀门连接，相邻两块板之间可以相对滑动，相对滑动可以使相邻两块板之间重叠，也可以使相邻两块板错位(首尾相接)，通过相邻两块板之间的滑动调节第一竖向板的高度，从而提高桥梁的颤振临界风速。

第一水平板包括三块板，三块板通过阀门连接，相邻两块板之间可以相对滑动，相对滑动可以使相邻两块板之间重叠，也可以使相邻两块板错位(首尾相接)，通过相邻两块板之间的滑动调节第一水平板的长度，从而降低桥梁的涡振振幅。

综上所述，本发明所提供的一种基于惯容减振的桥梁可动气动措施装置，包括设置在所述桥梁的箱梁内侧底部的惯容减振系统、与所述惯容减振系统连接的水平板、与所述水平板上表面连接的第一竖向板、与所述水平板下表面连接的第二竖向板和第三竖向板、与所述第二竖向板和第三竖向板连接的第一水平板和第二水平板；所述箱梁与所述第一竖向板、所述第二竖向板、所述第三竖向板对应位置分别设置有通孔，所述第一竖向板、所述第二竖向板、所述第三竖向板穿过所述通孔至所述箱梁外形成竖向稳定板；所述的第一水平板和第二水平板形成水平导流板。本发明中，当桥梁受到高风速作用发生颤振时，箱梁会产生大幅度的振动，水平板会产生相对的振动，竖向板会伸出箱梁，改变空气绕箱梁断面的流场，从而改变箱梁上下表面的压力差和自激力，实现提高桥梁的颤振临界风速；当桥梁受到低风速作用发生涡振，水平导流板会改变箱梁下表面的旋涡大小和分布，从而改变箱梁的振动频率和涡激力，实现减小涡振振幅；同时惯容减振系统加速耗散箱梁的振动能量，进一步减小了桥梁的振动幅度，本方案可以提升桥梁的整体抗风性能。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。