斜拉索振動(dòng)控制措施研究

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1、斜拉索振動(dòng)控制措施研究摘要：隨著現(xiàn)代斜拉橋跨度的不斷增大，拉索長(zhǎng)度也逐步增加。這勢(shì)必會(huì)增大其柔度，使結(jié)構(gòu)的各種非線性效應(yīng)變得更為顯著。同時(shí)考慮到其本身較小的質(zhì)量以及較低的結(jié)構(gòu)阻尼，因而極易在外界因素的激勵(lì)下發(fā)生各種形式的振動(dòng)，而風(fēng)雨激振無(wú)疑是其中最劇烈的一種。針對(duì)這一特點(diǎn),本文提出了相應(yīng)的控制措施。關(guān)鍵詞：斜拉索；風(fēng)雨激振；減振措施中圖分類號(hào)：U443文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言拉索振動(dòng)繼疲勞與防腐之后，現(xiàn)已成為困擾斜拉橋建設(shè)的第3大難題。因而，如何冇效抑制大跨斜拉橋拉索的振動(dòng)就成為了當(dāng)今世界橋梁界研究的熱

2、點(diǎn)問(wèn)題。實(shí)際上，對(duì)拉索振動(dòng)控制方面的研究遠(yuǎn)超前于風(fēng)雨激振的機(jī)理研究。這是因?yàn)闅w根結(jié)底，雨振無(wú)非是由外部激勵(lì)與拉索本身的力學(xué)性能共同引起的，因此只要能抑制外部激勵(lì)的強(qiáng)度或改變拉索的一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，就可以冇效降低雨振的危害程度，甚至抑制其發(fā)生。為了在斜拉橋的建設(shè)和維護(hù)中控制拉索振動(dòng)，研究人員根據(jù)現(xiàn)有對(duì)拉索風(fēng)致振動(dòng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)，提出了一系列相應(yīng)的振動(dòng)控制方法，主要可以分為空氣動(dòng)力學(xué)措施、結(jié)構(gòu)控制措施以及機(jī)械阻尼措施三大類。、空氣動(dòng)力學(xué)措施（一）表面附設(shè)螺旋肋條的斜拉索該措施最早被用于減緩圓柱結(jié)構(gòu)的渦振，通過(guò)

3、附設(shè)于拉索表面的單向或雙向螺旋肋條來(lái)破壞卡門渦脫或減小其造成的影響，同時(shí)又可以防止拉索表面上水路的形成（如圖1）。圖1拉索表面的螺旋肋條布置（-）表面設(shè)置平行肋條或凹槽的斜拉索經(jīng)風(fēng)洞試驗(yàn)證實(shí)，沿拉索表面設(shè)置若干條軸向平行肋條或凹槽（如圖2）同樣可以起到抑制雨振的作用；圖2拉索表面的平行肋條或V型凹槽布置（三）表面帶凹坑或凸點(diǎn)的斜拉索拉索表面的粗糙程度會(huì)很大程度上影響其氣動(dòng)性能，只要粗糙度選擇合適，就能改善拉索截面的綜合氣動(dòng)性能，對(duì)風(fēng)雨激振有一定的抑制作用（如圖3）o圖3拉索表面的凹坑布置二、結(jié)構(gòu)控

4、制措施結(jié)構(gòu)措施主耍就是指輔助索這種形式，通過(guò)設(shè)置系繩或系桿將若干拉索連結(jié)成網(wǎng)。輔助索的布置形式種類多樣，有水平布置，垂直布置，圓弧形布置，以及與拉索正交布置等，具體如圖4所示。圖4幾種輔助索的布置形式三、機(jī)械阻尼措施由于拉索振動(dòng)主要是由于莫結(jié)構(gòu)阻尼相對(duì)較低，顯然通過(guò)增加阻尼來(lái)控制拉索振動(dòng)是一種最直接和冇效的方法。機(jī)械阻尼措施就是利用安裝的阻尼器，使系統(tǒng)的等效阻尼比得到提高，從而消耗振動(dòng)的能量。該方法減振的效果可以通過(guò)系統(tǒng)模態(tài)阻尼比的大小來(lái)評(píng)價(jià)，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)的模態(tài)阻尼比提高到0.5%時(shí)，拉索的風(fēng)

5、雨激振就可以得到有效地抑制。根據(jù)介質(zhì)的不同，又可分為油阻尼器、高阻尼橡膠阻尼器、粘滯剪切型阻尼器、磁流變阻尼器等幾種。(-)油壓阻尼器油壓阻尼器通過(guò)調(diào)節(jié)活塞上所開(kāi)孔洞的大小來(lái)控制通過(guò)活塞的油量，從而調(diào)整供給拉索的阻尼力。由于僅能提供軸向阻尼，因而一根拉索上必須同時(shí)安裝兩個(gè)油壓阻尼器，以控制面內(nèi)和面外兩個(gè)方向的振動(dòng)。(-)高阻尼橡膠阻尼器高阻尼橡膠阻尼器是利用拉索與套筒之間的相對(duì)變形擠壓橡膠塊使其發(fā)生剪切變形來(lái)耗能的。發(fā)生振動(dòng)時(shí)，拉索將帶動(dòng)橡膠產(chǎn)生剪切變形，從而引起膠體內(nèi)部的摩擦，并將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能

6、耗散掉。(三)粘滯剪切型阻尼器粘滯剪切型阻尼器是利用其內(nèi)部切片的運(yùn)動(dòng)使粘性體產(chǎn)生剪切變形，從而消耗振動(dòng)能量，達(dá)到制振的冃的。（四）磁流變阻尼器磁流變阻尼器是由高科技亞納米材料一磁流變液制造，該液體是一種在外加磁場(chǎng)作用下流變特性會(huì)發(fā)生急劇變化的材料。在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，該液體會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)由能自由流動(dòng)，粘度較低的牛頓流體變?yōu)榫哂幸欢羟袕?qiáng)度的粘塑性體；且莫剪切強(qiáng)度會(huì)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增大。四、結(jié)論木文對(duì)三類不同的拉索減振方法及其具體的防治措施進(jìn)行了介紹，并分別給岀了其各自的制振機(jī)理與使用范圍?？紤]到

7、經(jīng)濟(jì)性、美觀性、實(shí)用性、維修方便等一系列影響因素，并結(jié)合最新科技成果的應(yīng)用。這里建議在大跨徑斜拉橋上，若要達(dá)到最佳的制振效果，推薦使用表面帶凹坑或凸點(diǎn)的斜拉索，同時(shí)在其橋面附近安裝磁流變阻尼器。