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原文传递斜拉桥拉索减振试验平台研制及振动特性分析

论文题名：	斜拉桥拉索减振试验平台研制及振动特性分析
关键词：	斜拉桥;试验模型;激振器激励;拉索振动;阻尼器减振
摘要：	斜拉桥具有跨越能力大，建筑结构小，受力合理等特点，是目前较为广泛应用的一种桥梁类型。斜拉索作为斜拉桥的主要受力构件，承担了桥梁的大量自重。由于风雨等恶劣天气以及车辆超载等外部载荷因素，有时发生拉索断裂，桥梁坍塌等事故，对人民的生命安全以及社会财产造成了巨大损失，因此对于斜拉桥的桥索结构研究显得十分重要。实际上，很难对运行工况斜拉桥拉索进行试验研究，有必要搭建斜拉桥试验平台用以研究斜拉桥拉索振动问题，试验抑制振动的有效方法。　　本文主要在斜拉桥试验平台的设计与搭建、车辆行驶模拟、拉索边界条件调节、不同阻尼器对拉索振动影响以及不同激励条件下拉索的减振试验等方面进行研究：　　1、设计与搭建斜拉桥拉索减振试验平台。根据相似性理论和等效原理，以宁波某大桥为设计原型，采用量纲分析法确定原型桥与试验模型之间的相关参数，并采用有限元方法分析验证斜拉桥试验模型。选择两台可移动的激振器，通过改变激励方式模拟不同车辆的行驶状况。在拉索上分别安装橡胶阻尼器和液压阻尼器，开展斜拉索-阻尼器耦合结构的振动试验及特性分析研究。运用索力信号检测和分析技术、设计螺纹可调结构的拉索连接装置，搭建斜拉桥综合振动试验平台，并结合系统测试分析验证减振试验平台的可行性。结果表明，该试验平台上各拉索振动一阶误差小于1%，前五阶平均误差低于5%；整桥低阶模态误差低于5%，可为斜拉桥振动分析研究提供一种重要方法手段。　　2、开展外部激励对斜拉索振动特性的试验与分析。在斜拉桥减振试验平台上平行布置两个激振器，通过调节激振器的安装位置、输出信号、激振频率和激振幅值等试验条件，模拟不同车速、车载和车间距等情况，开展车辆行驶激励对斜拉索振动特性影响和试验分析。通过调节拉索与桥面连接方式，试验分析在不同边界条件下斜拉索的振动规律。研究表明：单向车辆载荷工况下，拉索振动幅度和索力随车速增加而变大，后逐渐减小；拉索振动幅度随车间距增加而减小，最大减小约10%；在相同激励条件下，长索的振动幅度大于短索，amp;nbsp;振幅为索长的0.3~0.53%；固支边界的拉索振动幅度约为简支边界的70%；而双向车辆载荷工况下引起的拉索振动幅度相比单向时增大10~28%。　　3、开展不同阻尼器对斜拉索振动特性试验与分析。在斜拉桥减振试验平台上分别安装液压阻尼器和橡胶阻尼器，试验分析阻尼器对斜拉索减振特性影响，以及比较不同类型阻尼器对斜拉索振动的抑制效果。试验分析不同类型阻尼器对长索、短索振动抑制的差异性影响，研究分析阻尼器的不同安装位置对斜拉索减振效果的影响。研究表明：斜拉索-阻尼器耦合作用对斜拉索振动有明显抑制效果，在相同试验条件下，橡胶阻尼器对拉索减振效果约为20%-30%，略高于液压阻尼器；橡胶阻尼器和液压阻尼器对长索的减振差异性明显，相对于较短拉索，减振效果基本相同，平均减振效果约为25.3%；当拉索很短时，阻尼器减振效果不明显；并且测试了阻尼器安装位置对拉索减振效果的影响，试验结果可对阻尼器研制和工程应用提供参考价值。
作者：	陈冲
专业：	船舶与海洋工程
导师：	冯志敏;孙文瑞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁波大学
学位年度：	2020