斜拉桥主塔施工过程风致抖振
大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析
大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析一、本文概述随着交通工程技术的不断发展和创新，大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要代表，其在桥梁建设领域的应用越来越广泛。
然而，随着桥梁跨度的增大，其结构特性和动力学行为也变得越来越复杂，尤其是在强风作用下的颤抖振响应和静风稳定性问题，已经成为桥梁工程领域研究的热点和难点。
本文旨在针对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行深入的分析和研究，以期为提高大跨度斜拉桥的设计水平和安全性提供理论支持和实践指导。
本文首先将对大跨度斜拉桥的结构特点和动力学特性进行概述，阐述其在强风作用下的颤抖振响应机制和静风稳定性的基本概念。
接着，本文将详细介绍大跨度斜拉桥颤抖振响应的分析方法，包括颤振机理、颤振分析方法以及颤振控制措施等。
本文还将探讨大跨度斜拉桥的静风稳定性分析方法，包括静风稳定性评估方法、静风稳定性影响因素以及静风稳定性控制措施等。
本文将结合具体工程案例，对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行实例分析，以验证本文所提分析方法的有效性和实用性。
本文的研究成果将为大跨度斜拉桥的设计、施工和运营提供有益的参考和借鉴，对于提高我国桥梁工程的设计水平和安全性具有重要的理论意义和实践价值。
二、大跨度斜拉桥颤抖振响应分析大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要形式，其结构特性和动力行为是桥梁工程领域研究的重点。
颤抖振，作为一种常见的桥梁振动形式，对桥梁的安全性和使用寿命有着重要影响。
因此，对大跨度斜拉桥的颤抖振响应进行深入分析，对于优化桥梁设计、确保桥梁安全具有重要的理论价值和实际意义。
在颤抖振分析中，首先要考虑的是桥梁结构的动力学特性。
大跨度斜拉桥由于其特殊的结构形式，其动力学特性相较于传统桥梁更为复杂。
在风的作用下，桥梁的振动会受到多种因素的影响，包括桥梁自身的结构参数、风的特性以及桥梁与风的相互作用等。
因此，在进行颤抖振分析时，需要综合考虑这些因素，建立准确的动力学模型。
要关注颤抖振的响应特性。
独塔斜拉桥施工阶段抖振响应及抑振分析
Байду номын сангаас关键 词：斜拉桥：抖振；时域分析
中 图 分 类 号 ：Ｔ １． Ｕ３１ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｕ ｅ ｉ ｇ ｒ ｓ ｏ ｓ ｎ ｉ ｒ ｔ ｎ ｒ ｓｒ ｉ ｉ ｇ ｆ ｒ ａｙ ｉ ｆｂ ｆ ｔ ｅ ｐ ｎ ｅａ ｄ ｖ ｂ ａｉ —ｅ ｔａ ｎ ｎ ｎ ｏ ｏ ｃ ｂ ｅ ｓａ ｅ ｒｄ ｅｗｉ ｉ ｇ ｅｔ ｗｅ ｔ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎ ｓａ ｅ ａ ｌ —ｔ ｙ ｄ ｂ ｉ ｇ ｔ ｓｎ ｌ ｈ ｏ ｒａ ｎ ｔｕ ｔ ｔ ｇ ｃ ｏ
摘 要 ：针对斜拉桥在最大双悬臂阶段的风致振动响应 问 ，通过考虑气动导纳和气动弹性效应对基于准定常理论的抖振力和 自 题 激
力表 达式 进行 了修 正 ，并 用谐 波合 成法 模拟 得 到 了具有 空 间相 关性 的脉 动风 荷载 样 本 ，继而 对金 马 大桥 在最 大双 悬臂 阶 段的 抖振 响应 进行 了分 析 ，并对 风 载 内力和 人体 舒适 度进 行 了评 价 。结 果表 明 ，该桥 的抖 振 响应对 施 工人 员影 响 较小 。 同时 ，分析 表明 增 设抗 风Ｉ 临
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第 ２ 卷第 ４期 ６
、０ ． ６ ，１２ Ｎｏ． ４
辽宁工程技术 大学学报
Ｊ ｕｒ ｌｏ ａ ｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｃ ｉ ｒ ｉｙ ｏ ｎａ ｆＬｉｏｎ ｎ ｃ ｎｉａ Ｕｎ ｖｅ ｓｔ ｌ
２０ ０ ７年 ８月
Ａｕ ２ ０ ｇ． ０７
文章 编号 ：１０ ．５ ２２０ ）４０ ４ ．３ ０８０ ６ （０７０ －５ ７０
独塔斜拉桥施工 阶段抖振 响应及抑振分析
黄海新 一 ， ，张 哲 ，郑江敏 ，袁 全
组合梁斜拉桥施工最大单悬臂阶段抖振响应及减振研究
桥梁建设2021年第51卷第1期（总第269期）Bridge Construction, Vol. 51# No. 1 #2021 (Totally No. 269)21文章编号！003 —4722(2021)01 —0021 —08组合梁斜拉桥施工最大单悬臂阶段抖振响应及减振研究胡旭辉、杨申云2，李郁林3，王骑2(1.重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074$ 2.西南交通大学土木工程学院，四川成都630031; 3.湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南长沙410219)摘要：为确保大跨度组合梁斜拉桥主梁最大单悬臂阶段在风荷载作用下的施工安全，对该 阶段主梁的抖振响应及其减振措施进行研究。
以某主跨650 m的组合梁斜拉桥为背景，采用CQC(完全二次型组合法）计算施工最大单悬臂阶段主梁抖振响应，结果表明在20 m/s风速下主梁悬臂端竖向抖振加速度超过限值。
提出采用柔性拉索连接两悬臂端的“软连接”减振措施。
对6种不同“软连接”方式的减振效果进行分析。
结果表明：“软连接”可通过联动作用使悬臂端的振动相互制约，可有效降低悬臂端竖向和横向抖振响应；空间交错组合连接减振效果最好，竖向和横向振幅分别降低35\和62%，平面交错连接次之，竖向和横向振幅分别降低35\和31\$软连接”缆索长度增长后，减振效果会显著降低，需根据现场实际情况选择使用。
关键词：斜拉桥；组合梁；抖振响应；悬臂端“软连接*施工最大单悬臂阶段；减振措施中图分类号：U448.27;U441.3 文献标志码：AStudy of Buffeting Response and Suppression Measures forComposite Girder Cable-Stayed Bridge in LongestCantilever State During ConstructionHU Xu-hui1, YANG Shen-yun2, L I Yu-lin3, WANG Qi2(1. School of Civil Engineering and Architectures, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China；2. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 630031, China；3. Hunan ProvincialCommunications Planning, Survey H Design Institute C o. Ltd.