九江长江公路大桥斜拉索振动特性研究

为研究斜拉索在主梁振动形成的端部位移激励下的振动特性,在斜拉索面内振动、理想索、垂度为抛物线和满足Hook定理的假设下,建立了考虑主梁端部激励的斜拉索非线性振动控制方程,阐明了端部位移激励引起斜拉索大幅横向振动的机理.利用动力有限元方法计算九江长江公路大桥的动力特性,根据频率匹配关系,初步确定可能发生大幅振动的斜拉索.利用推导的振动控制方程,对可能发生大幅振动的斜拉索进行数值积分分析,得到了各斜拉索内共振和参数共振的共振区,发现足够的斜拉索阻尼比可以避免斜拉索产生大幅振动.     

大跨度斜拉桥斜拉索阻尼减振技术研究进展

斜拉索振动机理复杂且危害严重,需要采取附加阻尼技术抑制斜拉索的振动,对斜拉索的振动特性和阻尼器的减振机理进行研究总结。首先计算34座斜拉桥最长索的Scruton数,与已有的理论分析、风洞试验结果进行对比分析,并采用工程实践结论进行验证,确定了斜拉索可能发生的涡激振动、风雨振、参数共振和内共振、尾流驰振等各自对应的抑振目标阻尼参数;然后对常见阻尼器的阻尼作用机理、位移传递形式、耐久性分别进行对比分析,提出各种阻尼器的适用范围,并从作用机理和试验验证两方面重点介绍了杠杆质量阻尼器的减振效率的优越性;最后提出斜拉索阻尼减振技术进一步的研究方向。     

微椭圆截面斜拉索风致振动特性与机理

斜拉桥斜拉索在生产、运输、安装和运营过程中,在各种因素的作用下,有可能使得其截面形状不再是标准的圆截面,经过调研与统计,部分斜拉索具有长短轴之比接近1的微椭圆截面,研究微椭圆截面斜拉索气动力和风致振动特性具有重要工程价值。通过对3种长短轴之比（L/D=1.05,1.10及1.15）的微椭圆斜拉索模型进行测力和测振风洞试验,对比分析了微椭圆斜拉索与标准圆柱斜拉索的风致振动特性,研究了雷诺数、风攻角和长短轴之比对风致振动特性的影响规律,并尝试运用Den Hartog驰振准则对振动机理进行分析。研究结果表明：斜拉索的截面由标准圆变为微椭圆之后,在某些风攻角下振动更加剧烈,发生振动的雷诺数范围更宽,起振雷诺数更低;振动中心随雷诺数的变化曲线与标准圆柱斜拉索不同,并且随风攻角而异;大幅振动主要发生在临界区和超临界区,对应雷诺数为Re=2.5×10⁵~4.0×10⁵,风攻角则在α=10°~30°和α=60°~80°范围之内;风致振动特性随雷诺数的变化规律与长短轴之比不是简单的单调关系,而是与风攻角相关;根据Den Hartog驰振准则判断可能发生驰振的区域与试验中实际发生振动的区域吻合较好。     

气动外形对拉索风雨振影响的模型试验研究

为了研究拉索气动外形对其风雨振的影响,选用4种不同直径及表面的斜拉索进行节段模型静、动力风洞模型试验研究,分析不同斜拉索风雨振的产生条件和振幅。试验结果表明,在临界姿态下,模型A,B,D都发生了雨振,模型A的振幅最小;模型C在测试风速范围内未发生雨振,仅风速较高时振幅稍大。综合考虑静风设计要求与风雨振动的制振效果的情况下,模型C应是最佳拉索截面形式。     

