大跨度斜拉桥施工期斜拉索减振技术研究及应用

针对大跨度斜拉桥施工期间斜拉索减振的特定要求,研发一种由钢丝绳与剪切型高阻尼橡胶阻尼装置串联组成的斜拉索临时阻尼器。首先基于Kelvin模型理论推导了斜拉索-临时阻尼器的振动方程,利用复模态分解得到斜拉索的对数衰减率;然后通过高阻尼橡胶阻尼装置的性能试验、斜拉索-临时阻尼器振动系统的数值模拟以及实桥测试,开展临时阻尼器减振性能研究。结果表明:橡胶阻尼装置的储能刚度和附加阻尼系数随减振橡胶剪切面积的增加而增大;实桥试验索减振效果较好,设计的临时阻尼器可以有效抑制施工期间斜拉索的振动,且安装拆卸方便;在平潭海峡公铁大桥的应用过程中,斜拉索-临时阻尼器系统的对数衰减率达到3%以上,减振效果良好;该阻尼器作为大跨度斜拉桥施工期斜拉索临时减振装置,具有良好的推广和使用价值。     

斜拉桥拉索磁流变阻尼器减振技术研究

采用数值仿真和现场试验对磁流变阻尼器的减振性能进行了研究。数值仿真计算评估了磁流变阻尼器安装高度、外部激励、阻尼器输入电压等参数对拉索系统模态阻尼比的影响 ,结果表明磁流变阻尼器具有良好的阻尼可调特性 ,调节阻尼器的输入电压可以获得拉索系统的最佳模态阻尼比 ;现场试验表明 ,安装该阻尼器后 ,拉索系统的模态阻尼比提高 3～ 6倍 ,并存在一优化电压 ,在该电压下模态阻尼比达到最大 ;实际风雨振时的现场观测结果显示 ,磁流变阻尼器具有很好的减振效果 ;拉索磁流变阻尼器减振技术已在岳阳洞庭湖大桥全桥实施 ,解决了该桥的风雨振问题     

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...     

复合材料减振强化板的阻尼性能分析

玻璃纤维增强复合材料减振强化板具有拉伸强度高、弹性系数大、刚度佳和吸收冲击能量大等特点,已经被广泛地应用于多个领域.文章综合分析了E玻璃纤维体积分数与铺层角度对复合材料减振强化板阻尼的影响.试验结果表明:通过增大纤维铺层角度和降低玻璃纤维体积分数,可以增强复合材料减振强化板的阻尼能力.     

黏滞惯性质量阻尼器对斜拉索减振效果的数值分析

随着斜拉桥跨度的增大，斜拉索长度也越长，会同时存在发生风雨激振和涡激共振的可能性。风雨激振参与模态主要为低阶，涡激共振参与模态为高阶，这给斜拉索减振阻尼器的设计带来了新的挑战。采用数值方法，研究了黏滞惯性质量阻尼器（Viscous Inertial Mass Damper，VIMD）的斜拉索减振效果。首先，将斜拉索简化为张紧弦，建立了斜拉索-VIMD系统的运动微分方程，采用有限差分方法对方程进行数值求解。然后，以苏通大桥A30号斜拉索为工程背景，研究了各参数对该系统模态阻尼比的影响。最后，研究了阻尼器支架刚度对斜拉索-VIMD系统减振效果的影响，并将数值解与近似解析解进行对比。研究结果表明：在传统的黏滞阻尼器中并联惯性质量单元，可显著提高斜拉索的模态阻尼比，非常有利于减振；斜拉索-VIMD系统各阶模态的量纲为1的阻尼比曲线不重合，这与传统的斜拉索-VD（Viscous Damper）系统不同；斜拉索-VIMD系统的模态阻尼比随支架刚度的减小而急剧减小。     

大跨度悬索桥长吊索宽频调谐阻尼减振技术研究

为实现大跨度悬索桥长吊索宽频(0～30 Hz)阻尼减振,以广西龙门大桥为背景,对该桥50 m以上长吊索宽频减振技术进行研究。考虑该桥长吊索原刚性减振架方案无法有效控制多根吊索同相位振动,且不能为吊索提供结构阻尼,根据理论分析和参数优化,提出采用3个小阻尼比(阻尼比为2%)、小质量比(质量比为0.10%)调谐质量阻尼器(TMD)和6个大阻尼比(阻尼比为10%)、大质量比(质量比为0.50%)TMD协同作用实现吊索0～30 Hz全模态阻尼减振目标,选用质量和刚度分布具有各向同性、控制频率和自身阻尼比便于调节的摆锤式调谐质量阻尼器(PTMD)进行减振设计,并进行有限元模拟和模型试验以验证可行性。结果表明：多个PTMD协同控制可实现吊索的宽频阻尼减振,其各向同性特征可实现吊索多向振动控制;建议龙门大桥采用在加强原有刚性减振架的基础上,将多个PTMD按振型参与最大原则离散布置在刚性减振架上,集成刚性减振架刚性连接和PTMD调谐减振功能,实现该桥长吊索宽频阻尼减振。     

