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...     

高阻尼橡胶耗能性能研究

采用液压伺服作动器、自动数据采集仪和自制剪力架对高阻尼橡胶试件进行了纯剪切试验,分析了高阻尼橡胶特征参数与激励频率、剪应变幅值、粘弹性层厚度、剪切面形状的关系,认为对高阻尼橡胶阻尼器的等价刚度和等价阻尼比计算式中应考虑激励频率和剪应变的影响。运用地震动力分析程序计算了其应用在桥梁上的减震效果,结果表明:高阻尼橡胶的应用可以使桥梁的减震效果提高30%以上。     

基于动力刚度法与粒子群优化算法的拉索参数识别

拉索一般设置有一个或多个中间支承,其振动频率与索力对应关系不甚明确,基于动力刚度法与粒子群算法,对带有多个中间支承的拉索进行参数识别。将拉索视为无限自由度体系,导出精确的单元动力刚度矩阵,通过集成及求解得到总体动力刚度矩阵和频率方程,引入Wittrick-Williams算法求解拉索振动频率;根据拉索振动频率拟合的参数识别方法,将之转化为一优化问题,采用带变异算子的粒子群优化算法进行拉索参数识别。通过有限元仿真分析对带有两个中间弹性支承的两端固结拉索进行了算法的验证,并选取一座实桥的3根两端设置高阻尼橡胶减振器的典型拉索进行了参数识别。研究表明,对具复杂边界条件拉索,基于动力刚度法与粒子群优化算法的参数识别方法能够获得较好的索力测试精度。     

温拌橡胶沥青混合料双面剪切疲劳试验研究

通过采用Abaqus有限元软件,建立力学分析模型,模拟沥青混合料小梁试件在双面剪切破坏过程中的受力状态。通过对沥青混合料小梁试件数值模拟,分析沥青混合料小梁试件在双面剪切受力状态下其内部的应力应变分布规律。并根据模型选择应力加载方式控制试验参数,采用自制双面剪切试验夹具,利用应力控制的方式进行双面剪切试验,研究沥青混合料的疲劳性能。通过双面剪切疲劳性能试验得到温拌橡胶沥青、橡胶沥青和SBS改性沥青的疲劳性能,分析温拌剂和橡胶粉对沥青混合料疲劳寿命的影响。     

车辆单筒充气磁流变减振器的阻尼力影响因素及灵敏度分析

介绍了一种车辆单筒充气磁流变减振器的结构和工作原理.利用该减振器阻尼力数学模型仿真分析了剪切屈服应力、体积补偿压力、磁流变液零磁场粘度、活塞有效长度、阻尼通道间隙和活塞半径等参数对阻尼力的影响规律,利用相对灵敏度分析法比较了各参数对阻尼力的影响权重.结果表明,活塞半径灵敏度和权重最大,对阻尼力影响最大;而体积补偿压力灵敏度和权重最小,对阻尼力影响最小.     

筒式液阻减振器工作特性的实验研究

作者制备了一种单筒式减振器实验样品,利用专用振动实验台对其外特性和内特性进行了测试和分析。比较了低速工作条件下油液阻尼力、补偿阻力和摩擦阻力等之间的关系。考察了不同激振频率和幅值条件下减振器工作特性的不同特征及原因,探讨了油液工作温度以及橡胶衬套等的影响。建立了简化的减振器力学模型,据此分析了等效阻尼系数、等效刚度、激振频率、振幅等参数对减振器阻力幅值和滞后角的影响,解释了实验测试中的现象。     

桥梁板式橡胶支座与粘滞阻尼器组合使用的减震性能研究

在分析几种减隔震装置的减震耗能机理的基础上,提出了板式橡胶支座与粘滞阻尼器组合使用的减震措施,并利用非线性时程地震反应分析方法,对这种组合装置的减震性能进行了研究。为了研究阻尼系数、阻尼指数和周期对减隔震桥梁地震反应的影响,作了大量的参数分析,给出了参数的合理取值范围。研究结果表明,组合使用板式橡胶支座和粘滞阻尼器,既能减小结构地震力,又能有效地控制梁体位移及墩、梁相对位移。     

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。     

斜拉桥索力监测技术研究与应用

通过对斜拉桥索力监测技术研究成果及工程经验的回顾和总结,研究了目前常用的索力量测方法(即振动频率量测法)的使用范围及带减振器拉索索力量测的缺陷,分析了带橡胶组合减振器拉索的构造特点及力学特性,建立了带橡胶组合减振器拉索的动力学模型,根据能量原理,推导出考虑减振器影响的索力计算公式,并在青岛丹山斜拉桥进行了应用,取得了预期的效果,为同类桥梁的施工控制与运营管理,特别是为带橡胶组合减振器拉索索力监测提供了理论依据与技术保障。     

斜拉桥斜拉索永磁电涡流杠杆质量阻尼减振技术

为了解决恶劣环境下大跨径斜拉桥斜拉索振动控制问题,提出了永磁电涡流杠杆质量减振器(ELMD)减振技术。基于ELMD的构造特性及减振机理,推导了ELMD导体盘单体的旋转阻尼系数及系统的等效阻尼参数,以中朝鸭绿江界河公路大桥为背景,计算了安装该阻尼器后的斜拉索的阻尼特性,并进行了实桥振动控制性能测试。结果表明,安装ELMD后,斜拉索的振动衰减明显;ELMD阻尼器能够满足该桥斜拉索的阻尼减振要求。ELMD阻尼减振技术可有效解决恶劣环境下大跨度斜拉桥斜拉索振动控制问题。     