，Changsha 410219，China)Abstra c t:When the construction of long-span composite girder cable-stayed bridge com the longest cantilever state,winds are big safety challenges.The buffeting response of thesuperstructure in this phase and suppression measures are studied.The complete quadraticcombination (CQC)method is used to compute the buffeting response of the superstructure of areal bridge in the longest cantilever state,which is a composite girder cable-sta main span of 650 m.The results indicate that the acceleration of cantilever-end vertical buffetingresponse of the superstructure exceeds the limit value at the wind speed of 20 m/s.A kind of^flexible-connection* buffeting suppression measure is proposed,by which the two ends of thecantilever are connected with flexible ropes.The buffeting mitigation effects of six types of flexibleconnection are analyzed.The results show that flexible connection allows the vibrations at thecantilever ends under reciprocal restriction via coupling effects,leading to effective reducti vertical and transversal buffeting responses at the cantilever ends.The space cross-connection can收稿日期！ 2019 —12 —26基金项目：国家自然科学基金项目（51678508,1778547)Projects of National Natural Science Foundation of China (51678508, 51778547)作者筒介：胡旭辉，教授级高工，E-m a il306361312@。
地基变形对斜拉桥施工双悬臂结构风致抖振反应的影响
式中： {P1 (t )} 为湍流引起的作用在桥面质点上的竖 向抖振力向量，采用 Simiu 提供的竖向抖振力谱；
(2)
{P2 (t )} 为对应于{W5}位移方向，包括作用在桥面质 点上沿纵向扭转和沿侧向的抖振力向量。
2.2 结构抖振位移和桥塔根部纵向抖振弯矩
应用振型迭加法，由式(1)可得斜拉桥施工双悬 臂结构抖振反应的广义坐标方程为 &&i + 2ζ iω i q &i + ω i2 qi ) + {φ }iT {Lw } = {φ }iT {P(t )} (6) mi* (q & i， q &&i 分别为结构第 i 振型的广义坐标、 式中： q i，q 广义速度和广义加速度； mi* = {φ }iT [ M ]{φ }i 为结构 第 i 振型的广义质量； ζ i，ω i 分别为结构第 i 振型 阻尼比和圆频率； {φ }i 为结构第 i 振型向量。
式中：{W1}为桥面质点竖向振动位移向量，{W2}为 桥塔质点纵向水平振动位移向量，{W3}为桥面质点 纵向水平振动位移向量，{W4}为考虑地基变形影响 时沉井基础质点的纵向水平位移向量， {W5} 为除
{W1} ～ {W4} 之外的结构其余质点位移所组成的向
量。
第 22 卷
第4期
袁海庆等. 地基变形对斜拉桥施工双悬臂结构风致抖振反应的影响
竖向振动位移和速度。 同理，可将斜拉桥施工双悬臂结构上的抖振力 表示为
⎡{P 1 (t )} ⎤ ⎥ ⎢ ⎢{0} ⎥ {P(t )} = ⎢{0} ⎥ ⎥ ⎢ ⎢{0} ⎥ ⎥ ⎢ ⎣{P2 (t )}⎦
(5)
⎡{W1 } ⎤ ⎢ ⎥ ⎢{W2 }⎥ {W } = ⎢{W3 }⎥ ⎢ ⎥ ⎢{W4 }⎥ ⎢ ⎥ ⎣{W5 }⎦
台风下斜拉桥风致振动和动力特性分析
第37卷第9期2009年9月同济大学学报(自然科学版)JOURNAL OF TONGJ I UNIVERSI TY (NATURAL SCIENCE )Vol.37No.9 Sep.2009文章编号:02532374X (2009)0921139207DOI :10.3969/j.issn.02532374x.2009.09.001收稿日期:2008-05-22基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50538020);上海市科委“登山计划”资助项目(062112007);土木工程防灾国家重点实验室自主研究课题基金资助项目(SLDRCE 2082A 205)作者简介:闵志华(1982—),男,博士生,主要研究方向为结构健康监测与状态评估.E 2mail :zhmin_tj @hot 孙利民(1963—),男,教授,工学博士,博士生导师,主要研究方向为结构健康监测与振动控制.E 2mail :lmsun @ 台风下斜拉桥风致振动和动力特性分析闵志华,孙利民,淡丹辉(同济大学土木工程防灾国家重点试验室,上海200092)摘要:基于东海大桥健康监测系统得到的斜拉桥在“罗莎”台风下的结构动力响应和环境因素的监测数据,分析了台风的风特征、风致结构振动和风荷载下的结构模态参数的变化.结果表明:随着风速的增加,风的紊流强度是逐渐降低的;随着风速的增大,结构的竖向、横向和扭转加速度是逐渐增大的.基于小波变换和奇异值分解得到在台风期间的结构模态参数,同时对比分析了台风下的结构的模态参数和低风速下的结构的模态参数.在台风作用下,结构的模态频率随着风速的增加而降低,模态阻尼比随着风速的增加变化不明显.关键词:台风;模态参数;斜拉桥;健康监测中图分类号:O 329;TU 311 文献标识码:AAnalysis of Wind 2induced Response and Dynamic Properties of Cable 2stayed Bridge Under T yphoonMIN Zhi hua ,SUN Li mi n ,DAN Da n hui(State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092,China )Abs t r act :Based on st ructural health monitoring system of DonghaiBridge ,thecable 2stayedbridgeresponseandenvironmental factors were measured during the typ hoon Krosa.The characteristics of typ hoon ,wind 2induced response and st ructural modal parameters variation were analyzed.The results demonst rate that the turbulence intensity is increasing with the wind speed.The wind induced response alsoincreases when the wind speed increases.The st ructural modal parameters during typhoon were identified by the method of wavelet t ransform and singular value decomposition ,and the modal parameters during the typ hoon also were compared with that under the condition of low wind speed.Influenced by typhoon ,st ructural modal f requencies were decreased and the modal damping ratios were not changed significantly when the wind speed increased.Keyw or ds :typhoon ;modalparameters ;cable 2stayedbridge ;st ructural health monitoring 桥梁结构在运营过程中会受到环境因素(温度、车流荷载、风和雨)等影响,其动力特性会发生改变,在某些情况下,由于环境因素引起的结构动力特性的改变会大于由结构损伤引起的结构动力特性的改变.