索承重大跨桥梁拉索的振动控制装置种类与性能

拉索是索承重大跨桥梁的重要承力部件;由于拉索质量轻,柔度大,阻尼小,在风的激励下,会发生强烈的振动,其中最为剧烈的是拉索的风雨激振.对此,结构工程师采取了各种措施来控制拉索的风致振动.迄今为止,在拉索上附加耗能减振装置仍然是索承重大跨桥梁拉索振动控制的主要手段.就目前国内外索承重大跨桥梁拉索的振动控制装置种类与性能进行比较和分析,指出它们的优缺点;并展望未来拉索振动的半主动控制和主动控制装置.     

面向拉索智能维养的斜拉桥拉索基频的实时预测模型

对于大跨斜拉桥而言，拉索基频是拉索工作状态的重要体现，并且对整桥工作性能有重要影响，拉索基频监测是桥梁结构健康监测的极重要环节。斜拉桥温度场的变化将带来拉索基频的改变，斜拉桥温度数据与拉索基频有显著相关性。既有研究仅利用主梁温度搭建的拉索基频一元线性回归模型的误差较大，无法满足工程需求。本研究以某大跨斜拉桥为背景，在主梁平均温度基础上进行拓展，增加主梁竖向温差与索塔温度，运用属于机器学习的LSTM长短时记忆网络搭建模型，获得了极高的输出精度；然后采用主跨跨中和边跨跨中的拉索传感器进行了验证，为该桥斜拉索智能维养提供了重要依据。     

跨径的增加对缆索承重桥梁颤振分析方法的影响

针对斜拉桥跨径突破1000m，悬索桥跨径达到2000～3000m，缆索承重桥梁的颤振特性发生的变化，着重讨论了斜拉索或吊索自身振动对颤振特性的影响以及现有分析方法的不适用性，提出了相应的分析方法调整对策。认为跨径突破后，斜拉索或吊索自身振动的影响必须考虑，而且求解特征方程时，必须使用全模态的方法才能计入索自身振动的影响；采用多链杆单元模型或构造新的广义自由度单元模型可以反映索自身的振型；使用全模态方法求解特征方程时，计算方法需要作适当的处理，才能使搜索到的特征值包含颤振模态。     

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。     

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。     

不同斜拉索模型对多塔斜拉桥力学性能的影响

斜拉索由于其轻、柔的特点,经常在外部环境的影响下产生较大的振动,从而对桥梁的力学性能产生影响。以赤石大桥为工程背景,采用不同的斜拉索单元建立了不同的四塔斜拉桥整桥有限元模型,对桥梁的变形、频率、模态等力学性能进行了系统地研究。采用弦振动理论计算出了斜拉索的自振频率与ANSYS算出的索单独振动的频率进行了对比。结果表明,斜拉索采用BEAM3或者LINK1单元时计算出的索单独振动的频率与弦振动理论算出的频率吻合得非常好,短索所得计算结果相对于长索误差稍大。     

斜拉索刚性杠杆质量减振装置研究

斜拉索易在外荷载作用下发生大幅振动,影响桥梁运营状态及使用寿命.为有效抑制斜拉索振动,采用杠杆放大原理.综合粘弹性减振,研制出一种新型的斜拉索减振装置-刚性杠杆质量减振器.通过研究其构造和减振原理,建立拉索一减振器数值理论模型,对减振效果进行数值计算及实桥试验.理论结果及实桥试验表明,该装置具有较高的减振效果,适用于大...     

CFRP拉索的非线性参数振动特性

建立了CFRP拉索的非线性参数振动模型，该模型考虑了拉索同时受梁端和塔端激励的状况，并考虑了索的垂度、大位移等引起的几何非线性；利用该模型，对相同条件下的CFRP拉索和钢拉索，采用数值方法分析了频率匹配比、拉索静拉力、激励幅值以及阻尼等因素对拉索参数振动特性的影响。研究结果表明，拉索振动的拍频、幅值与上述因素均有关，且CFRP拉索在参数振动发生几率、参数振动响应等方面优于钢拉索。     

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...     

宽幅矮塔斜拉桥线形控制关键因素分析

为确定宽幅矮塔斜拉桥影响主梁线形的关键因素，以东苕溪大桥主桥为研究对象，采用Midas Civil建立结构有限元分析模型，以结构设计参数建立桥梁基准状态模型，研究影响成桥线形的重要元素，以其引起的主梁成桥线形变化程度确定关键影响因素。(1)拉索张拉力影响主要发生在有索区，且对中跨有索区的影响略强于边跨；梁段自重影响最大处位于边跨跨中和中跨四分点附近，边跨和中跨大致相同；影响较大，为强烈影响因素。(2)主梁预应力对边跨线形有一定影响，混凝土弹性模量的影响在边跨和中跨中部位置较为明显，桥面铺装的影响主要表现在中跨，在中跨跨中位置呈现最大值；为主要影响因素。(3)梯度温差、拉索弹性模量、拉索定位、整体温差及索塔偏位影响极小，基本可以忽略。     

基于线形识别的索力测量方法影响因素研究

拉索是索承重桥梁重要的传力构件，其受力状态是反映桥梁健康状态的重要指标，准确测量拉索的索力对保障桥梁结构的安全至关重要。结合数字图像处理技术和拉索计算理论，提出了一种基于线形识别的索力测量方法，可实现非接触式无损测量，设备简单，操作方便，效率高。通过高精度的图像采集及数字图像处理技术进行拉索线形的识别与提取，获取拉索有限空间点的几何坐标，再基于悬链线理论和过“三定点”的精确线形数值计算方法，即可快速计算出索力。通过缩尺模型试验验证了该方法可适用于不同长度、不同直径、不同倾角的索力测量，测量误差为2%～5%。采用数值仿真的方法，探究了温度变化、拉索弯曲刚度、减振装置等单一因素变化对索力测量精度的影响规律，并基于模型试验，剖析了图像采集角度及采集距离对测量精度的影响。结果表明：拉索的弯曲刚度、边界条件对短索测量精度的影响较大，拉索温度的变化对测量精度影响较小，减振装置对测量精度的影响随减振装置刚度提高而增大，拉索图像正面平拍和近距离采集可提高方法的精度；基于以上分析，建立了考虑弯曲刚度和减振装置影响的索力修正方法，修正后索力误差为1%～2%。     

