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斜拉索-双阻尼器系统多模态减振理论与试验研究

2021-08-07孙利民狄方殿许映梅

同济大学学报(自然科学版) 2021年7期
关键词:模态振动系统

孙利民,狄方殿,陈 林,许映梅

(1.同济大学土木工程学院,上海 200092;2.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;3.江苏苏通大桥有限责任公司,江苏南通 226017)

缆索承重结构是一种非常重要的土木建筑结构,主要包括斜拉桥结构、悬索桥结构和桅杆结构。拉索承受轴向拉力,索的截面尺寸、单位长度质量和横向刚度小,自身阻尼较小,易发生振动,并且振动呈现出多模态、多机理的特点[1]。目前,拉索振动最常用的控制方法主要有:对拉索护套表面进行气动措施处理,包括绕螺旋线和压制凹坑等方式,主要通过破坏拉索与风雨的耦合机制减振[2-4];拉索在靠近锚固点的位置增设阻尼器,使索在跨内横向与其连接的结构(如塔、梁)相连,增加索横向振动时的能量耗散能力,达到减振抑振的目的[5-7];采用辅助索将相邻的拉索进行连接,提高索整体刚度和耗能能力[8-10]。

拉索减振方案中,综合采用气动措施和索端阻尼器方案的应用最为广泛。阻尼器起主要的耗能作用,对不同机理和模态的振动均有抑制效果[7]。拉索易发生低阶模态的风雨振动,如前5阶振动或者振动频率为0~3.0 Hz的模态振动,因此安装在索与梁之间的阻尼器需要针对这些模态进行参数优化[11]。采用的阻尼器一般为黏滞阻尼器、油阻尼器或者黏性剪切阻尼器[7,12]。相比于长索(如300 m以上),短索的基频相对较大,在外部激励荷载作用下可能出现的振动阶数较少,通常为前5阶以下。因此,在阻尼器的优化设计时通常只考虑少数几阶振动模态,安装单个阻尼器一般可以满足减振要求。……

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