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斜拉索阻尼器非线性参数优化与实索减振试验研究
| 论文题名： | 斜拉索阻尼器非线性参数优化与实索减振试验研究 |
| 关键词： | 斜拉索;振动控制;减振阻尼器;非线性阻尼;实索试验;效率系数 |
| 摘要： | 斜拉桥由于经济美观在世界各地得到广泛建造.作为斜拉桥主要承重构件的斜拉索,由于其质量轻、柔度大、阻尼低,极易在外界激励下产生各种类型的拉索振动.为抑制拉索的大幅振动,在靠近拉索锚固端安装阻尼器以提高拉索模态阻尼是最有效、也是使用最广泛的减振方法.本文首先介绍了拉索的各种振动机理,包括涡激振动、驰振、尾流驰振、风雨激振和参数振动,并详细总结了风雨激振的发生条件和对参数振动的理论分析.其次介绍了目前常用的拉索减振措施,着重介绍了减振阻尼器措施(包括高阻尼橡胶阻尼器、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变阻尼器)的性能特点并给出了几种阻尼器的设计方法.随着斜拉桥跨度和拉索长度的增大,拉索基频降低,拉索可能发生风致振动的频域更广,因此有必要针对拉索多阶振动开展阻尼器的参数优化.同时拉索长度的增大,需要更高的阻尼器安装位置和阻尼器支架,支架柔度的增大可能降低拉索获得的模态阻尼.为此,本文采用非线性阻尼器模型,并考虑阻尼器刚度和支架刚度影响,推导了拉索—阻尼器系统的运动方程,利用复模态理论得到复特征值的超越方程,并进行近似求解.结果表明阻尼器刚度的增大和支架刚度的减小都损失阻尼器的减振效果,阻尼器的非线性可能对抑制拉索多阶振动带来有利影响,但更详细准确的结果还需要进一步的研究.由于阻尼器非线性、阻尼器刚度和拉索锚固端等因素的影响,阻尼器提供给拉索的实际模态阻尼比总是小于理论值.阻尼实测值和理论值之间的比值称为阻尼器的效率系数,只有把握了这个重要的参数,才能设计出合理有效的减振方案.为此,本研究在拉索生产厂家水平张拉了两根215米长的实索(拉索参数按照苏通长江公路大桥A9号索),分别附加5类11种阻尼器,激励拉索的某阶模态,用拉索的自由衰减位移响应评价阻尼器的减振效果.结果表明一般情况下阻尼器都具有较好的减振效果,当阻尼器的安装位置距离拉索锚固端3.0米时,提供的阻尼比大于0.013,效率系数在0.3左右;安装位置5.0米时,阻尼比大于0.03,效率系数在0.5左右.除此之外,还评价了拉索同时安装两套阻尼器的减振效果,得到阻尼器的组合效率系数,结果表明,拉索两端安装阻尼器,拉索的附加模态阻尼可以线性叠加,拉索一端安装两套阻尼器,附加阻尼只相当于两套阻尼器分别安装的平均值.最后根据理论分析和实索试验的结果对各种阻尼器的性能特点和技术要求做了简要的讨论.本论文的研究成果为苏通长江公路大桥拉索减振措施方案的制订直接提供了理论和试验依据. |
| 作者： | 时晨 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 孙利民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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