隔振系统对斜拉索振动的控制研究

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1、隔振系统对斜拉索振动的控制研究洪浩，郑史雄73隔振系统对斜拉索振动的控制研究编译洪浩，郑史雄(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：风雨激励下斜拉索的振动对斜拉桥会造成严重的影响，在外部附加阻尼器是一种用来抑制较短斜拉索振动的有效手段。然而，对于较长斜拉索，出于美观要求，阻尼器需要设置在斜拉索的底部，附加阻尼器难以发挥作用。提出一种新的斜拉索隔振系统来减轻斜拉索的振动。隔振系统由隔层橡胶垫块和1个内置阻尼器组成，可安装在斜拉索的锚固端。用具有初应变的单元来表征斜拉索，建立了一个简单的

2、斜拉索一阻尼器系统分析模型，通过计算得到隔振系统下斜拉索的响应，并与设置、未设置外部被动阻尼器时的斜拉索进行了比较。对比显示，提出的斜拉索隔振系统比最优状况下的被动阻尼器减振效果要好，具有更广泛的适用性。关键词：斜拉桥；斜拉索；隔振系统；振动；风荷载中图分类号：U448．27；U44l_3文献标志码：A文章编号：1671—7767(2012)05～0073—041前言为减小斜拉索的振动，本文对一种新的斜拉索在过去的几十年中斜拉索被广泛应用于大跨度隔振系统进行了研究，该隔振系统由隔层橡胶垫块桥梁及其它

3、结构。斜拉桥上的长斜拉索具有美学价和安装在锚固端的1个内部阻尼器组成。研究分析值并能有效地承担荷载，然而由于斜拉索较低的固中用具有初应变的单元来表征斜拉索，建立了一个有阻尼特性，在风荷载作用下易发生振动，特别是同简单的斜拉索一阻尼器系统分析模型，对斜拉索在时有雨的情况下，该问题更为突出。在防腐系统的没有安装阻尼器、装有外部被动阻尼器和本文提出失效或疲劳情况下，风雨激振会降低斜拉索和连接的隔振系统时的响应进行比较。研究显示斜拉索隔件的寿命，并且有可能使公众对桥梁可靠性产生振系统比最优状况下的被动阻尼器

4、减振效果好。怀疑。附加在斜拉索外部的阻尼器已被广泛应用，并2斜拉索隔振系统被认为是一种有效的减振措施。许多研究人员已提斜拉桥上的斜拉索一般是与锚具连接，在桥面板内用1个插槽或锚头固定。本文提出的隔振系统出了用粘滞性阻尼器来抑制斜拉索振动的被动控制由隔层橡胶垫块和1个内置阻尼器组成(见图1)。法。Kovacs最早研究了具有初应力的斜拉索附加二者安装在锚具内以减轻斜拉索的振动。隔振系统粘滞性阻尼器时的最大阻尼比；在给定斜拉索构型的使用也即是用具有横向刚度和阻尼的弹性支承代和位置时，Pacheco(199

5、3年)推导出估算阻尼器最替了原有的固定支承。优设计的近似关系；Krenk(2000年)得到了最优的图1(b)中所示斜拉索用具有初应力的只受拉阻尼系数的精确解，并提出了设计曲线的解析解；单元进行模拟(Irvine1981年)。对于较小的变形Main和Jones(2002年)对连接有粘滞性阻尼器斜量，斜拉索的位移处于线性范围内，用无量纲的振动拉索的复杂特征值进行分析，提出了解析表达式；微分方程表示为：KrenkandHogsberg(2005年)对斜拉索底部设有av(z，)．ay(z，￡)1ay。(，￡

6、)横向阻尼器时不同模态下振动响应的计算提出了一a。。aia-z。f1般性的渐进公式。Johnson(1999年)已证明在白噪===f(x，￡)+F()a(x一1)声激励下，半主动阻尼器较被动线性阻尼器能更好引入边界条件(对于任意￡)：地降低斜拉索的响应。v(0．)一0然而，由于美观与适用原因，外部阻尼器的位置一般只能靠近桥面，这样外部阻尼器就不能提供足3x+。(＼T一“L)／一”：=：0(～2)够的附加阻尼以抑制长斜拉索的振动响应。式中，v(x，￡)表示横向位移；c表示固有阻尼系数；收稿日期：201

7、2—03—05编译者简介：洪浩(1988-)，男，2011年毕业于西南交通大学土木工程专业，工学学士(E—mail：honghao—swjtu@126．tom)。74世界桥梁2012，40(5)c—c(专一寿sin2AK一(蔫2)(1十1sin2)(9)隔层式中，q为广义位移矢量；f为外荷载矢量；为装置荷载矢量。板目前还不存在完善的风雨激励下斜拉索的振动模型(Simiu和Scanlan1995年)，但是一般认为风(a)结构示意雨激振主要发生在较低的模态(Johnson1999年)。(_l)本文采用如

8、下的随机振动激励：厂(1z，)一Wit)sinz：x(10)式中，Wit)为零均值高斯白噪声，在无阻尼情况下，能引起第一模态的激励响应。上述的随机风荷载通常情况下不具有充分的代(b)设计原理表性，因为它是无限的频率波动而没有考虑全空间图1斜拉索隔振系统相关性。实质上，这导致几乎所有的能量都在第一f(x，￡)为斜拉索上的分布荷载；F()表示由隔振模态激发。但实测数据显示斜拉索能够经受较高模系统产生的力；(z)为狄拉克函数；愚为隔振系统态下显著振动的考验，并且本文分析的主