基于HyperMesh的重型卡车车门优化

本文以某重型卡车车门为研究对象,在CATIA中建立车门的三维模型,导入HyperMesh中进行模型的简化和网格划分,在自由状态下对车门进行模态分析,对车门进行扭转刚度与下垂刚度等分析。并利用HyperMesh对车门结构进行参数修改和设计,以一阶固有频率为优化目标,以四种工况下的扭转刚度为约束,在车门质量不过度增大的情况下,提高扭转刚度及一阶频率。经过比较分析,得出改进方案,并计算分析了改进后车门的模态特性,为车门的改进设计提供了理论依据。     

矿粉沥青胶浆交互作用的参数研究

针对沥青胶浆中沥青与填料之间的交互作用问题,分别制备填料体积分数为0.25、0.30、0.35、0.40、0.45的70~#沥青胶浆,论述沥青胶浆界面交互参数的计算理论;采用动态剪切流变仪测试不同温度和不同频率下的沥青及沥青胶浆的复数模量值。结果表明:填料体积分数相同时,在低温情况下,界面交互参数随荷载频率的增加而减小;在高温情况下,界面交互参数随荷载频率的增加而增大;体积分数为0.25时,沥青胶浆界面交互参数最大。     

含水率和法向循环荷载对残积土剪切特性的影响

为了研究花岗岩残积土的静、动力剪切特性，利用大型直剪仪进行了一系列法向恒荷载和法向循环荷载作用下的直剪试验，采用了不同的含水率(13%、17%、21%、25%)、振幅(5、10、20、30 kPa)、法向加载频率(0.5、1、2 Hz)和初始法向应力(50、75、100 kPa),研究了残积土的剪应力、体积变形、强度参数和微观结构的变化规律。试验结果表明：在单调直剪和法向循环荷载作用下的直剪试验中，随着含水率的升高，土体由剪切软化变为剪切硬化，黏聚力先增大后减小，内摩擦角逐渐减小；在法向循环荷载作用下的直剪试验中，土体上、下剪切强度均随着含水率的升高先增大后减小，当含水率为17%时达到最大。相比于单调直剪试验，法向循环应力削弱了土体剪切强度，且含水率越低，强度比越小，法向循环应力对土体强度的不利影响越大；剪应力和法向位移随法向应力发生周期性波动，且剪应力和法向应力间存在相位差；土体剪切强度和法向位移随着振幅的增加先增大后减小，且振幅越大，剪应力幅值越大；法向加载频率越高，土体剪切强度越小，体积剪缩量越大。     

某商用轻卡车门力学性能仿真研究

基于有限元法,采用ABAQUS软件,对某商用轻卡车门系统进行了CAE模态、刚度和强度分析,分析结果显示,车门前二阶模态避开了发动机怠速频率,车门刚度和强度满足设计目标,综合评估该商用轻卡车门力学性能满足要求。     

洞庭湖大桥风雨振减振试验研究

介绍了在湖南洞庭湖大桥上应用磁流变阻尼器进行拉索减振的试验情况，得到了安装阻尼器前后拉索系统的动力特性。试验结果显示系统的模态阻尼比在安装磁流变阻尼器后有大幅增长，具有良好的减振效果。实测的加速度响应也证明了磁流变阻尼器是拉索减振的有效手段。     

阻尼材料减振性能的分析与研究

介绍了薄板阻尼样件减振性能的测试方法;通过对钢板、普通阻尼材料和约束阻尼材料进行台架测试,并采用半功率带宽方法计算、对比不同材料的损耗因子参数来评价材料的减振性能。结果表明,约束阻尼材料在0 500 Hz范围内的减振性能优于普通阻尼材料的减振性能;提出了根据模态应变能分析布置阻尼材料的方法,通过在车身板件振动能量集中区域布置阻尼材料,达到车身NVH性能前期设计和控制的目的。     

车门内板厚度对车门模态的影响分析

为了分析汽车车门的安全性能,提高乘车舒适性,实现车门轻量化,研究车门内板厚度对车门模态的影响。以某汽车前门为研究对象,在有限元分析软件中建立车门的有限元模型,进行汽车车门模态仿真分析,建立内板厚度不同的车门模型,根据内板厚度,划分为5种工况,分别进行模态仿真分析。结果表明,随着内板厚度增加,车门固有频率逐渐增大,车门模态振型规律性变化,对车门安全性、乘车舒适性和汽车轻量化研究具有指导意义。     

电动轮减振系统设计及参数优化研究

为降低电动轮对车辆垂向振动性能的负面效应,提高车辆行驶平顺性和安全性,将轮毂电机视为动力减振器,设计了车身减振型、车轮减振型和综合减振型等不同减振方案,采用粒子群优化算法对各方案中减振系统的弹簧刚度、阻尼进行优化,并利用随机路面和脉冲路面激励验证不同方案的减振效果。结果表明,经过参数优化的几种减振方案均可有效减小车轮和整车的垂向振动,优化车辆行驶平顺性,其中,轮毂电机同时与车身、车轴相连的综合减振型方案减振效果最佳。     