作者对东海大桥主航道斜拉桥一年的结构动力响应数据和相应的环境因素数据进行了分析,通过相干性和相关性分析揭示了在一年内环境温度和结构的加速度均方根(root mean square ,RMS ,表征振动水平)是影响结构模态参数变化的主要因素,但在短暂的强风期间风荷载会较为明显地改变结构的模态参数[1],为了能对结构的状态进行准确的评估,需要对结构在强风下的状态特性进行专门分析.Fujino 等通过对日本的白鸟大桥两周的测试数据分析了结构的模态参数随着风速的改变[2].Li 等分析了4幢高层建筑在台风下的结构响应,并对风致结构振动和结构的舒适性进行了评价[3].Xu 等为了验证斜风荷载引起的结构抖振的计算方法,对台风作用下的结构的响应进行了分析[4].已有的研究较多的是针对悬索桥和高层建筑,而对斜拉桥在台风下的风致振动和动力特性影响的研究却不多.本文基于东海大桥健康监测系统测量得到的在台风“罗莎”下的主航道斜拉桥的结构响应数据和风环境数据,分析台风的风特征、风致结构振动及强风引起的结构动力特性的改变.1 东海大桥主航道斜拉桥健康监测系统东海大桥是我国第一座真正意义上的跨海大桥,工程起点为上海芦潮港客运码头,终点为浙江省嵊泗县洋山深水港,线路总长度约32km ,其中大桥 同济大学学报(自然科学版)第37卷 海上段约28km.大桥设主通航孔桥一座,为双塔单索面半漂浮体系叠合梁斜拉桥,主塔为倒Y 型钢筋混凝土结构,塔高150m ,主跨420m ,大桥南北走向,桥梁轴向约为北偏东1.18°.东海大桥作为上海国际航运中心洋山深水港区重要的配套工程,不仅是洋山深水港区的集装箱陆路集疏通道,也是港区水、电、通讯供应的生命线,是将外海的洋山港区与上海市区紧密相连的唯一通道.为保证东海大桥交通畅通和提高大桥的维护管理水平,东海大桥上安装了结构健康监测系统.大桥健康监测系统将大桥分8个区段,共计478个传感器.其中主航道斜拉桥位于第5区段,安装有169个传感器,实时监测大桥的加速度响应、位移响应、风速/风向、大气温度、结构温度、索力、结构应变,伸缩缝位移等(见图1).图1 主航道斜拉桥主梁加速度传感器布设图(单位:m m )Fig.1 Acceler omete rs p osition i n dec k of m ai n navigation c ha n nel bridge (u nit :m m ) 主桥主梁布设了14个竖向加速度传感器和7个横向加速度传感器,分别布置在主跨的1/4、跨中和边跨的跨中,共计7个断面.每个断面对称布设两个竖向加速度传感器和一个横向加速度传感器,其传感器布设位置如图1所示.在北塔塔顶和跨中桥面处分别布设有风速仪和气象站对环境风荷载进行观测.加速度传感器的采样频率为50Hz ,风速仪和气象站的采样频率为1Hz.大桥健康监测系统自2006年9月成功运营以来,成功记录了大桥的结构响应和环境因素数据.在2007年间,有数次台风经过大桥,其中以10月8日的“罗莎”台风为最大风荷载.本文选用“罗莎”为分析对象,分析大桥在此期间的结构特性变化.2 台风特点分析2007年第16号热带风暴“罗莎”,于10月2日08时在菲律宾以东洋面生成,之后稳定向西北方向移动,强度不断加强.7日15时30分在浙闽交界处(苍南至福鼎之间)登陆,登陆时中心气压97.5kPa ,近中心最大风力12级(33m ・s -1),其具体的路径见图2所示.由于受“罗莎”和南下冷空气的共同影响,10月7日晚至10月9日早晨,上海地区普降大到暴雨局部大暴雨,市区最大风力7～8级,长江口区和沿江沿海地区8～9级,洋山港区和上海市沿海海面10～12级[5].东海大桥为洋山港和上海市区的连接线工程,正处于“罗莎”台风的移动路径上.从2007年10月7日14:00至9日03:00的桥面气象站测量得到的桥面风速和风向的时程曲线如图3所示.8日04:00至8日08:10期间桥面风速和风向变化异常剧烈,同时结合塔顶风速仪的测量结果可以判定为台风风眼经过大桥,此期间风速和风向变换剧烈,对桥梁结构的状态特性影响不稳定,因此分析选用风眼过后的2007年10月8日10:00至19:00间共计9h 的数据进行,同411 第9期闵志华,等:台风下斜拉桥风致振动和动力特性分析 时此段期间内,大桥封闭了交通,可认为结构的振动主要是由风荷载所引起的.在此期间,跨中桥面平均风速为22.88m ・s -1,其最大的10min 平均风速为25.07m ・s -1,最大的3s 平均风速为30.5m ・s -1.跨中桥面10min 的平均风速、风向如图4所示.图2 “罗莎”台风行走路径Fig.2 Movi ng t r ac k of t yp hoon Kr osa图3 台风期间的跨中桥面风速和风向时程Fig.3 Wi nd speed a nd wi nd di rection recor deda t mid 2sp a n dec k du ri ng t yphoon图4 跨中桥面10mi n 平均风速和风向Fig.4 V a ria tion of 10mi n mea n wi nd speeds a ndwi nd di rections of mid 2sp a n section 紊流强度和阵风因子用于描述脉动风的强度,是确定结构风荷载的关键参数[6].基于风速风向法计算得到10min 的顺风向的紊流强度平均值为8.64%,最大值为14.59%,横风向的紊流强度平均值为8.08%,最大值为10.99%(见图5).同时紊流强度和平均风速的关系如图6所示,紊流强度随着风速的增加而降低,且横风向的变化要较顺风向的变化更加敏感.图5 顺风向和横风向紊流强度Fig.5 L ongit udi nal a nd la ter al t u r bule nce intensities图6 紊流强度和平均风速的关系Fig.6 Relations hip betwee n t he t u r bule nce i nte nsitiesa nd t he 10mi n mea n wi nd speeds 顺风向的阵风因子的均值为1.17,最大值为1.28,横风向的阵风因子的均值为0.19,最大值为0.36(见图7).阵风因子随着风速的改变的变化规律1411 同济大学学报(自然科学版)第37卷 并不明显,其总体上表现为略微降低(见图8).图7 顺风向和横风向阵风因子Fig.7 L ongit udi nal a nd la ter al gus t f actors图8 阵风因子和风速的关系Fig.8 Relations hip bet wee n t he gus t f act orsa nd t he 10mi n mea n wi nd speeds 紊流积分尺度是气流中紊流涡旋平均尺度的量度,其分析结果主要取决于数据记录的长度和平稳程度.其数学上的定义是直接基于空间相关函数计算紊流积分尺度,但实际运用比较困难.本文基于Taylor 假定采用自相关函数代替空间相关函数进行简化计算,分析得到所取时间段内的顺风向的积分尺度为352.97m ,横风向的积分尺度为207.72m.紊流功率谱密度函数更能准确地描述脉动风的特性,它们在频域上的全积分等于脉动风相应方向上的紊流动能.即有∫∞S i (n )d n =σ2i i =u ,v (1)式中:n 为频率.S i 在频域上的分布可以描述紊流动能在不同尺度水平上的比例.国内外学者提出了各种形式的脉动风速谱,如Daveport 谱、Simu 谱、Harris 谱和Von 2Karman 谱[7].分析在9h 内的结构风速的功率谱,其分析区间内取30min 的Hanning 窗,15min 的重叠,快速傅里叶变换(fast fourier t ransform ,FF T )取2048点,其频域分辨率为0.00056Hz.对比可知,顺风向功率谱中Simu 谱、Harris 谱和Von 2Karmon 谱拟合的效果要较Daveport谱效果要好(见图9).图9 顺风向功率谱及其谱拟合Fig.9 Power sp ect r u m along longit udi nal di rection3 风致结构响应在台风来临期间,为了保障大桥行车安全,大桥封闭了交通,因此此时得到的结构响应主要是由环境风荷载所引起的.以1h 长度为分析区段,计算桥梁的竖向加速度、横向加速度和扭转加速度的RMS 值.竖向加速度RMS 则通过同一截面内对称的竖向加速度传感器的测量值的平均值进行计算,而扭转角加速度RMS 则通过同一截面内对称布设的竖向加速度传感器测量值的差除以传感器的布设间距19.4m ,得到扭转角加速度.结构的横向加速度RMS 通过横向加速度传感器测量值减去由于横向加速度传感器布置偏离形心时由结构扭转产生的增量部分,得到结构的横向加速度.