钢绞线斜拉索与平行钢丝斜拉索阻尼减振研究

钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索构造不同,引起风致振动特性和减振需求也不同。为给斜拉索振动控制设计提供依据,对比国内外规范中关于斜拉索阻尼减振指标的规定,分析不同参数对钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索减振指标的影响,以2座典型桥梁为背景,对比分析钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索的阻尼减振措施。结果表明：《斜拉索外置式黏滞阻尼器》(JT/T 1038—2016)和欧洲规范CIP-2002、FIB-2005采用特定阻尼对数衰减率δ控制斜拉索风雨振,而美国规范PTI-2018采用质量阻尼参数S_c≥10控制斜拉索风雨振,质量阻尼参数考虑因素全面、科学,推荐使用;为了保证斜拉索的减振安全,建议阻尼减振同时满足国内外多个现行规范,平行钢丝斜拉索采用δ≥3%作为阻尼减振指标,钢绞线斜拉索的阻尼减振指标建议按照PTI-2018根据索的参数和气动措施情况进行选择;博斯普鲁斯海峡三桥钢绞线斜拉索阻尼器尺寸偏大,安装阻尼器后斜拉索的面内阻尼对数衰减率为4%和6%,可满足低阶大幅振动控制要求;沪苏通长江公铁大桥平行钢丝斜拉索振动模态丰富,采用2种阻尼器协同减振,实现多模态振动控制,控制中、低阶大幅振...     

隔振系统对斜拉索振动的控制研究

风雨激励下斜拉索的振动对斜拉桥会造成严重的影响,在外部附加阻尼器是一种用来抑制较短斜拉索振动的有效手段。然而,对于较长斜拉索,出于美观要求,阻尼器需要设置在斜拉索的底部,附加阻尼器难以发挥作用。提出一种新的斜拉索隔振系统来减轻斜拉索的振动。隔振系统由隔层橡胶垫块和1个内置阻尼器组成,可安装在斜拉索的锚固端。用具有初应变的单元来表征斜拉索,建立了一个简单的斜拉索-阻尼器系统分析模型,通过计算得到隔振系统下斜拉索的响应,并与设置、未设置外部被动阻尼器时的斜拉索进行了比较。对比显示,提出的斜拉索隔振系统比最优状况下的被动阻尼器减振效果要好,具有更广泛的适用性。     

斜拉桥设计阶段斜拉索雨振的估算

斜拉索雨振是斜拉桥设计中最为设计者所关心的问题之一。如果没有广泛深入的研究，仅靠一般的试验研究，要在设计阶段准确地预测雨振效应是困难的。给出一个预测斜拉索可能发生的雨振估算模型，该模型是一个基于已有研究和实测成果及最不利状态下的设计用模型。斜拉索的风荷载由修正的驰振方程给出。由该模型可估算斜拉索雨振的临界风速及振幅。估算结果依赖于斜拉索的直径、阻尼、刚度、质量以及升力系灵敏随风的攻角的变化等参数。计算时采用了由以往试验所得的升力系数。用该模型对某座实桥斜拉索雨振的估算结果与其现场实测结果的比较表明：估算结果能很好地反映实测结果。在另一座斜拉桥的设计阶段也采用了该估算模型。     

MR阻尼器对斜拉索减振控制的数值仿真

为控制斜拉索的大幅振动,在Hamilton原理基础上应用Galerkin法建立了斜拉索振动控制的计算模型。通过改进形函数,采用四阶五级RK算法对钱江三桥南岸154 m长的斜拉索进行了现场试验的数值仿真。磁流变(MR)阻尼器力学关系采用由室内试验结果回归的非线性滞回双粘性数学模型,系统等效阻尼比通过希尔伯特变换识别。分析表明:数值仿真对现场试验具有很好的指导作用,同时能进一步验证现场试验的结果。MR阻尼器作为被动控制器件时制振效果明显,与最优油阻尼器控制效果相当且控制的频域范围要比油阻尼器的广;当供电失效时也可满足斜拉索减振的要求。斜拉索的各阶共振峰频率在安装MR阻尼器后略微增大。MR阻尼器在施加一合适的电压时可以发挥最佳的制振效果。     

