斜拉索的新型减振方法研究

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1、分类号:密级:UDC:编号:201421601042河北工业大学硕士学位论文斜拉索的新型减振方法研究论文作者:狄方殿学生类别:全日制学科门类:工学学科专业:土木工程指导教师:梁栋职称:教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofCivilEngineeringRESEARCHONNEWTYPEOFVIBRATIONREDUCTIONMETHODFORSTAYCABLEbyDiFangdianSupervisor:Prof.LiangDongDecember2016原创性声明本人

2、郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名:日期:关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定:学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据

3、库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:日期:导师签名:日期:摘要斜拉桥以其经济、美观、跨越能力强等优点受到人们的青睐，是大跨度桥梁优先选用的桥型之一。随着交通事业的发展，越来越多的大跨度斜拉桥被建造。斜拉桥跨度的不断增大，斜拉索的长度也随之不断加长。斜拉桥的斜拉索由于其质量轻、抗弯刚度小、阻尼小，使其极易在受到风荷载、雨荷载、汽车荷载的作用下产生不同形式的振动，长度的增加使得拉索更易发生振动。拉索长时间大幅度的振动易引发拉索锚固端的疲劳破坏，严重时可能出现断索等现象。因此，拉索的振动

4、控制是大跨斜拉索桥的建设中首先要解决的问题之一。目前，针对拉索振动控制的主要方法有:在结构中加入合适的阻尼器、采用空气动力学的设计方法改变索表面形式、在结构中添加辅助索等。这些方法虽然在一定程度上可以缓解拉索的振动，但是也存在诸多局限性。为了寻求拉索减振的新方法、新思路，本文对4种拉索减振方法进行了试验研究，研究内容及成果如下:1.设计了一种参数可调的简易TMD装置，通过单体试验了解其力学性能，验证模型TMD的设计合理及有效性。提出了TMD抑制拉索振动的方法，将拉索与TMD组合起来作为一个振动系统，进行了试验与有限元的对比研究。分析结果表明TMD对拉索有较好的减振效果，实际工

5、程中TMD抑制拉索振动是可行的。2.提出利用常规粘滞阻尼器附加TMD的复合减振方法。建立了拉索、粘滞阻尼器与TMD组成的理论分析模型，并开展了相应的室内试验。理论分析与试验结果的对比分析表明：根据最主要贡献模态设计的附加MTMD，能最大程度地协助粘滞阻尼器抑制该模态脉动；该复合减振方法可有效弥补索端粘滞阻尼器由于索－桥耦合振动等原因造成的减振效果损失问题。3.提出利用防振锤抑制拉索振动的方法。进行了拉索-防振锤组合系统试验研究，并利用SIMULINK对拉索-防振锤系统进行了动力仿真分析。研究结果表明：防振锤抑制拉索的振动是有效的、可行的。4.提出利用调谐液体阻尼器（TLD）抑

6、制拉索振动。首先设计了TLD模型，并进行了TLD单体试验，然后对拉索-TLD组合系统进行了试验研究。研究表明，利用TLD抑制拉索振动是可行的。研究成果为同时控制拉索面内外复杂耦合振动提供了一种新思路。关键词:斜拉索减振TMD粘滞阻尼器防振锤TLD试验IABSTRACTCable-stayedbridgeispopularamongthebridgeengineeringfieldasits’economy,beautifulappearance,strongspanningcapacityetcanditisoneofthepreferredbridgeoflargespan

7、bridge.Withthedevelopmentoftransportation,moreandmorelargespancablestayedbridgeshavebeenbuilt.Thespanofcablestayedbridgeisincreasing,andthelengthofstaycableislonger.Thecablewhichhasthecharacteristicoflightweight,smalldampingandbendingstiffnessmakesiteasy