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斜拉索参数振动、风雨振动及制振措施的研究

覃虹  
【摘要】:斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,由于其大柔度、小质量和小阻尼等特点,在外界因素的激励下极易发生多种形式的有害振动。其中,在无雨条件下由于桥梁自身结构特性导致的拉索大幅参数振动,以及风雨联合作用下具有特定姿态的拉索产生的风雨振动是本文研究的重点。 本文对参数振动的机理进行了简要阐述并结合湛江海湾大桥,对全桥及考虑垂度影响的单根拉索分别建立了有限元模型进行分析,通过有限元的计算发现:当桥面的激励频率与拉索的自振频率(一般为1阶)约为2倍关系时,很小的激励将引起拉索大幅的横向振动。通过增加拉索或桥面的阻尼比可以有效地抑制斜拉索的参数振动,对湛江海湾大桥中易于振动的拉索施加一定的阻尼后,拉索的最大振幅明显减小并最终控制在一定范围内。 斜拉索的风雨振动是20世纪80年代才发现的一种新的风致振动现象。目前对该现象的发振机理尚未做出定论。本文深入分析了现有的几种发振机理,阐明了各种可能机理的理论依据及优缺点。同时,通过两种不同直径的斜拉索节段模型风洞试验研究,系统考察了风速、风向、雨量、拉索阻尼对斜拉索雨振的影响。着重研究了表面压花和附设螺旋肋条两种气动措施抑制风雨振动的效果,并通过静力三分力试验比较了两种气动措施的静风阻力系数,最后就气动措施的具体应用提出了参考建议。 本文还给出了抑制各类斜拉索风致振动常用的结构及气动措施。


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