大跨度CFRP拉索斜拉橋的模態(tài)阻尼特性研究.pdf

1、碳纖維增強復合材料(CFRP)斜拉索具有輕質、高強、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用具有誘人的前景。因CFRP拉索的質量、彈模、阻尼等與鋼索有別，對其振動特性及模態(tài)阻尼特性的研究是這種新材料被大量應用前必須解決的基礎性工作之一。作為結構阻尼特性計算的常用方法，基于非比例黏性阻尼理論的復數(shù)特征值法在橋梁結構的抗震、抗風等動力分析中具有廣泛的應用，但對于不同受力條件下的不同結構形式，這種方法的適用性還需要進行討論。

2、相對較晚提出的應變能比例阻尼方法從能量角度得到結構的模態(tài)阻尼比，在結構阻尼特性的識別中具有一定的合理性。本文以跨度600m～1400m的大跨度斜拉橋為對象，采用復數(shù)特征值方法和應變能比例阻尼方法對CFRP斜拉索和CFRP拉索斜拉橋的模態(tài)阻尼特性進行計算比較。 首先，通過與鋼索的對比研究，分析了大跨度CFRP斜拉索的模態(tài)阻尼特性，將鋼索計算結果與Tatara大橋阻尼實測值進行對比，討論了兩種阻尼計算方法的差異性和適用性。

3、其次，對CFRP斜拉索自振狀態(tài)及橫向靜風作用下的空氣阻尼特性進行了計算分析，通過與鋼索計算結杲的對比，討論了拉索振幅及風速對CFRP斜拉索阻尼特性的影響。 再次，用復數(shù)特征值方法對設置黏性阻尼器的CFRP斜拉索的模態(tài)阻尼進行了計算，并對復數(shù)特征值方法在大跨度拉索非比例黏性阻尼計算中的適用性進行了評價。 另外，通過與鋼索斜拉橋的對比，研究了CFRP拉索斜拉橋各子結構(主梁、塔、索、支座等)的非比例黏性阻尼和應變能比例阻尼的

4、分布規(guī)律，并將鋼索斜拉橋的計算結果與斜拉橋實測阻尼分布規(guī)律進行比較，討論和評價了兩種阻尼計算方法在大跨度斜拉橋模態(tài)阻尼評估中的適用性。 最后，對大跨度CFRP拉索斜拉橋的車橋耦合振動進行了計算，通過與鋼索斜拉橋的對比研究，評價了拉索材料變化對斜拉橋振動響應的影響。 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速的提高而增大；黏性阻尼器對CFRP拉索的減振效果優(yōu)于鋼