在8日11:00～12:00期间的跨中加速度响应时程曲线如图10所示.在强风作用下,跨中断面的竖向、扭转和横向加速度RMS 与风速间的散点图如图11所示.从图中可以看出随着风速的增大,结构的加速度是逐渐增2411 第9期闵志华,等:台风下斜拉桥风致振动和动力特性分析 大的,但由于估计的点数较少,其变化的关系比较难以准备地描述.图10 跨中截面加速度时程曲线Fig.10 Acceler a tion resp onses i n mid 2sp a n section4 风荷载作用下结构的动力特性变化选用2007年10月8日11:00～12:00间的结构的加速度功率谱作为强风作用下的结构响应功率谱.同时选用5日11:00～12:00和10日11:00～12:00期间的结构加速度功率谱作为台风前后的运营状态下的结构响应功率谱,进行对比分析台风对结构动力特性的影响.功率谱分析时取10min 的Hanning 窗,5min 的重叠,FF T 采用32768点,其频域分辨率为0.0017Hz.台风前后的跨中截面的功率谱如图12所示,从中可以看出:①对称振型模态在跨中截面的响应功率谱中有明显的峰值,而在反对称振型模态却没有明显的峰值;②截面测量得到的扭转角加速度中也包含有一定的横向加速度的影响,这主要是由于竖向加速度传感器并未布设在结构的形心轴上;③对比分析在台风期间和台风前后运营状态时的功率谱可以发现,结构在运营状态下的功率谱在2.5～4.5Hz 的区间内具有较大的幅值,表明此频率区间内具图11 跨中加速度RMS 值和风速的相关性Fig.11 Rela tions hip bet ween t he accele r ation RMS of mid 2sp a n section a nd t he mea n wi nd speed有较大的激励能量,而在台风期间结构的加速度功率谱更多的体现在低频部分,在2.5～4.5Hz 的幅值相对较小.由于在台风期间大桥封闭了交通,而在运营期间结构的振动主要是由车流荷载引起的,因此可认为运营期间在2.5～4.5Hz 间的结构能量主要是由交通荷载所引起的.对于台风下结构的模态参数识别,传统的方法是基于FF T 方法,FF T 能够准确地识别出结构的模态频率,但由于其谱估计的有偏性,致使估计得到的阻尼比往往过大[8].已有的研究主要基于随机减量法(random decrement technique ,RD T )+Ibrahim 时域法(Ibrahim time domain ,ITD )[2]、经验模式分解(empirical mode decomposition ,EMD )+RD T +Hilbert 变换(Hilbert transform ,H T )[4]的方法.小波变换(wavelet transform ,W T )作为近年来发展起来的一种信号处理方法,能够同时给出信号的时域和频域的信息,是近来模态参数识别的一个研究热点.作者提出了一种新的基于小波变换和奇异值分解(singular value decomposition ,SVD )的模态参数识别方法(W T &SVD ),其能够非常准3411 同济大学学报(自然科学版)第37卷 确地识别出结构的模态参数,尤其是结构的阻尼比,同时具有良好的抗噪性能[9].本文基于W T &SVD 方法对强风作用下的结构模态参数进行识别,以分析在强风作用下的结构的模态参数的变化,以1h 为分析时段.同时选用10月5日11:00～12:00和10日11:00～12:00得到的结构模态参数进行对比分析(此两个时段内的风速均较小,平均风速分别为7.4m ・s -1和5.5m ・s -1),分别表示为台风前、后结构的状态.除一阶纵向飘浮外,结构的前四阶模态分别为一阶对称竖弯、一阶对称横弯、一阶反对称竖弯和一阶扭转,能够较好地代表结构的动力特征.分析时段内的结构的前四阶模态频率的统计结果如表1所示,在台风来临的短暂期间,结构的模态参数发生了较大的变化,其最大单向极差比达到了-4.00%.结构的扭转模态(四阶)频率改变要较竖向弯曲模态和横向弯曲模态的改变幅度小.从结构的前四阶模态频率和风速间的相关性(见图13)中可以看出,前四阶模态频率均表现为随风速的增加而结构的模态频率降低,且前三阶的变化幅度要比第四阶的大.结构的模态阻尼比随着风速的增大变化关系并不明显(见图14),但较台风前后风速较小时阻尼比有了明显增大.图12 台风前后跨中断面加速度功率谱Fig.12 Power sp ect r u ms of accele r ation resp onses i nmid 2sp a n section bef ore a nd af ter t yphoon图13 结构模态频率和风速间相关性Fig.13 Relations hip bet wee n t he m odal f reque ncies a nd t he 1hou r mea n wi nd sp eeds4411 第9期闵志华,等:台风下斜拉桥风致振动和动力特性分析 表1 台风期间结构模态频率的统计结果Ta b.1 S t a tis tical res ults of s t r uct u r al m odal f requencies 一阶对称竖弯一阶对称横弯一阶反对称竖弯一阶扭转最小值/Hz 0.36210.41290.50270.6363均值/Hz 0.36450.41620.50630.6372最大值/Hz 0.36700.42000.50850.6377年均值/Hz 0.36670.43010.50880.6373单向极差比/%-1.25-4.00-1.20-0.16双向极差比/%1.341.651.140.22 注:双向极差比=(最大值-最小值)/年均值;单向极差比=(最大值或最小值-年均值)/年均值图14 结构模态阻尼比和风速的相关性Fig.14 Rela tions hip bet ween t he m odal da mpi ng r a tios a nd t he 1hou r mea n wi nd speeds5 结论本文分析了“罗莎”台风的风特性、风致结构振动以及风荷载作用下的结构的动力特性的改变,可以得到如下的结论:(1)台风期间随着风速的增加紊流强度降低,且横风向紊流强度的改变要较顺风向紊流强度的变化更加敏感.阵风因子随着风速的增加而降低,但其改变非常微小;(2)随着风速的增大,结构的竖向、扭转和横向的加速度RMS 随之增大,表明结构响应的振动幅度增大;(3)台风作用下,结构的前四阶模态频率中,均表现为随风速的增加结构的频率降低.结构的模态阻尼比随风速的增加变化不明显,但比正常风速下阻尼比有明显增大;(4)分析结果表明,除环境温度和加速度RMS (表征振动水平)是影响结构模态参数变化的主要因素外,在强风作用下,结构的模态参数也会有较大的改变,因此基于结构健康监测得到的结构响应和环境因素的数据分析结构在风荷载作用下结构特性的改变是非常有意义的.(下转第1173页)5411 第9期姜海西,等:波浪作用下水下岩质边坡的稳定性 shear loading[J].Engineering Mechanics,2005,22(6):97. [5] 周顺华,刘建国,李尧臣.水下边坡稳定性分析[J].西南交通大学学报,2002,37(2):180.ZHOU Shunhua,L IU Jianguo,L I Yaochen.Analysis of t hestability of underwater slope[J].Journal of Sout hwestJiaotong University,2002,37(2):180.[6] 高福平,顾小芸,浦群.海底管线失稳过程的模型试验研究[J].岩土工程学报,2000,22(3):304.GAO Fuping,GU Xiaoyun,PU Qun.Experimental research ont he instability process of submarine pipeline[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2000,22(3):304.[7] 王立忠,潘冬子,潘存鸿,等.波浪对海床作用的试验研究[J].土木工程学报,2007,7(40):101.WAN G Lizhong,PAN Dongzi,PAN Cunhong,et al.Experimental investigation on wave2induced response ofseabed[J].China Civil Engineering Journal,2007,7(40):101.[8] 顾小芸.海底边坡稳定性分析方法综述[J].力学进展,1989,19(1):50.GU Xiaoyun.State of t he art:analytical met hods of submarineslope stability[J].Advances In Mechanics,1989,19(1):50. 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多塔斜拉桥风致抖振响应的粘滞阻尼器控制研究
