具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种用于索结构减振的多向多重调谐质量阻尼器，其能解决相关技术中的阻尼器无法有效控制拉索的多方向振动以及结构复杂、体积大和安装难度大的问题。

参见图1至图3所示，本申请实施例提供的一种用于索结构减振的多向多重调谐质量阻尼器，包括环形夹具1和多个阻尼器组件2，环形夹具1包括两半圆环，且两半圆环通过卡扣连接，环形夹具1用于卡接于拉索3外，其中，半圆环的内径略大于拉索3的直径，半圆环的外径由拉索3减振所需阻尼器组件2的数量决定，数量越多外径越大，但须保证质量块22在振动过程中不发生碰撞；多个阻尼器组件2环形分布于环形夹具1上，阻尼器组件2包括钢绞线21和两质量块22，钢绞线21竖直穿设固定于环形夹具1上，其中，钢绞线21的材质可优选为19股以上的镀锌钢绞线，提供阻尼和刚度，其方向与拉索3方向一致(参见图3所示)，可有效控制拉索3各向的振动；两质量块22分别位于环形夹具1的上下两侧并分别与钢绞线21的两端固定连接。

由于钢绞线21自带阻尼和刚度，通过在钢绞线21的两端分别固定质量块22即可组成阻尼器组件2，并将多个阻尼器组件2环形分布于环形夹具1上，再通过环形夹具1卡接于拉索3外，即可组成多向多重调谐质量阻尼器，其相比于由阻尼系统、质量块和弹簧系统组成的阻尼器而言，结构简单、体积更小，不仅易于进行集成化处理，降低安装难度，还可减小对拉索结构预设的气动参数、质量分布等的影响；另外，由于阻尼器的调谐作用，因此当拉索3发生多方向振动时，使得质量块22与拉索3一起振动，可将拉索3的振动能量最大限度的传递至质量块22并通过钢绞线21股线间的内摩擦耗散，使拉索3的振动反应衰减并受到控制；同时，由于阻尼器布置方向与拉索3方向一致，进而有效减小拉索3在不同方向上的振动。因此，本申请实施例不仅可以有效控制拉索3的多方向的振动，且结构简单、体积小、安装难度小。

由于相关技术中一般通过索端安装外置式阻尼器控制拉索的振动，而目前索端阻尼器仅可实现拉索3前几阶模态(0～3Hz范围内的模态)的振动控制，该阻尼器对拉索3高阶振动和阻尼器位于振型驻点的减振效果差，且单一的调谐式质量阻尼器只能进行单方向、单一频率的振动控制，无法有效控制拉索3的多模态振动。

因此，更进一步的，在本申请实施例中，可通过调整钢绞线21的直径和长度及质量块22的质量，设置单个阻尼器组件2的控制频率，从而使得n个阻尼器组件2的控制频率均不相等，并将n个不同控制频率的阻尼器组件2集中安装在一个环形夹具1上，即可控制拉索3的n阶振动，进而实现拉索3的多模态振动的控制。

更进一步的，在本申请实施例中，参见图2所示，质量块22包括第一部分221，该第一部分优选为圆柱体，使得分布于环形夹具1上的各向质量块22的质量均匀，进而保证垂直于钢绞线21平面的360度方向上的质量块22均能有效振动。

更进一步的，在本申请实施例中，参见图2所示，质量块22还包括第二部分222，第二部分222设于第一部分221远离环形夹具1的一端，其中，第二部分为半球体，将半球体固定在圆柱体上，可使得质量块22的断面为流线型，以致风更容易绕流，有效减小风阻，进而更有效的控制拉索3的振动，且兼具了美观性。

更进一步的，在本申请实施例中，调谐质量阻尼器还包括一密封的壳体，且壳体内具有一容纳腔，环形夹具1和阻尼器组件2设于容纳腔内，且该容纳腔内充满阻尼液，当钢绞线21所提供的阻尼偏小时，可通过将环形夹具1和阻尼器组件2整体浸泡在阻尼液中，以增加多向多重调谐质量阻尼器的阻尼，进而更好地控制拉索3的振动。优选的，也可通过在钢绞线21的外表面敷设阻尼橡胶来增加多向多重调谐质量阻尼器的阻尼。

更进一步的，在本申请实施例中，位于环形夹具1上侧的质量块22的重量小于位于环形夹具1下侧的质量块22的重量，钢绞线21位于环形夹具1上侧部分的长度小于位于环形夹具1下侧部分的长度，不仅可以保证钢绞线21的刚度，还可减小其因重力影响引起的初始变形。

更进一步的，在本申请实施例中，环形夹具1、质量块22分别与钢绞线21铸造成型，其可消除环形夹具1、质量块22与钢绞线21连接处的间隙，进而提升耐久性，此外，环形夹具1、质量块22均可选择耐久性更好的锌铝合金制备，进一步提高了多向多重调谐质量阻尼器的耐久性。

更进一步的，在本申请实施例中，两半圆环的一连接端卡扣连接，另一连接端枢接，使得环形夹具1与拉索3之间的连接方式更为简单易且操作方便又高效；优选的，半圆环的两连接端均设有固定板，且固定板上设有螺栓孔，两半圆环的同一连接端上的两螺栓孔通过螺栓进行连接，即两个半圆环将拉索3环抱住后，直接将螺栓依次穿过两半圆环的同一连接端上的两螺栓孔后使用螺母固定住，即可将拉索3锁紧，操作简单又快捷，可有效提高多向多重调谐质量阻尼器的施工效率。

具体的，本申请实施例提供的用于索结构减振的多向多重调谐质量阻尼器的工作原理为：

(1)通过拉索理论计算、模型试验或振动实测等确定拉索3振动所需控制的n阶模态；

(2)确定拉索3所需控制n阶模态的振动频率，其计算公式为：

式中，f_n为拉索3的n阶振动频率，n为拉索3的振动阶次(拉索3的振动阶次可由现场实测得到，也可通过理论计算得到)，l为拉索3的长度，T为拉索3的张拉力，m为拉索3的线密度；

(3)确定单一阻尼器组件2的控制频率，其计算公式为：

式中，f_n′为第n个阻尼器组件2的控制频率，E为钢绞线21的弹性模量，I_n为钢绞线21的抗弯刚度，m_n为质量块22的重量，l_n为钢绞线21的长度；控制过程中，使f_n＝f_n′，即可达到拉索3振动的多重调谐控制的效果；

(4)根据单一阻尼器组件2的控制频率设计调谐质量阻尼器的参数，其中，质量块22的质量m_n取吊索模态质量的1％～2％，选定钢绞线21的型号(如19-φ5)，确定钢绞线21的抗弯刚度I_n(钢绞线规范可查询)，反算钢绞线21的长度l_n；

(5)将多个阻尼器组件2进行组装，并环形分布于环形夹具1上，形成用于拉索结构减振的多向多重调谐质量阻尼器，最后可通过螺栓将多向多重调谐质量阻尼器安装在拉索3上。

本申请实施例提出的用于拉索结构减振的多向多重调谐质量阻尼器构造简单，安装维护方便，可服务于施工期和运营期等整个桥梁寿命周期，不影响施工期的索力调整；且通过改变结构材质，有效提高了阻尼器的耐久性。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。