阻力小,气动性能稳定的斜拉索的实验研究

大距度斜拉桥中，由于下雨使斜拉索产生一种特殊的振动。近年来日本在雨振防止对策上进行了大量的研究工作，本文介绍了日本学者北条哲男等人从阻力小、气动性能的稳定的思路出发，通过１：１的斜拉索模型实验来研究防止雨振的方法。实验研究结果表明，把斜拉索表面加工成有一定形状的粗糙度后，可以较好地控制斜拉索的周边气流，起到减振作用。     

斜拉桥斜拉索减振的试验研究

采用比例模型和油阻尼器，对斜拉桥中采用油阻尼器的斜拉索的减振问题进行了试验研究。通过一系列自由振劝试验，测量了由于油阻尼器增加的索模态阻尼比，讨论了增加的模态阻尼比与阻尼器阻尼系数之间的关系。对斜拉索－－油阻尼器系统进行了谐和平面激励，考察了系统的线性和非线性动力特性。自由振动试验证实了理论预测，即当达到最大模态阻尼比时，阻尼器存在一个最佳阻尼值。自由振动试验也证明了理论结果，即由于频率避让，索垂     

斜拉桥设计阶段斜拉索雨振的估算

斜拉索雨振是斜拉桥设计中最为设计者所关心的问题之一.如果没有广泛深入的研究,仅靠一般的试验研究,要在设计阶段准确地预测雨振效应是困难的.给出一个预测斜拉索可能发生的雨振估算模型,该模型是一个基于已有研究和实测成果及最不利状态下的设计用模型.斜拉索的风荷载由修正的驰振方程给出.由该模型可估算斜拉索雨振的临界风速及振幅.估算结果依赖于斜拉索的直径、阻尼、刚度、质量以及升力系数随风的攻角的变化等参数.计算时采用了由以往试验所得的升力系数.用该模型对某座实桥斜拉索雨振的估算结果与其现场实测结果的比较表明估算结果能很好地反映实测结果.在另一座斜拉桥的设计阶段也采用了该估算模型.     

三维随机激励作用下斜拉索参数振动的有限元分析

为了解风荷载和车辆荷载作用下斜拉索的位移响应,以某双塔斜拉桥为例,建立斜拉索的有限元模型,采用时域抖振分析和车-桥耦合振动分析方法,得到风荷载和车辆荷载作用下斜拉索的索端位移激励,对斜拉索参数振动进行分析,分别讨论了不同方向索端位移激励下斜拉索的位移响应,并分析了风速及车速的影响。结果表明:风荷载引起的随机位移激励作用下,斜拉索的位移响应随风速的增加逐渐增大,但较正弦激励作用下的响应小;车辆荷载引起的随机位移激励对斜拉索中点的位移响应影响很小;顺桥向的随机位移激励对斜拉索的垂向位移响应影响较大,横桥向的随机位移激励对其影响较小。     

基于混杂系统的斜拉索振动控制参数分析

结合斜拉索振动与混杂系统特点,推导并建立斜拉索振动控制系统的MLD模型。以琼州海峡大桥中几根典型斜拉索为研究对象,利用所建立的MLD模型,对阻尼器安装在3种不同位置时的风振控制参数进行分析,研究斜拉索和阻尼器的相应变化。对建立的控制系统与传统半主动控制分段线性控制系统之间的计算效率进行对比,并分析原因。     