多塔斜拉桥风致抖振响应的粘滞阻尼器控制研究
多塔斜拉桥是一种复杂的桥梁，由于它的复杂构造，响应于外部环境的变化是非常敏感的，所以这种种桥梁往往会受到外界机械和气象因素的影响，导致抖振和振动，从而影响桥梁的安全性和稳定性。
因此，如何控制多塔斜拉桥的抖振是桥梁设计抗震领域的一个重要问题。
为了解决多塔斜拉桥的抖振问题，人们提出了许多消除抖振的措施，粘滞阻尼器控制是其中最主要的一种控制方法。
它利用底座的粘滞阻尼器对上部的斜拉索进行阻尼，减少抖振的影响。
同时，要根据实际情况合理选择粘滞阻尼器的质量、形状、尺寸和角度的等参数，尽可能使该参数具有较高的抑制能力、可靠性和实用性。
粘滞阻尼器控制方法不仅能够在有限步长内有效降低多塔斜拉桥的抖振响应，其还可以保证桥梁的稳定性和安全性。
在允许的负荷、温度和湿度条件下，桥梁的抗震能力、可靠性和耐久性可进一步提高。
另外，粘滞阻尼器控制也具有节约能源、保护环境和提升桥梁形象等优点。
以上就是多塔斜拉桥风致抖振响应的粘滞阻尼器控制研究的简介。
粘滞阻尼器控制旨在有效抑制多塔斜拉桥的抖振，从而确保桥梁的稳定性和安全性。
未来国家应充分利用这一技术来改善桥梁的安全性和可靠性，并通过新型材料创造具有更高力学性能的新型多塔斜拉桥。
斜风作用下大跨度斜拉桥裸塔抖振性能
斜风作用下大跨度斜拉桥裸塔抖振性能
朱乐东;曹映泓;丁泉顺;徐建英
【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(033)007
【摘要】通过气弹全模型试验对斜风作用下湛江海湾大桥裸塔抖振响应性能进行了研究.结果显示:随着风偏角的增加,该桥裸塔抖振响应呈非单调变化,顺桥向和横桥向抖振位移响应在30°风偏角附近达到最小值,在0°或90°附近达到最大值;从总体上看,桥塔抖振位移响应随风速的增加近似地按两次曲线增加;对于桥塔顺桥向、横桥向和扭转抖振响应,峰值因子有所不同,试验平均值分别为2.72,3.38和3.62.【总页数】5页(P880-884)
【作者】朱乐东;曹映泓;丁泉顺;徐建英
【作者单位】同济大学,土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;广东省路桥建设发展有限公司,广东,广州,510635;同济大学,土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;同济大学,土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】U441.3
【相关文献】
1.超大跨度斜拉桥裸塔风致抖振 MTMD 控制研究 [J], 陶天友;王春峰;王浩;李爱群
2.脉动风下高速铁路接触网抖振对弓网受流性能的影响 [J], 宋洋;刘志刚;汪宏睿;侯运昌;韩志伟
3.基于实测与规范风谱的三塔悬索桥抖振性能对比 [J], 王浩;陶天友;郭彤;李爱群;邓稳平
4.斜风作用下大跨度斜拉桥双悬臂状态抖振性能 [J], 朱乐东;王淼;郭震山;丁泉顺
5.斜风下典型桥塔抖振性能的比较 [J], 周奇;朱乐东;郭震山
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桥梁工程斜拉桥拉素风雨激振综述
理论分析—水线规律假设
➢ Xu和Wang假设水线作正弦运动，水线振幅采用实测数据，将拉索的 风雨激振简化为受水线运动荷载作用的强迫振动，建立了单自由度拉 索风雨激振模型。
➢ 毕老师等将风雨对拉索的作用简化为上水线绕拉索周向运动，把上水 线对拉索的作用力考虑为正弦形式的离心力，得到拉索在面内受到的
激励力的竖向分量表达式：F(t)F0sint ，运用共振理论来解
理论分析—水膜假设
➢ 1992年 Reisfeld等推导出基于滑移理论模型, 用于计算拉索表面水膜 在重力和表面张力作用下形态的变化, Lemaitre在该模型的基础上, 将 风作为外部荷载, 研究水膜形态的变化。
➢ 许林汕等在Lemaitre的基础上对拉索运动方程进行了修正，使其能够 考虑拉索振动对水膜形态的影响，根据已有研究成果假设拉索的运动 规律，将其作为已知条件代入水膜运动方程，通过数值求解研究了拉 索表面水膜在重力、表面风压、表面摩擦力等作用下的形态变化,得到 水膜的变化规律。
桥梁工程斜拉桥拉素风雨激振综 述
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研究背景及意义
斜拉桥拉索柔度大，阻尼小，质量轻，使得结构对风的敏感度很高， 极易在风和雨的激励下发生大幅的风雨激振。20世纪80年代， Hikami等发现斜拉索在风雨作用下会发生大幅振动，最大振幅达到 55cm，在国内，1997年，杨浦大桥拉索发生风雨激振，造成部分拉 索锚具破坏。此后，多次在大跨桥的斜拉桥上观测到类似的现象。斜 拉索振动严重影响桥梁的安全性能，拉索的振动会引起拉索端部接头 部分出现疲劳现象，在索锚结合处产生裂纹，破坏拉索的防腐系统， 严重的还会引起拉索的失效。现在普遍认为：近95%的斜拉桥振动问 题是由风雨激振引起的。因此有必要对风雨激振现象进行深入研究。
独斜塔斜拉桥风振效应分析
关键词 ： 独斜塔 ， 风振 ， 动力分析
中图分类号 ： ｕ ４ ４ ８ ・ ２ ７
１
、
文献标识码
： Ａ
二 维顾 振理 论
桥梁的颤振分析源于飞机机翼颤振 的研究
：
。
Ｖ ＝ （ ２ Ｂ ）
ｓ 。 ａ ｎ ｌ ａ ｎ采用 ６个
颤振 导数来 描述作用 在桥 梁结构 上 由于桥梁 结构 变形 和气 流运 动之 间相互耦合产 生的力矩 和 自激升力 … 建立桥梁 受风影 响二 自由度的颤振方程 。现采 用 ８个颤 振导数 和 Ａ ・ （ １ ２．
分别 为桥梁 单 位长度 的等效质量惯性矩 和等效质量 ； ∞ 均为相应 圆频 率 ； 为结构扭转模态 阻尼 比； 为结构 竖弯模 态 阻尼 比； Ｆ Ｌ 为该 结构的自激气动升力； Ｆ ： 为结构 的俯仰力矩 。
，
．
其中 ， Ｐ， ｑ分别为竖 向位移 和扭转 位移 ；
将式 （ ３ ） ， 式（ ４ ） 代入式 （ １ ） ， 式（ ２ ） 得：
．
，
【
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（ ５ ）
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图 １ 马新大桥结构图
假 设 颤 振 为 稳 态 和 谐 振 动 Ｊ ， 状 态 向 量 为 ［ ： 叩 ＝ 叼 。 ｅ ， 代
入式 （ ５ ） ， 得：
组 合 粱 抗 扭 分 析 与 设 计 ［ Ｍ ］ ． 北 京 ： 人 民 ： ｘ迥 田幄
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斜拉桥风致抖振时域分析
斜拉桥风致抖振时域分析摘要：随着交通事业的快速发展，在我国中西部地区需要建设大量的斜拉桥等大跨度柔性桥梁用于跨越沟谷。
该地区是我国风灾发生较高的区域之一，风环境复杂多变，除了对斜拉桥进行静风稳定的验算，同时也有必要研究脉动风对斜拉桥影响。
本文将通过时域方法分析斜拉桥的抖振。
关键词：斜拉桥脉动风抖振时域分析中图分类号：u4 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）05-0178-021.引言我国的中西部山区面积广大，地形复杂，具有山高谷深，风环境复杂等特点，这就需要建设大跨径桥梁以跨越山谷、河流等。
其中斜拉桥是跨越能力比较强的柔性桥型之一。
旧塔科马桥的风毁事故引起人们对桥梁风致振动的关注，其中风对斜拉桥等大跨度桥梁的影响不容忽视。
频域分析、全桥模型风洞试验方法和时域分析方法是现在分析桥梁抖振的主要方法，其中桥梁有限元模型时域分析是比较常用的方法。
