国内外桥梁拉索振动研究现

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1、国内外桥梁拉索振动研究现状斜拉桥是现代交通工程中广泛采用的桥梁体系，随着设计理论、计算手段、材料技术的不断发展，施工方法、设备装备水平的不断提高，斜拉桥跨径越来越犬，斜拉索的长度也越来越长，例如苏通大桥域长的拉索长达577米。斜拉索由丁•其刚度小、阻尼低、垂量轻，在风、I対或拉索锚固端运动的作用F极易发生振动。而且随着拉索氏度的增加，拉索的振动也愈加显誓。拉索的大幅振动及其振动控制已成为急待解决的关键问题之一。迄今为止，国内外关F斜拉索振动的报道有很多⑴匀。在国外，1979年Wianechi在法国的Brottonnc桥、20世纟己80年代Ilikami等在FI本的MeikoNish

2、i桥均观察到了明显的拉索风甬激振现彖；徳国的Kochibrant桥、丹麦的I'aroc桥、FI本的MeikoWest桥以及美国的FredHartman桥等也都发生过风雨激振现象，其中MeikoWest桥上个别拉索的振幅甚至大到相邻拉索发生碰撞的程度。在国内，1997年杨浦大桥的拉索发生了大幅的风雨激振现象，并于2000年再次发生，最犬振幅超过2米，导致部分安装在拉索根部的油阻尼器损坏；2001年在8级大风和中等降南条件F,洞庭湖大桥斜拉索发生了严重的振动现彖，拉索的大幅度剧烈振动同时引起了桥面的振动，并且拉索在振动中还不时掩击桥面处的钢套筒；2001年南京长江二桥通车前，斜拉索也发

3、生了人幅的风肉激振现象，使部分安装在拉索根部的油阻尼器损坏。拉索的振动对拉索本身以及桥梁具它构件都存在不容忽视的危害性⑹。主要表现任；（1）拉索并非理想的柔性体，而是具有一定的抗弯曲能力。拉索的振动会使拉索端部承受周期性变化的拉弯应力，从而引起索的疲劳，严重时会造成拉索断裂破坏；（2）拉索的频繁振动会引起拉索中单根钢丝之间的相对运动，而这种钢丝Z间的相对澤擦又会损坏钢丝表面的防腐蚀材料，从而破坏拉索的防腐系统，严重影响拉索的使用寿命；（3）埋虽于泯凝土中的索锚山于混凝土较差的抗拉能力和振动敬感性，在长期承受索的振动拉力荷会出现裂纹，使桥梁结构的耐久性大大降低，甚至可能造成事故隐患。

4、（4）振动引起人的不舒适和不安全感。因此，如何有效地降低或抑制拉索的振动，已成为国内外工程领域研究的热点问题。加人斜拉索减振的研究力度是斜拉桥建设中所必须面临的一个重要而紧迫的课题。已有的拉索减振措施存在着成本大、实施技术难度大等不足，本文拟在已经完成的省教育厅自然科学基金项忖“非阻塞性微颗粒阻尼构件动力特性研究”的基础上，探索非阻塞性微颗粒阻尼技术企拉索减振中的应用方法，研究一种新的增大拉索阻尼且适用于各种拉索振动情形的更有效、更经济的拉索减振措施，本文的研究貝有重要的现实意义和广阔的工程应用前景。引起拉索振动的因素有很勿，可分为山结构相互作用引起的参数乘动和山空气动力不稳定引起

5、的风致振动两大类。其中，拉索的参数振动是指在风或车辆荷载的作用下，桥血和桥塔产牛.振动。由于拉索的上下端分別与桥塔及桥面相连接，因此拉索的张力随着桥塔和桥面的振动发生着周期性的改变。当振动频率接近于拉索固有频率的整数倍时，即使桥塔、桥面的激励振幅很小，拉索也会产宇大幅横向振动。拉索的风致振动又可分为：涡激振动、尾流驰振、裹冰驰振、风南激振及高风速下涡激振动等，苴中，风繭激振是在风南共同作用下发生的人幅低频振动，是目前已知拉索振动中振幅最大、灾害最严重的--种振动。由于观察到的拉索人嶋振动往往是风、闹同时作用，因此以往的研究主要集中在风肉激振方而。在国外，自1987年起，科研人员就分

6、别通过风洞试验⑺叭规场观测以及理论和数值分析⑴切等针对风雨激振的形成机理进行研究。国内对拉索风I时激振的研究起步较晚，相关研究从1998年开始。胡圣江、周述华在风洞实验中重现了风雨激振现彖【叫顾明、刘慈军通过人工水线试验研究了风用激振中一些参数的影响，并提出风雨激振可能的发振机制UN叽拉索参数振动的概念首先由Kovacs提岀，科研人员从理论和实验等多方面研究其了振动特性"⑼,Takahashi等⑷硏究了拉索锚固端产生移动时斜拉桥和拉索的频率与拉索参数振动的联系。斜拉索的振动都是山外部激励引起的，而振动的剧烈程度则由激励的强弱、拉索本身的结构特点及力学性能所决定。冃前，斜拉桥的拉索减

7、振措施也主要从改变拉索本身的结构特点及力学性能入手，包括空气动力措施、机械减振措施和结构减振措施三种类型。空气动力学减振措施：空气动力学措施控制拉索振动是目前应用较为广泛的减振方法，通过改变拉索的光滑表面形状來改善拉索的空气动力特性达到抑制振动的冃的。上要包括：(1)在拉索表面沿纵向设凸起肋条(或开设凹槽如图1.1)oMatsumotof2n的研究表明,纵向肋条及表面凹坑气动措施对风雨激振和轴向流激振都有效。Matsumoto等认为：表面带凸起肋条的拉索能控制南水沿拉