端部激励下斜拉索三维振动统一方程的精细推导

为了研究斜拉索在端部激励下的振动机理,考虑了斜拉索垂度、刚度、非线性、空间三维、端部位移等诸多因素,经过一系列精细推导,利用Galerkin多模态截断方法,建立了单自由度斜拉索三维振动的统一方程,并提出了斜拉索三维振动频率分量由各自方向上的固有频率和端部位移激励扰动项组成。斜拉索在考虑三维端部位移理想激励时,采用4~5阶龙格-库塔法编写了端部位移激励与斜拉索固有频率比值以1：1和2：1进行振动的MATLAB数值求解程序。研究表明：当频率比值以1：1振动时,位移响应规律性的拍频消失,转变为拍频叠合的效果,且其振动幅值在时间域上表现出高低起伏的趋势,其位移响应峰值、谷值均呈现出不断增大趋势。此外,斜拉索在端部很小的位移激励下便可产生较大的振动。当频率比值以2：1振动时,其位移响应表现出与一阶强迫共振同样的拍频特征。参数振动位移响应振幅正负值同样出现了偏差值,此条件下,微小的端部位移也能够激起较大的参数振动响应,因此参数振动同强迫振动一样不容忽视。斜拉索在端部位移作用下不仅有频率比为1：1的共振和2：1的参数共振,还发生了1：2的共振,即斜拉索在端部位移激励下具有3个主共振区,分别在频率比值为0.5,1,2周围,1：2共振产生的振幅明显小于1：1共振和2：1参数共振。     

斜拉索-阻尼器系统空间布置减振方法

针对目前长索的振动控制及斜拉索的面外振动控制减振效果不理想的现状,提出一种新的减振方法——斜拉索-阻尼器系统空间布置减振方法。该方法为每3根斜拉索1组,按三角形空间布置,两两连接阻尼器,阻尼器安装方便,可对每一根斜拉索实现任意方向上的振动控制。为验证其减振效果采用零阶优化法对斜拉索参数进行设计,并建立斜拉索-阻尼器体系算例模型,与原索模型、无索间连接的三索模型进行对比。结果表明,采用斜拉索-阻尼器系统的三索空间布置,斜拉索的振动幅度、振动频率均受到显著抑制,对斜拉索面内外振动可给予有效控制。     

基于数据驱动的斜拉索异常振动分析及预警

视频监控表明,某斜拉桥的斜拉索在2016年2月1日发生肉眼可见的异常振动。为了解异常振动发生期间,桥梁风环境及结构振动响应变化,对斜拉索异常振动期间的斜拉索、桥面和桥塔加速度、风环境进行了分析,计算获得了斜拉索振动加速度均方根、振动位移及均方根、斜拉索索力、桥梁结构模态参数,并分析了斜拉索振动与风环境的相关关系。分析结果表明,桥梁结构仍处于安全状态,并依据斜拉索振动监测数据,建议了斜拉索振动的监测预警阈值。     

斜拉索振动及振动控制应用技术

斜拉索振动影响其耐久性和安全性这一问题已得到国内桥梁界高度重视。分析斜拉索振动引起的各种危害和振动的类型及特征,并对斜拉索振动控制的方法和手段进行论述。     

斜拉桥斜拉索减振器施工技术探讨

介绍了斜拉桥斜拉索内、外减振器的施工工艺及质量控制要求,通过现场检测试验,有效地抑制了斜拉索的各种振动.     

斜拉桥斜拉索减振器施工技术探讨

介绍了斜拉桥斜拉索内、外减振器的施工工艺及质量控制要求,通过现场检测试验,有效地抑制了斜拉索的各种振动.     

沪苏通长江公铁大桥主航道桥斜拉索振动控制技术

沪苏通长江公铁大桥主航道桥为主跨1 092m的公铁两用钢桁梁斜拉桥,斜拉索最长达576.193m、重达83.5t。针对该桥斜拉索超长、超重的特点,施工期和运营期分别采用临时阻尼减振装置和永久附加阻尼减振装置来抑制斜拉索振动。施工期斜拉索临时阻尼减振装置通过在传统钢丝绳措施上串联1个阻尼模块,适应不同施工阶段斜拉索的状态变化,并控制斜拉索施工期的振动。运营期采用新型电涡流杠杆质量阻尼器(ELMD),利用电涡流阻尼器控制斜拉索面内振动、油阻尼器控制斜拉索面外振动,并进行实桥试验验证。结果表明:斜拉索的阻尼对数衰减率达7%,满足斜拉索阻尼减振要求;ELMD阻尼器安装后,风荷载激励下的振幅从2.15g降低至0.04g,共振主频消失、减振效果明显。