2.时域方法的主要步骤桥梁结构抖振时域分析主要包括三个方面：一是空间脉动风场的有效模拟；二是时域风荷载模型的处理；三是非线性时程分析。
2.1.脉动风的模拟1）主梁模型的选择。
在大跨径桥梁全桥的结构分析中，常采用平面和空间杆系结构，塔和墩简化为通过其中心线的两节点两单元，而斜拉索等杆系简化为两节点杆单元。
在三维空间分析中，由于主梁作为横向尺寸较大的实体结构，其纵向还有斜拉索、纵梁等不同构件连接。
都使得不能只用一个空间梁单元进行描述。
大跨径桥梁主梁主要有三种不同的计算模型：三梁式、双梁式以及鱼骨式。
2）风场模拟方法的选择。
抖振响应时域分析，首先依据目标功率谱函数数值模拟空间脉动风场。
对于平稳随机过程，比较常用的方法有谐波合成法与线性滤波法。
谐波合成法计算量较大，但是精度较高，一般常采用这种方法。
2.2.抖振风荷载2.3.非线性时程分析结构几何非线性处理方法。
现代大跨径桥梁的柔性特征十分明显，特别是悬索桥和斜拉桥，对其进行动力分析时必须要考虑几何非线性，才能得到精确的计算结果。
独塔斜拉桥钢拱塔竖转施工风致抖振响应分析
独 塔斜 拉 桥 钢拱 塔 竖 转 施 工 风致 抖 振 响应 分 析 ＊
王 向 阳 夏 小 勇 韩 丽 丽
（武 汉 理 工 大 学 交 通 学 院 武 汉 ４３００６３）
摘 要 ：针 对 独 塔 斜 拉 桥 钢 拱 塔 竖转 过 程 中 由 风 荷 载 引 起 的 振 动 问 题 ，以 武 汉 市 高 新 二 路 独 塔 斜 拉
文 中以武汉 市 高新 二路 独塔 斜拉 桥钢拱 塔 竖 转 施工 项 目为研 究 背 景 ，对 挂索 前 的钢 拱塔 进 行 抖 振 时域 分 析 和 研 究 ．钢 拱 塔 在 与桥 面 成 １５。倾 角 的胎 架平 台上 拼 装 焊 接 完 成后 ，在 钢拱 塔 底 部 安 装竖 转架 ，通 过 油 缸 同步 张 拉 钢 铰 线将 钢 拱 塔 竖 转 至预 定 位 置 （与 桥 面 成 ８０。倾 角 ），最 后 焊 接 钢 拱 塔 ，使 其 与 拱 座 固结．整 个 竖 转 过 程 持 续 约 １０ ｈ，并 且竖转 过 程 中配备 有辅 助设 施 ，该 阶段 整 个 体系 的稳定 性 和 安 全 性 是 可 以 得 到保 障 的．但 桥 梁在钢 拱 塔竖转 到 位到 安装 斜 拉 索之 间会 有 １ 个 月 的时 间间 隔 ，在 这 一 阶段 存 在 很 多不 确 定 性 因素 ，因此 文 中将 重 点 对 ８０。工 况 下 的钢 拱 塔 进 行抖 振分 析 和研究 ，主要包 括静 风 响应分 析 、脉 动 风 响应分 析及 整体 抗 风分析 ．
线性 滤波 法广 泛应 用 于 随机过 程 的模 拟 计算 中 引．从利 用 回归技 术 成功模 拟 互相 关 的风 作用 力 ，发展 到 自回归 过滤 技术 ，再 经过 不 断的 改进 和 推广 ，逐 渐发 展 成 较 为 完 善 的 线 性 滤 波 法 ．文 中应 用 的是 自回归 （ＡＲ）模 型 ，其 原理 如下 ．
斜拉桥抗风设计要点与风振控制措施
从而 形成弯矩效应 ，随 着结构跨径增加 ，这 种不平衡效应将 越 加 显著 ，弯矩 更大 ，对应的压 弯非 线性 更加 显著 。斜拉 索受力 非常明确以承拉为主 ，但由于较小的倾斜角度和长度 ，使得拉 索 的垂度效应非常显著 ，这 会同样导致其非线性明显 ；主 梁被 拉 索以多点弹性支撑 ，因此以受弯为主 ，同时具 有一 定的承压
顺桥向风阻系数方面 ，以苏通大桥研究结果显示 ，设置有 气动措施的斜拉索其阻力系数要明显大于光索构造 ，且 阻力
风对结构的作用主要有静力效应和动力效应 ２种 ，静力 效应包含 厂静风荷载效 应及静风荷载，具有明显的单调性 。根据风 阻系数 的设计就可 以保证斜拉索 的驰振 、抖振和涡激共振等
本文首先分析斜拉桥 的结构受 力特性和抗 风设计要 点 ， 根据斜拉桥主要组 成构 件的受力特点分别分析其风致振 动问 题 ，并提 出控制措施和方法 ，保证 结构 的安全性和使用性能 。
２ 斜 拉桥抗风设计特点
梁和桥墩等主要受 力构件 ，各个构件 的受 力特 ｌ生及承载 性能 存在 差别 ，使得其 结构 设计 型式也不一样 。首先 ，主 梁是 支撑 桥面 的构件 ，为行 车提供平 台 ，因此其直接 承载桥面 交通 荷载 作 用。为了给主梁提供支撑 ，并 将桥 面荷载传递 ，斜拉索 扮演 了这种 角色 。斜拉索连接主梁和桥塔 ，对主梁形成了多点弹性 支撑体系 ，随着跨 径的增加 ，斜拉 索的 角度 越来越低 ，这 使得 其竖 向支撑效应降低 ，同时 斜拉 索的垂度效应更加明显 ，这是 限 制斜拉桥大跨径发展的主要 因素之一 。斜拉索传递 的荷载 到索塔 上 ，索塔将荷载全部 传递给基础结构 。因此其 有良好的 承 压性能 ，大部分 斜拉 桥的索塔都是竖直形态 ，这与 其承 压的 受力特 点有很大关 系。
斜拉索风致振动控制研究
安徽建筑中图分类号：U448.27文献标识码：A 文章编号：1007-7359（2021）11-0153-02DOI:10.16330/ki.1007-7359.2021.11.0691概况随着斜拉桥跨度的不断增大，斜拉索长径比随之增大，斜拉索的刚度和阻尼也不断降低，导致斜拉索在风和雨的作用下容易发生大幅振动。
斜拉索的大幅振动不仅会导致在索锚结合处出现裂纹，使拉索发生疲劳破坏，还会引发行人和车辆的舒适度问题[1-2]。
研究拉索的振动机理及其振动控制问题，具有十分重要的实际意义。
2斜拉桥的风致振动桥梁结构的风致振动主要有以下几类，分别是涡激振动、尾流驰振、风雨激振、裹冰拉索驰振和抖振等。
2.1涡激振动涡激振动是气流通过拉索后产生旋涡并脱落引起的，产生出对拉索的横向和顺风向的周期荷载。
涡激振动介于桥梁结构的强迫振动和自激振动之间，当漩涡脱落频率与拉索的某阶固有频率接近时，会导致出现涡激共振现象，斜拉索越长，涡激振动出现的频率越高。
涡激共振是一种限幅振动，不会引起结构的破坏，但是振动较严重时，会影响斜拉索的寿命。
2.2尾流驰振尾流驰振近距离并列索在大跨度斜拉桥中得到广泛应用。
当气流流过近距离并列索时，上游的拉索尾流区内会在气流的作用下形成一个不稳定的驰振区，而位于下游的拉索在振动过程中受到上流索的尾流干扰出现尾流驰振现象，下游的斜拉索会比上游的斜拉索发生更大的风致振动。
尾流驰振是发散性自激振动现象，单根拉索不存在发生尾流驰振的可能。
当斜拉索的间距为2~5或10~20倍的斜拉索直径时，较易发生尾流驰振。
2.3风雨激振风雨激振是一定天气条件下，斜拉索在受到风和雨的共同作用下，发生的大幅度、低频率的振动现象。
1984年日本学者Hikami 在观察MeikoNishi 桥时首次观测和提出，并在风洞中通过人工降雨试验重现了这一现象。
迄今国内外学者在多座斜拉桥上观测到了斜拉索的风雨激振现象。
斜拉索振动中危害最大的就是风雨激振，超过九成的桥梁问题振动都是由风雨激振引起的，斜拉索风雨激振的振幅远大于其他风致振动的振幅。
斜拉桥风振问题及其控制措施
斜拉桥风振问题及其控制措施斜拉桥是一种现代建筑工程中常见的桥梁形式，其独特的结构和美观的外观使其成为人们喜爱的交通工具。
然而，斜拉桥在面临自然风力的作用下，会出现风振问题，给桥梁的安全性和使用寿命带来一定的威胁。
为了解决这一问题，工程师们采取了一系列的控制措施，以确保斜拉桥在风力作用下的稳定性。
斜拉桥的风振问题主要是由于桥体在风力作用下的共振造成的。
当风速达到一定限度时，风力对桥面的作用会导致桥梁产生共振现象，使桥面发生明显的振动。
这种振动不仅会对桥梁结构产生破坏，还会对行车安全造成影响。
因此，控制斜拉桥的风振问题非常重要。
为了解决斜拉桥的风振问题，工程师们首先需要进行风洞试验来获取桥梁在不同风速下的响应特性。
通过这些试验数据，可以对斜拉桥的结构参数进行优化设计，以提高桥体的抗风能力。
同时，工程师还可以通过增加桥体的刚度和减小桥面的质量来减小共振现象的发生。
此外，控制斜拉桥风振问题的另一种方法是采用振动吸能技术。
在斜拉桥的主塔、悬索等关键部位安装阻尼装置，通过吸收和消散振动能量来降低共振现象的发生。
这种技术可以有效地减小斜拉桥的振动幅度，提高桥梁的稳定性和安全性。
此外，斜拉桥的风振问题还可以通过控制斜拉桥的气动力来解决。
通过在桥梁的主塔和悬索上设置一定的减风剖面，可以减小风力对斜拉桥的作用效果。
同时，工程师们还可以通过更改桥梁的外形设计，以减小风力对桥梁的作用面积。
在进行斜拉桥的设计和施工过程中，工程师们还需要充分考虑桥梁的材料选择和维护保养方案。
选择适当的材料对于提高斜拉桥的抗风能力至关重要。