桥梁斜拉索防护用涂料及涂装工艺研究

斜拉索作为斜拉桥的主要承重部分,其聚乙烯护套常常产生不同程度的老化、开裂和破损现象,使护套内的钢丝束发生锈蚀、断丝等。基于桥梁斜拉索腐蚀原因和目前我国斜拉索防腐技术、聚乙烯护套的涂装性能和涂装环境分析,探讨斜拉索聚乙烯护套防护用氟碳涂料及其配套的涂装工艺,为桥梁斜拉索的防护提供参考。     

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。     

风、列车作用下大跨度斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥在随机风、列车动力作用下索-梁相关振动导致的拉索振动状态,开发三维空间非线性有限元动力计算程序、列车动力学模型、风场模拟算法,以实际斜拉桥为研究对象,建立全桥三维有限元计算模型进行详细的计算分析。首先,分别使用拉索不分段与分段的全桥模型进行模态计算,讨论拉索局部振动特性与全桥振动特性之间的关系。然后,计算在简谐外激励作用下斜拉桥全桥的非线性振动时程,对比单根拉索在端部位移激励下的非线性振动特性与全桥结构中拉索发生大幅索-梁相关振动之间的差别,依据非线性振动理论,讨论实际斜拉桥中拉索发生索-梁相关振动的共振条件。最后,使用拉索分段的斜拉桥全桥模型,研究在三维空间中,风场动力作用、列车动力作用、风-列车-桥梁耦合动力作用在各个工况下对斜拉桥全桥索-梁相关振动的影响。研究结果表明：对于大跨度铁路斜拉桥,在实际日常运营状态下,风和列车的作用不会使结构进入非线性振动状态;单独的风或列车动力作用不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件;风-列车-桥梁耦合动力作用下拉索振动相对单独的风、列车作用更为明显,但也不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件。     

大跨径斜拉桥拉索致振原因与减振装置探讨

大跨度斜拉桥长拉索的长细比较大、自身阻尼较小，容易在周围环境激励下产生大幅振动，对斜拉桥的安全营运构成威胁。本就目前存在的大跨径斜拉桥拉索的振动原因和各国采取的减振装置的特点作简要介绍，并以武汉白沙洲大桥采用的粘性剪切型阻尼器进行拉索振动控制为例，说明阻尼器减振装置在实桥上的应用。     

斜拉桥设计中拉索抗风问题研究综述

随着大跨斜拉桥的频繁建造,斜拉索抗风问题日益突出。大跨斜拉桥中系统进行拉索抗风研究的工程实例较少,研究中尚有许多需要解决的问题。该文归纳总结了斜拉索的风振控制、风阻系数,并提出了抗风研究展望,可供斜拉桥设计者和斜拉索抗风研究者参考。     

大跨拱桥施工阶段索-拱组合结构的自振特性分析

缆索吊装法是大跨拱桥施工的一种重要施工方法,施工阶段由支撑扣索与拱节段形成的临时索-拱组合结构在复杂环境下的动力问题值得关注。该文以贵州大小井大桥节段吊装过程为工程依托,分析归纳索-拱结构模态以及对应频率的分布特征。分析了拉索抗拉刚度、主拱抗弯刚度和边界条件对结构模态分布的影响。结果表明:索-拱结构同时存在索的局部振动模态和结构的整体振动模态;随着吊装节段的增加,结构将更容易出现整体振动;主拱抗弯刚度和边界条件对结构整体振动模态分布具有重要影响,拉索抗拉刚度对结构整体振动模态没有影响。     

减震器对斜拉索索力检测的影响

振动法是斜拉桥索力测试的常用方法之一,但其测试精度会受到拉索边界条件、测试温度、拉索长度等因素影响.该文采用振动法测试索力方法,探讨了索跨内拉索弹性支撑对拉索索力测试的影响,并通过实例证明采用振动法测试拉索索力时,计算索力必须合理地考虑拉索跨内弹性支撑的影响,否则测试结果将是不可靠的.     

大跨斜拉桥用抑振装置——磁流变液阻尼器

美国北卡罗来纳州Lord公司与香港理工大学联合开发一种大跨斜拉桥斜拉索用抑振装置——半主动、智能型磁流变液阻尼器（Semiactive，Smart Magnetorheological Fluid Damper）。这种阻尼器可持续不断地感应单根斜拉索振动，消除破坏性振动能量，并因其具有智能的特点，还可构成大桥结构监控系统的一个部分。世界上跨径最大的斜拉桥——江苏苏通大桥（主跨1088m）将首次试用这种阻尼器。     

大跨斜拉桥用抑振装置一磁流变液阻尼器

美国北卡罗来纳州Lord公司与香港理工大学联合开发一种大跨斜拉桥斜拉索用抑振装置一半主动、智能型磁流变液阻尼器(Semiactive，Smart Magnetorheological Fluid Damper)。这种阻尼器可持续不断地感应单根斜拉索振动，消除破坏性振动能量，并因其具有智能的特点，还可构成大桥结构监控系统的一个部分。世界上跨径最大的斜拉桥一中国江苏苏通大桥(主跨1088m)将首次试用这种阻尼器。