斜拉索阻尼器非線性參數(shù)優(yōu)化與實索減振試驗研究.pdf

1、斜拉橋由于經(jīng)濟美觀在世界各地得到廣泛建造.作為斜拉橋主要承重構(gòu)件的斜拉索,由于其質(zhì)量輕、柔度大、阻尼低,極易在外界激勵下產(chǎn)生各種類型的拉索振動.為抑制拉索的大幅振動,在靠近拉索錨固端安裝阻尼器以提高拉索模態(tài)阻尼是最有效、也是使用最廣泛的減振方法.本文首先介紹了拉索的各種振動機理,包括渦激振動、馳振、尾流馳振、風(fēng)雨激振和參數(shù)振動,并詳細(xì)總結(jié)了風(fēng)雨激振的發(fā)生條件和對參數(shù)振動的理論分析.其次介紹了目前常用的拉索減振措施,著重介紹了減振阻尼器措

2、施(包括高阻尼橡膠阻尼器、油阻尼器、粘性剪切阻尼器、磁力阻尼器、摩擦型阻尼器和磁流變阻尼器)的性能特點并給出了幾種阻尼器的設(shè)計方法.隨著斜拉橋跨度和拉索長度的增大,拉索基頻降低,拉索可能發(fā)生風(fēng)致振動的頻域更廣,因此有必要針對拉索多階振動開展阻尼器的參數(shù)優(yōu)化.同時拉索長度的增大,需要更高的阻尼器安裝位置和阻尼器支架,支架柔度的增大可能降低拉索獲得的模態(tài)阻尼.為此,本文采用非線性阻尼器模型,并考慮阻尼器剛度和支架剛度影響,推導(dǎo)了拉索—阻尼器

3、系統(tǒng)的運動方程,利用復(fù)模態(tài)理論得到復(fù)特征值的超越方程,并進(jìn)行近似求解.結(jié)果表明阻尼器剛度的增大和支架剛度的減小都損失阻尼器的減振效果,阻尼器的非線性可能對抑制拉索多階振動帶來有利影響,但更詳細(xì)準(zhǔn)確的結(jié)果還需要進(jìn)一步的研究.由于阻尼器非線性、阻尼器剛度和拉索錨固端等因素的影響,阻尼器提供給拉索的實際模態(tài)阻尼比總是小于理論值.阻尼實測值和理論值之間的比值稱為阻尼器的效率系數(shù),只有把握了這個重要的參數(shù),才能設(shè)計出合理有效的減振方案.為此,本研

4、究在拉索生產(chǎn)廠家水平張拉了兩根215米長的實索(拉索參數(shù)按照蘇通長江公路大橋A9號索),分別附加5類11種阻尼器,激勵拉索的某階模態(tài),用拉索的自由衰減位移響應(yīng)評價阻尼器的減振效果.結(jié)果表明一般情況下阻尼器都具有較好的減振效果,當(dāng)阻尼器的安裝位置距離拉索錨固端3.0米時,提供的阻尼比大于0.013,效率系數(shù)在0.3左右;安裝位置5.0米時,阻尼比大于0.03,效率系數(shù)在0.5左右.除此之外,還評價了拉索同時安裝兩套阻尼器的減振效果,得到阻