同时，定期的维护保养工作也可以保证斜拉桥在使用过程中的稳定性和可靠性。
总之，斜拉桥风振问题是一个涉及到桥梁结构、设计和材料等多个方面的复杂问题。
通过风洞试验、结构参数优化设计、振动吸能技术和气动力控制等措施，可以有效地控制斜拉桥的风振问题，提高桥梁的稳定性和安全性。
同时，合理选择材料和定期维护保养也是确保斜拉桥长期使用的重要环节。
斜拉桥斜拉索的风致振动形态及减震措施分析
面的位置 。研究表明将 圆形的拉索断面改为多边形断面可以
改 变 拉 索 的 气 动性 能 。
（ ）表面缠绕螺旋线 ４
＝
Ｄ （ 筹管 理Biblioteka 实 验教 学 、教 学管 理 。
（ ２ ）
在 拉索表面沿轴向缠绕带状物或 间隔缠绕带状物 ，这是
增 加 拉 索 阻尼 是 控 制 拉 索 振 动 最 直 接 和 最 有 效 的 方法 。 就 目前 而 言 ，实桥 所 采 用 的拉 索 减 振 阻 尼器 按 阻 尼 介 质 的 不 同 ，大 致 可 以分 为 ：高 阻 尼 橡 胶 阻 尼 器 、 油 压 阻 尼 器 、粘 性 剪切型阻尼器和磁流变阻尼器 。
１ ．卡 曼 涡激 共振
空 气 动 力 学 措 施 主 要 从 斜 拉 索 在 风 雨 天 气 里 产 生大 幅 振 动 的机 理 出发 ，在 拉 索 套 管 上 增 加 突 起 、 开 设 凹孔 或 凹槽 、 缠 绕 螺 旋 缀 条 等 措施 改变 斜 拉 索 的表 面 形 状 ， 到 干 扰 水 流 ， 起
第 １ １期
陶 红梅 等 ：斜 拉 桥 斜 拉 索 的风 致 振 动 形 态 及 减 震 措 施 分 析
２３ Ｏ
以 前 主 要 用 于 减 小 涡 激 振 动 ， 坏 或 减小 脱落 旋 涡 的 相 关 性 。 破 （ ） 表 面 设 置椭 圆 环 或在 拉 索表 面 安 装 鳍 ５ 在 倾 斜 柱 体 上 间 隔套 上 厚 椭 圆环 ， 环 的 平 面 平 行 来 流 方
少 了 拉 索 自 由长 度 ，提 高 了整 个 索 面 的 刚 度 ，另 外 使 拉索 之 间 产 生耦 合 作 用 ，形 成 有 干 扰 效 应 的索 网或 用 高 阻尼 材 料 做 辅 助 索 以提 高 系 统 阻 尼 ，达 到 抑 制 拉 索 风 雨 激 振 、 参 数 共 振 等 振 动 的 目 的 ， 因而 非 常 有 效 。
斜拉桥桥塔独立状态抖振响应时域分析
１ ５
＾
员的安全 ， 因此正确估计桥塔独立状态 时的抖振响应十分重要 。 桥 梁结 构抖振响应 的分析方法有频域法和时域法两类 。由
于 地 面 运 动 以 及 结 构 的 响 应 基 本 上 是 一 个 瞬态 过 程 ， 此 可 以 因 采 用 时 域 的方 法 来 确 定 其 统 计 特性 。
图 １ 安庆 长 江 大 桥主 塔 结 构
描述特征 的网格能够满足计算精度的要求 。
二 、 塔 脉 动 风 荷载 模 拟 桥
计算过程中根据残差值 、 三分力系数图的稳定性判断计算是
否收敛 。对计算得到的三分力系数文件数据进行处理 ， 截去计算 开始 阶段的不稳定部分（ 未收敛）对稳定部分的计算结构进行平 ， 均化处理得到静力 三分力系数 。桥塔截面静力三分力系数见表 ２ 图塔底截面风向角为４ 。 ， ５时的截 面表面压力分布如同３ 所示 。
分数
１０４ ２
间间隔
Ｏ２ ．５ Ｓ
注 ：为 风 荷 载 方 向 与 横 桥 向 方 向之 间的 角度 ； ｃ分 别 为体 口 Ｃ ， 轴 坐标 下截 面 阻 力 系数 、 力 系数 ； ， 别 为 风 轴 坐 标 下 截 面 的 升 Ｃ分
本文 ， 笔者采用谐波合成法 ， 利用快速傅里叶变换加快模拟 阻 力 系数 与 升 力 系数 。抖 振 力的 计 算 采 用风 轴 坐标 。
９。 ０ 的风 向角 下的静力三分 力系数 ， 算域取 为正方形 ， 计 边长为 模型边长 ｈ ３ 倍 。保证了各攻角下的背风 面距 口的距离大 的 ０ 于 １ 。采用非结构化 网格 ， ０ ｈ 计算 区域用 四边形 网格进行离 散 ， 在截 面周 围区域 网格加 密。从数值计算 的结果来看 ， 具有上述
钢—混组合梁斜拉桥风致抖振响应分析
钢—混组合梁斜拉桥风致抖振响应分析
唐文斌;钟德超;潘良;杨镇宇
【期刊名称】《四川建筑》
【年(卷),期】2022(42)2
【摘要】文章对某钢-混组合梁斜拉桥进行了风致抖振响应分析。
首先通过计算流体力学软件对桥梁进行气动分析得到静力三分力系数,再分析桥址风场资料并根据规范采用风谱,利用谱分解法得到风谱时程,基于准定常气动理论将得到的风谱时程转换为气动力时程。
通过编程软件与有限元软件结合来模拟求解桥梁自然紊流风场下的抖振响应。
结果表明:桥塔在最大悬臂状态出现最大抖振内力与位移RMS值;梁体在+3°攻角工况下有最大响应,最大悬臂阶段在边跨1/2处有最大位移RMS值,在中跨1/4处截面有最大内力RMS值;成桥阶段在主跨跨中有最大位移RMS值,在塔1处截面有最大内力RMS值;经分析该桥具有良好的抗风性能。
【总页数】5页(P233-237)
【作者】唐文斌;钟德超;潘良;杨镇宇
【作者单位】中铁开发投资集团有限公司;西南交通大学桥梁工程系
【正文语种】中文
【中图分类】U488.27
【相关文献】
1.独塔斜拉桥钢拱塔竖转施工风致抖振响应分析
2.连续梁拱组合结构风致抖振响应分析
3.组合梁斜拉桥施工最大单悬臂阶段抖振响应及减振研究
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施工阶段斜拉桥自立索塔的抖振响应分析的开题报告
施工阶段斜拉桥自立索塔的抖振响应分析的开题报告开题报告论题：施工阶段斜拉桥自立索塔的抖振响应分析研究背景：斜拉桥作为大跨度桥梁的一种，具有结构简单、刚度大、占地面积小、对地形限制小等优点，在大型公路、铁路、水利、城市轨道交通等领域得到广泛应用。
在斜拉桥的建设中，通常采用自立索塔加助跨桥面板的结构形式，以增加桥梁稳定性和承载能力。
然而，在自立索塔斜拉桥施工阶段，由于桥面板还未安装或安装不充分等原因，自立索塔存在抖振现象，对斜拉桥的安全性和稳定性造成威胁。
因此，开展斜拉桥自立索塔的抖振响应分析研究，具有重要的现实意义和理论意义。
研究目的：1.通过建立自立索塔的动态模型，分析其在施工阶段的动力响应特性；2.利用有限元理论和模态分析方法，研究自立索塔的抖振响应规律及动态稳定性；3.提出有效的控制策略，提高斜拉桥的抗抖振能力和施工安全性。
研究内容：1.斜拉桥自立索塔结构的类型和特点；2.自立索塔动力学模型的建立与求解；3.斜拉桥自立索塔在施工阶段的抖振现象；4.自立索塔的抖振响应特性与规律；5.斜拉桥自立索塔的控制策略研究。
研究方法：1.采用ANSYS等有限元分析软件建立自立索塔的数值模型，进行动态分析和模态分析，研究其动态响应特性；2.利用实验和仿真方法，分析自立索塔的抖振响应规律；3.采用系统动力学方法，研究斜拉桥自立索塔的控制策略。
研究意义：1.研究自立索塔斜拉桥的抖振响应规律，为施工安全控制提供理论依据；2.提出有效的控制策略，提高斜拉桥施工的安全性；3.为斜拉桥设计、施工和维护提供技术支持；4.为斜拉桥抗风振、地震等自然灾害的研究提供参考。
论文结构：第一章：绪论第二章：斜拉桥自立索塔的结构和动态模型建立第三章：斜拉桥自立索塔的抖振现象分析第四章：自立索塔的抖振响应特性分析第五章：斜拉桥自立索塔的控制策略研究第六章：结论与展望预计时间安排：第一年：1.参阅大量文献，深入理解自立索塔斜拉桥的结构、性能和斜拉桥抖振的相关问题；2.学习并掌握有限元分析软件，建立自立索塔的动力学模型；3.进行模态分析、动态分析等研究，分析斜拉桥自立索塔在施工阶段的抖振现象。
斜拉桥拉索施工过程中的减振措施
斜拉桥拉索施工过程中的减振措施
斜拉桥施工阶段主要发生的振动是拉索的施加紧力的时候，结构自身的振动，以及机
械设备的运动所产生的震动。
为减弱这些振动，我们可以采取一些措施来消减振动的影响。
首先，施工部门需要对拉索钢杆进行天然加强处理，以减少在紧缩施工过程中所产生
的振动。
在施工期间，紧缩力应施加在钢杆中，使其具有立体式紧缩功能，而不是仅仅施
加在表面，从而减少钢杆的振动幅度。
其次，在施工期间应使用有效的减振设备，以减少其他机械设备所产生的震动，例如
紧缩机。
这些设备应配备有效的隔振技术，以减少机器的振动，减少对斜拉桥的影响。
再次，施工过程中应适时休息，以减少拉索施工过程中所产生的振动和震动。
施工期间，避免长时间连续使用拉索，运用适当的垫木、橡胶垫子等，有效的减少振动、消除振
动传播和减少结构破坏。
最后，施工期间也要检查紧固件，以预防紧固件解紧，使拉索变形，这有可能产生不
