大跨度CFRP拉索斜拉橋的模態(tài)阻尼特性研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)斜拉索具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)良性能，作為新材料在大跨度斜拉橋上的應(yīng)用具有誘人的前景。因CFRP拉索的質(zhì)量、彈模、阻尼等與鋼索有別，對(duì)其振動(dòng)特性及模態(tài)阻尼特性的研究是這種新材料被大量應(yīng)用前必須解決的基礎(chǔ)性工作之一。作為結(jié)構(gòu)阻尼特性計(jì)算的常用方法，基于非比例黏性阻尼理論的復(fù)數(shù)特征值法在橋梁結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)等動(dòng)力分析中具有廣泛的應(yīng)用，但對(duì)于不同受力條件下的不同結(jié)構(gòu)形式，這種方法的適用性還需要進(jìn)行討論。

2、相對(duì)較晚提出的應(yīng)變能比例阻尼方法從能量角度得到結(jié)構(gòu)的模態(tài)阻尼比，在結(jié)構(gòu)阻尼特性的識(shí)別中具有一定的合理性。本文以跨度600m～1400m的大跨度斜拉橋?yàn)閷?duì)象，采用復(fù)數(shù)特征值方法和應(yīng)變能比例阻尼方法對(duì)CFRP斜拉索和CFRP拉索斜拉橋的模態(tài)阻尼特性進(jìn)行計(jì)算比較。 首先，通過(guò)與鋼索的對(duì)比研究，分析了大跨度CFRP斜拉索的模態(tài)阻尼特性，將鋼索計(jì)算結(jié)果與Tatara大橋阻尼實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，討論了兩種阻尼計(jì)算方法的差異性和適用性。

3、其次，對(duì)CFRP斜拉索自振狀態(tài)及橫向靜風(fēng)作用下的空氣阻尼特性進(jìn)行了計(jì)算分析，通過(guò)與鋼索計(jì)算結(jié)杲的對(duì)比，討論了拉索振幅及風(fēng)速對(duì)CFRP斜拉索阻尼特性的影響。 再次，用復(fù)數(shù)特征值方法對(duì)設(shè)置黏性阻尼器的CFRP斜拉索的模態(tài)阻尼進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)復(fù)數(shù)特征值方法在大跨度拉索非比例黏性阻尼計(jì)算中的適用性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 另外，通過(guò)與鋼索斜拉橋的對(duì)比，研究了CFRP拉索斜拉橋各子結(jié)構(gòu)(主梁、塔、索、支座等)的非比例黏性阻尼和應(yīng)變能比例阻尼的

4、分布規(guī)律，并將鋼索斜拉橋的計(jì)算結(jié)果與斜拉橋?qū)崪y(cè)阻尼分布規(guī)律進(jìn)行比較，討論和評(píng)價(jià)了兩種阻尼計(jì)算方法在大跨度斜拉橋模態(tài)阻尼評(píng)估中的適用性。 最后，對(duì)大跨度CFRP拉索斜拉橋的車橋耦合振動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算，通過(guò)與鋼索斜拉橋的對(duì)比研究，評(píng)價(jià)了拉索材料變化對(duì)斜拉橋振動(dòng)響應(yīng)的影響。 研究表明，CFRP拉索的自振頻率高于鋼索，受空氣力阻尼的影響比較大，拉索的空氣阻尼效果隨振幅的增大及風(fēng)速的提高而增大；黏性阻尼器對(duì)CFRP拉索的減振效果優(yōu)于鋼