剪切速率对心墙料应力-应变-强度特性影响

以两河口砾石土心墙料为对象,开展剪切速率对其力学性状影响的三轴固结排水试验研究,分析不同速率下应力-应变-强度特性的变化规律,并建立了强度参数随剪切速率变化的力学模型。发现砾石土在小围压下极易发生应变软化现象;对于同一围压不同剪切速率下,剪切强度随剪切速率的增大而增大;随着剪切速率的不断增大,强度参数有逐渐增大的趋势,最终趋于稳定。     

摆式碰撞双重调谐质量阻尼器减振性能研究

柔性高耸桥塔具有刚度低、阻尼小等特点，极易在强风以及地震等动力荷载下产生大幅振动。摆式调谐质量阻尼器(Pendulum Tuned Mass Damper，简称摆式TMD)是目前常用的高耸结构被动控制方法，但其具有参数敏感、控制频域窄、阻尼实现手段复杂等突出缺点。为此，提出了一种摆式碰撞双重调谐质量阻尼器(Pendulum Pounding Double Tuned Mass Damper，简称PPDTMD)，该阻尼器具有双重调频能力，既提高了其减振性能，也解决了传统摆式TMD需要外接阻尼元件和碰撞式TMD噪声问题。建立了多自由度结构与摆式碰撞双重调谐质量阻尼器耦合系统的运动方程，通过参数搜索方法确定了其最优设计参数，拟合得到简化设计公式，对比了PPDTMD与传统摆式TMD的减振效果。以某自立桥塔为研究对象，分别研究了在涡振、地震、强风荷载作用下PPDTMD的抑振性能。研究结果表明:PPDTMD具有双重调谐特性，减振性能显著提升，当质量比为4%时，PPDTMD相对于理想摆式TMD、实际摆式TMD的动力放大系数峰值分别下降了11%和46%;在PPDTMD控制下，自立桥塔涡激共振(简谐激励)作用下的塔顶位移响应幅值减振率为71.9%；Kobe波作用下的塔顶位移峰值及均方值减振率分别为34.7%和60.2%；抖振力作用下的塔顶位移峰值及均方值减振率分别为26.9%和43.5%;不同动力荷载下PPDTMD的减振性能均优于传统摆式TMD。     

斜拉索阻尼器减振效果检测技术研究

斜拉索由于其质量轻、阻尼小,极易在外界激励下产生各种振动,在拉索锚固端附近安装阻尼器以提高拉索的模态阻尼是目前使用最广泛的减振方法,因此阻尼器减振效果的检测评定对于保证桥梁运营安全非常重要。基于DASP系列软件平台测试了拉索阻尼,利用人工激振拉索至一定振幅后再测得的振动衰减的位移时程曲线,计算了拉索前三阶模态阻尼,该方法简单可靠,可以用来进行拉索减振器的功能评定。     

夹胶减振钢板电阻点焊试验研究

热可塑非导电型减振钢板的焊接是通过电流在工件上构成回路时，利用其产生的电阻热将减振胶熔化后进行的。分别采用不同的规范参数进行单点、连续点焊试验，对试验中影响焊接质量的因素加以分析，并提出解决方法。     

高分子夹层阻尼减振钢板的性能特点及应用分析

高分子夹层阻尼减振钢板具有优越的隔吸声及阻尼减振性能,它利用了夹层材料的粘弹性特征来实现对噪声及振动的阻尼作用。该材料不仅能够有效提高汽车的NVH性能,还有降低质量,减少能源消耗的作用。其应用技术相对成熟,成本增长有限。通过大量实验验证了板材的宏观力学性能、夹心层强度和阻尼性能,以及零部件的模态分析、频率阻尼及隔声性能。模态分析证实频响函数大于60 Hz以上的幅值明显减小;在1 600 Hz中心频率段,隔声量提高1 d B;在2 000 Hz中心频率段隔声量可提高10 db。高分子夹层阻尼减振钢板显示了良好隔吸声性能,未来将作为优良的NVH材料广泛在汽车上应用。     

悬索桥吊索高阶涡激振动及摆锤式MTMD减振技术研究

为了解大跨度悬索桥吊索出现的大幅高频振动现象,并进行减振,以国内某主跨1688 m的悬索桥为背景(最长吊索长184.6 m),基于理论方法和施工期吊索大幅高频振动实测结果,分析吊索的振动类型及参数(频率、阻尼比);提出一种摆锤式多重调谐质量阻尼器(MTMD,其由一定形状的锤头提供质量参数,由钢绞线提供刚度及阻尼参数),采用有限元和室内试验的方法,分析其振动特性,并进行实桥验证。结果表明:该桥吊索振动频率范围为5~25 Hz,阻尼比低,单个吊点的多根吊索易发生同相位的高阶涡激振动;摆锤式MTMD单个锤头具有2个控制主频,自身阻尼比约10%,具有位移放大作用,对高频振动的响应灵敏,在很宽的频率范围内具有很好的减振性能;摆锤式MTMD可有效增加吊索自身阻尼比,控制吊索高阶涡激振动,实测减振效果达到90%以上,具有很好的实用性。