必要的震动。
斜拉桥施工过程中，需要结合上述思路，采取一系列措施，以减少施工过程中的振动
和震动，消除其对斜拉桥的伤害效果，保护斜拉桥的安全及稳定性。
斜拉桥拉索振动及其减振措施
斜拉桥拉索振动及其减振措施斜拉桥是一种常见的大跨度、大荷载的桥梁结构，其特点是主要受力构件为斜拉索。
斜拉桥的设计与施工过程中需要考虑斜拉索的振动问题，因为斜拉索的振动会对桥梁的稳定性和安全性产生不良影响。
本文将探讨斜拉桥拉索振动及其减振措施。
1.风振：斜拉桥一般位于开放场地，容易受到风的影响，风振是产生拉索振动的主要原因之一2.自振：拉索会在自然频率处发生共振现象，自振也是产生拉索振动的一个重要原因。
3.交通振动：大型车辆经过斜拉桥时会引起桥梁振动，进而激发拉索振动。
为了减小斜拉桥拉索振动，需要采取一系列的减振措施，包括被动措施和主动措施。
1.被动措施：被动措施主要是通过改善结构的刚度、阻尼和降低风荷载来减小拉索振动。
-改进结构刚度：通过提高主梁和塔柱的刚度，减小拉索长度和角度等方式来改进结构刚度，从而降低拉索振动。
-增加阻尼：可以在拉索上加装阻尼器，通过阻尼器的耗能机制，减小拉索振动的幅值和持续时间。
-降低风荷载：通过改善桥梁造型、增加墙面阻力和采用曲线布置等方式来降低风荷载，减小风振引起的拉索振动。
2.主动措施：主动措施主要是采用主动控制技术，通过对拉索施加力来抑制或抵消拉索振动。
-主动调节张力控制系统：通过对拉索施加合适的张力，使拉索保持在其工作状态的合适范围内，从而减小振动。
-调谐质量阻尼技术：通过在拉索上安装调谐器，利用调谐作用改变拉索的自振频率，从而减小振动幅值和持续时间。
-主动控制技术：通过对拉索施加控制力，实时调节拉索的振动幅值和频率，从而减小振动。
需要注意的是，减振措施的选择和使用应根据具体情况进行综合考虑，不同的斜拉桥在不同的工况下可能需要采用不同的减振措施。
总之，斜拉桥拉索振动是斜拉桥设计和施工过程中需要关注的重要问题。
为了保障斜拉桥的稳定性和安全性，需要采取一系列的减振措施，包括被动措施和主动措施。
这些措施可以有效地减小斜拉桥拉索振动，提高桥梁的使用寿命和安全性能。
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B* B! 风荷载时域表达式 施工 阶 段 设 计 基 准 风 速 下 ! 进行桥塔抖振响应 分析时自激力量值 不 大 ! 静风力和抖振力是主要荷 载 " 因此 ! 本文不考虑自激力的作用 ! 结构所受到的
图 A! 桥塔施工节段划分及横撑布置
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表 A! 风场模拟计算的主要参数
参数 截止频率 频率等分数 采样时距 采样时间 参数值 * : ; 2 34 , 5 NT% 参数 相干系数 基本风速 剖面指数 水平风谱 参数值 ! " * # %* -M 2 "* ! ’ b : 7 M : G谱
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桥塔 为 竖 向 线 状 结 构 ! 可以忽略竖向脉动分量
’$ & 的作用 # " 另外 ! 由于混凝土桥塔刚度 B% #! A! > $! & 引起的桥塔振 相对较大 ! 横向脉动分量 C% #! A! > $!
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台风期内桥塔的 ’ 个 抗 风 最 不 利 状 态 ( 塔柱即将合 拢阶段和桥塔自立 阶 段 ! 作为桥塔抗风分析的施工 控制状态 " 对中塔柱即将合拢状态和桥塔自立状态有限元 模型进行以下分析 ( 施工阶段设计风荷载下 ! 来流风 偏角分别为*T" % 横桥向风 & ’ 及Q % 顺桥向风 & d % ) d " d 情况下的风致抖振 响 应 分 析 ) 施工阶段全过程静力 分析 ! 即是在考虑施工过程的情况下 ! 分别对塔柱即 将合拢状态 ’ 桥塔 自 立 状 态 在 施 工 荷 载 ’ 自 重’ 收缩 徐变以及整体降温 ! ) l 的荷载工况进行分析 " 采用大型通用软件 .U F [ F 对桥塔进行动力特 性及风荷载抖振响 应 分 析 ) 同时采用桥梁结构专业 软件进行桥塔施工阶段全过程静力分析 " B* A! 脉动风场模拟 B* A* A! 风场简化 桥梁结构周围的大气湍流实质上是一个随机风 场! 桥跨上任一点的风可以分解为 ( 水平方向平均风 平行于 平 均 风 方 向 的 脉 动 风 分 量 *% 速@! #! A! $! & ! 垂直于平均风方向的竖向脉动风分量 B% > #! A! $! & 及横向 脉 动 风 分 量 C% & "通常将该随机 > #! A! > $! 风场看作是 ! 个三 维 多 变 量 的 平 稳 高 斯 随 机 过 程 " 由于自然风的 # 个 方 向 脉 动 分 量 间 的 相 关 性 较 弱 ! 实际应用中通常不考虑风速在 # 个方向之间的相关 性! 从而将理论上三 维 相 关 的 风 速 场 简 化 为 # 个 独
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桥梁建设 !!’ " " ( 年第 ) 期
斜拉桥主塔施工过程风致抖振 时域分析及安全性评定
’ 狄 ! 谨!! 周绪红!! ! 张 ! 茜!
! 长安大学 "陕西 西安 & 兰州大学 "甘肃 兰州 & $ !* ! " " ( %# ’* # " " " " 摘 ! 要 !对杭州湾大桥南通航孔斜拉桥进行桥塔施工架设期间的抗风 分析 " 根据 桥塔施 工进 度确立中塔柱合拢前及桥塔自立状态为抗风控制状态 ! 针对 ’ 种施工控制状态建立有限元模型 ! 分 别进行了抖振时域分析及施工阶段全过程静力分析 ! 并 对桥塔 在 施 工 过 程 中 结 构 和 施 工 人 员 安 全 进行了评价 " 结果表明 # 施工阶段设计风荷载作用下 ! ’ 种抗风控 制状 态桥塔 控制截 面拉应 力都 不 大! 结构不会出现损伤 $ 但塔柱顶部抖振振幅及狄克曼指标都较大 " 关键词 !斜拉桥 $ 桥塔 $ 风致抖振 $ 时域分析 $ 安全性 中图分类号 !, % % -* ’ &# , % % !* # 文献标识码 !.
’$ 立的一维风速场 # "
" 4; 杭州湾大桥全长 # 连接嘉兴和 宁 波 两 地 ! (P M! 地处我国台风频袭 的 浙 江 沿 海 地 区 ! 其南通航孔桥 为 . 形独塔 双 索 面 三 跨 连 续 半 漂 浮 体 系 钢 箱 梁 斜 拉桥 ! 全长 ) 跨径布置为 % &M! & -M! ! " "Y! ( "Y# ! 主塔高 ! Q %* #M" 本文 结 合 杭 州 湾 大 桥 南 通 航 孔 独 塔 斜 拉 桥 ! 对 桥塔施工过程中的控制阶段进行风致抖振时域分析 和施工全过程静力 分 析 ! 并根据分析结果对桥塔施 工过程中的安全性作出评价 " B! 桥塔施工过程抖振时域分析 南通航孔斜拉桥为 . 形 桥 塔 ! 塔柱施工节段划 分及横 ’ 竖撑 布 置 ! 见 图 !" 根 据 施 工 进 度 ! 将预计
收稿日期 ! ’ " " ($" -$! 作者简介 !狄 ! 谨 ! $ 男$ 副教授 $ 工学硕 ! Q & ’$ " ! Q Q # 年毕业于长沙理工大学水利水电工程建筑专业 $ ! Q Q ( 年毕业于湖南大学结 构 工 程 专 业 $ 士$ 现为长安大学公路学院桥梁工程系博士研究生 &
斜拉桥主塔施工过程风致抖振时域分析及安全性评定 !! 狄 ! 谨 ! 周绪红 ! 张!茜
( Q
国在建的主跨!" 主塔高’ -M 的苏通长江大桥 ! Q 高塔裸塔状态的抗 风 稳 定 性 ! 已成为重大 M" 目前 ! 的工程问题引起很 多 工 程 师 的 注 意 ! 但对于桥塔施 工过程中的抗风问题研究还很少 " 桥梁结构抗风动力分析包 括 颤 振 和 抖 振 分 析 ’ 个最基本的方面 ! 通过优化桥梁断面形式和提高结 构刚度 ! 现已基本可 以 避 免 大 跨 桥 梁 颤 振 现 象 的 发 生 " 而抖振在任何 风 速 下 都 会 发 生 ! 虽然不会引起 灾难性的破坏 ! 但是 过 大 的 抖 振 在 施 工 期 间 可 能 引 起结构物损伤 ! 危及施工机械和人员的安全 ! 而在成 桥运营期间则会影响行人和车辆的舒适度和缩短部 分构件的疲劳寿命
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