斜拉索振动控制措施研究

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1、斜拉索振动控制措施研究摘要：随着现代斜拉桥跨度的不断增大，拉索长度也逐步增加。这势必会增大其柔度，使结构的各种非线性效应变得更为显著。同时考虑到其本身较小的质量以及较低的结构阻尼，因而极易在外界因素的激励下发生各种形式的振动，而风雨激振无疑是其中最剧烈的一种。针对这一特点,本文提出了相应的控制措施。关键词：斜拉索；风雨激振；减振措施中图分类号：U443文献标识码：A引言拉索振动继疲劳与防腐之后，现已成为困扰斜拉桥建设的第3大难题。因而，如何冇效抑制大跨斜拉桥拉索的振动就成为了当今世界桥梁界研究的热

2、点问题。实际上，对拉索振动控制方面的研究远超前于风雨激振的机理研究。这是因为归根结底，雨振无非是由外部激励与拉索本身的力学性能共同引起的，因此只要能抑制外部激励的强度或改变拉索的一些结构特点，就可以冇效降低雨振的危害程度，甚至抑制其发生。为了在斜拉桥的建设和维护中控制拉索振动，研究人员根据现有对拉索风致振动机理的认识，提出了一系列相应的振动控制方法，主要可以分为空气动力学措施、结构控制措施以及机械阻尼措施三大类。、空气动力学措施（一）表面附设螺旋肋条的斜拉索该措施最早被用于减缓圆柱结构的涡振，通过

3、附设于拉索表面的单向或双向螺旋肋条来破坏卡门涡脱或减小其造成的影响，同时又可以防止拉索表面上水路的形成（如图1）。图1拉索表面的螺旋肋条布置（-）表面设置平行肋条或凹槽的斜拉索经风洞试验证实，沿拉索表面设置若干条轴向平行肋条或凹槽（如图2）同样可以起到抑制雨振的作用；图2拉索表面的平行肋条或V型凹槽布置（三）表面带凹坑或凸点的斜拉索拉索表面的粗糙程度会很大程度上影响其气动性能，只要粗糙度选择合适，就能改善拉索截面的综合气动性能，对风雨激振有一定的抑制作用（如图3）o图3拉索表面的凹坑布置二、结构控

4、制措施结构措施主耍就是指辅助索这种形式，通过设置系绳或系杆将若干拉索连结成网。辅助索的布置形式种类多样，有水平布置，垂直布置，圆弧形布置，以及与拉索正交布置等，具体如图4所示。图4几种辅助索的布置形式三、机械阻尼措施由于拉索振动主要是由于莫结构阻尼相对较低，显然通过增加阻尼来控制拉索振动是一种最直接和冇效的方法。机械阻尼措施就是利用安装的阻尼器，使系统的等效阻尼比得到提高，从而消耗振动的能量。该方法减振的效果可以通过系统模态阻尼比的大小来评价，一般来说，当系统的模态阻尼比提高到0.5%时，拉索的风

5、雨激振就可以得到有效地抑制。根据介质的不同，又可分为油阻尼器、高阻尼橡胶阻尼器、粘滞剪切型阻尼器、磁流变阻尼器等几种。(-)油压阻尼器油压阻尼器通过调节活塞上所开孔洞的大小来控制通过活塞的油量，从而调整供给拉索的阻尼力。由于仅能提供轴向阻尼，因而一根拉索上必须同时安装两个油压阻尼器，以控制面内和面外两个方向的振动。(-)高阻尼橡胶阻尼器高阻尼橡胶阻尼器是利用拉索与套筒之间的相对变形挤压橡胶块使其发生剪切变形来耗能的。发生振动时，拉索将带动橡胶产生剪切变形，从而引起胶体内部的摩擦，并将动能转化为热能

6、耗散掉。(三)粘滞剪切型阻尼器粘滞剪切型阻尼器是利用其内部切片的运动使粘性体产生剪切变形，从而消耗振动能量，达到制振的冃的。（四）磁流变阻尼器磁流变阻尼器是由高科技亚纳米材料一磁流变液制造，该液体是一种在外加磁场作用下流变特性会发生急剧变化的材料。在强磁场作用下，该液体会在极短的时间内由能自由流动，粘度较低的牛顿流体变为具有一定剪切强度的粘塑性体；且莫剪切强度会随着磁场强度的增加而增大。四、结论木文对三类不同的拉索减振方法及其具体的防治措施进行了介绍，并分别给岀了其各自的制振机理与使用范围。考虑到

7、经济性、美观性、实用性、维修方便等一系列影响因素，并结合最新科技成果的应用。这里建议在大跨径斜拉桥上，若要达到最佳的制振效果，推荐使用表面带凹坑或凸点的斜拉索，同时在其桥面附近安装磁流变阻尼器。