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。     

磁流变阻尼器在洪山大桥拉索减振中的应用

介绍了一种新型磁流变（MR）阻尼器——永磁调节装配式磁流变阻尼器在长沙洪山大桥拉索减振的应用及试验研究情况，得到了安装阻尼器前后拉索的动力特性，结果表明这种新型磁流变阻尼器能有效地提高拉索的模态阻尼比，抑制拉索的大幅振动。由于该阻尼器无需供电，装配简单，维修方便，与其他的磁流变阻尼器相比，具有较高的推广应用价值。     

永磁调节式磁流变阻尼器在浏阳河大桥的应用

永磁调节式磁流变阻尼器具有不需电源和阻尼力可调的优点。该文通过试验研究了该磁流变阻尼器的力学性能,针对长沙浏阳河大桥拉索振动问题,提出了永磁调节式磁流变阻尼器拉索减振方案。现场减振试验和实际应用结果表明,该阻尼器具有很好的减振效果。     

Dynamic behaviour of a high-speed train hydraulic yaw damper

This paper focuses on revealing the dynamic behaviour of a hydraulic yaw damper under very small excitation conditions. First, the measured yaw damper movement is presented when a train experiences unstable motions. It shows that the yaw damper is characterized by very small harmonic movement between 0.5 and 2?mm. Following this, a simplified physical model of the yaw damper is developed which has the ability to reproduce its dynamic performance in the range of operating conditions, and then suitably validated with experimental results. At last, the dynamic behaviour of the yaw damper under very small amplitudes is investigated by comparing with its static behaviour, and the dynamic stiffness and damping in terms of key parameters are studied. It is concluded that there is a great difference in the damper performance between dynamic and static conditions which is caused by the internal damper flexibility under small amplitudes. The percentage of entrapped air in oil, rubber attachment stiffness, and leakage flow have a great effect on the dynamic behaviour of the yaw damper related to the dynamic stiffness and damping. The effect is even more remarkable for smaller amplitudes regarding the dissolved air in oil. Oil leakage has a greater impact on dynamic damping than dynamic stiffness. The series stiffness of the yaw damper is mainly provided by the spring effect of the oil when the rubber attachment stiffness reached a certain limit, and an additional increase in rubber attachment stiffness becomes useless to further enhance the overall stiffness of the damper.     

应用油阻尼器的斜拉索实索减振试验研究

应用一种国产油阻尼器进行了斜拉索实索减振试验研究。通过自由振动衰减曲线计算得到了拉索-油阻尼器系统前3阶模态的对数衰减率值。试验结果表明拉索的内阻尼很小,对数衰减率均值小于0.005,频率值则与理论计算值很接近。安装油阻尼器后拉索前3阶模态的对数衰减率均值达到了0.03以上,表明油阻尼器可有效抑制拉索的振动,拉索的频率在安装阻尼器后稍有增大。试验实测得到连接油阻尼器后拉索的对数衰减率值要小于理论计算值,导致这一差异的原因是由于阻尼器支架连接刚度、阻尼器连接件空隙的影响。因此,必须对拉索减振工程中阻尼器支架和连接件的设计安装予以重视。     

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     

桥梁板式橡胶支座与粘滞阻尼器组合使用的减震性能研究

在分析几种减隔震装置的减震耗能机理的基础上．提出了粘滞阻尼器与板式橡胶支座组合使用的减震措施,并利用非线性时程地震反应分析方法。对这种组合装置的减震性能进行了研究。为了研究阻尼系数、阻尼指数和周期对减隔震桥梁地震反应的影响。本文做了大量的参数分析。研究结果表明．组合使用板式橡胶支座和粘滞阻尼器,既能显著地减小结构地震力。又能有效地控制梁体位移及墩、梁相对位移。     

斜拉桥拉索减振阻尼器对拉索索力测量的影响研究

针对采用频率法测量拉索索力时拉索外加阻尼器对索力测量精度影响的问题,提出了考虑拉索垂度的拉索-阻尼器系统模态频率的分析方法,研究了阻尼器安装的相对高度、拉索的计算长度、阻尼系数等对拉索模态频率的影响程度和规律,获得了消除拉索减振阻尼器对索力测量精度影响的办法。研究表明,外加阻尼器对拉索低阶模态频率影响很大,采用高阶模态频率测量拉索索力时,索力测量能获得很好的精度。随着拉索-阻尼器系统相对安装长度和阻尼系数的增大,阻尼器对拉索模态频率的影响也越大,当阻尼系数增加到一定程度后,拉索的高阶模态频率基本与阻尼系数无穷大时的频率接近,阻尼器相当于固定支撑。以岳阳洞庭湖大桥A11号拉索为例,验证了该方法合理可行。     

桥梁减隔震设计与新型减隔震装置

结构减隔震设计通过在结构的适当位置布置减隔震装置,达到延长结构自振周期和耗散地震能量的目的。此时,主要的结构构件在罕遇地震作用下仍工作在弹性范围内。因此,结构减隔震设计方法可同时具备安全、经济、适用、易维护等多重优点,是最理想的抗震设计方法。以减隔震设计理论为技术支撑,多种新型抗震装置被开发出来,如高阻尼橡胶支座、滞后型阻尼器、液压阻尼器、电磁阻尼器等。文章论述了各种减隔震装置的基本理论及使用案例,有助于工程师进行抗震设计及减隔震产品的选择。