考虑刚度及铰支边界条件的短索索力求解方法

针对基于弦振动理论建立的铰支边界条件下拉索索力计算公式在实际工程应用中存在的问题,提出了基于频率分解的索力计算方法.通过分析拉索索力、抗弯刚度、固有频率之间的关系,将拉索实际振动频率的平方分解为抗弯刚度为零时拉索振动频率的平方,与拉索索力为零时拉索振动频率的平方之和,进而建立起拉索实际振动频率与频阶平方之间的二次多项式;采用最小二乘法拟合出多项式系数从而同时求出拉索的索力与抗弯刚度.通过模型计算索力与加载索力的分析比较,验证了提出的频率分解法求索力的实用可靠性.     

基于监测数据的斜拉索模态参数变异性分析

基于某大跨斜拉桥 5根拉索 1年的加速度和温度监测数据,系统分析了在良好天 气和暴雨天气下拉索模态参数和索力的变化特征. 使用快速傅里叶变换和随机子空间法识别 模态频率和阻尼比 . 对比发现,暴雨天气下拉索振幅大,低阶模态的振动明显,模态阻尼比在 两种天气下有一定的差异性 . 使用频率法计算得到了各拉索连续一年的索力值,其为非平稳 时间序列,且具有年和日周期性的波动. 索力-索温关系分析表明,各拉索索力-索温的关系各 不同,同一根拉索在不同温度范围内的索力-索温关系也可能存在很大的差异. 使用半功率带 宽法计算得到了各拉索连续一年的阻尼比,得到了自相关函数和其自功率谱,并拟合得到了 阻尼比的边缘概率密度分布函数. 分析表明,各拉索阻尼比具有时长为1 d、12 h、6 h的周期成 分,其边缘概率密度函数可用 Burr 分布描述. 拉索的阻尼比受环境温度的影响较小,受车辆荷 载的影响较大.     

江心洲大桥运营监测技术流程与研究

为掌握运营阶段桥梁工作状况,对江心洲自锚式悬索桥运营监测过程中全桥各部件的测试技术及流程进行了系统说明,并对吊索力、主缆内力、全桥动力特性、主缆主梁线形及索塔偏位等的测量结果进行分析.结果表明:各项测试值均与设计值较为吻合,桥梁结构处于正常工作状态;吊索面内振动受桥面车辆荷载影响较大,根据拉索面外振动可以更好地确定拉索基频,从而准确测出拉索内力;无线传感器应用于运营阶段全桥动力特性测试具有方便快捷、准确性高等优点.     

基于频率法的自锚式悬索桥吊索力测试与分析

为准确获取自锚式悬索桥体系转换中的吊索力,采用频率法对南京夹江桥进行吊索力测试.通过部分具有代表性的吊索的压力环测试读数验证了所采用的吊索参数和吊索力计算公式的精度与实用性,提出了吊索自振频率的确定方法,重点分析讨论了空间吊索面内、面外振动,吊索计算长度的选取等因素对索力测试精度的影响.测试结果表明,面内振动受桥面施工影响较大,根据拉索面外振动可以更好地确定拉索基频,从而准确测出拉索内力;同时,应充分考虑减震器和刚性锚头等因素对吊索计算长度的影响,其选取不当会造成测试结果的极大误差.     

基于振动频率法的斜拉桥索力测试影响因素

基于振动频率法,研究拉索自身参数和外界条件对拉索基频的影响。运用拉索静力平衡振动方程,推导考虑阻尼的拉索振动基频计算方法,研究拉索垂度和抗弯刚度对基频计算的影响范围。通过数值计算,分析阻尼器、梁体振动和温度变化等外界条件对基频计算的影响规律,提出斜拉桥索力测试和基频计算建议。研究结果表明:当反映垂度影响的量λ2≤0.9,不可忽略垂度的影响;当反映抗弯刚度影响的量0≤ξ≤210,不可忽略抗弯刚度的影响。拉索安装阻尼器将导致索基频增加,阻尼器安装越远离锚固端对基频的影响越大;拉索越长和直径越小,阻尼器对基频影响也越大。斜拉桥梁体振动时进行索力测试,拉索的基频存在动态波动;拉索温度越高,基频越小。建议选取车流较少、温度稳定的环境进行索力测试以获得较准确的基频。     

半主动控制下超长斜拉索的面外风振响应

为了研究磁流变阻尼器在拉索面外风振下的减振效果,针对苏通大桥长达577 m的斜拉索进行了分析.基于线性自回归模型法,编制了风速和风荷载的模拟程序,并建立了拉索-磁流变阻尼器系统的有限元模型.利用ABAQUS软件,将得到的风荷载时程施加到斜拉索上,对不同电流、阻尼值的拉索-磁流变阻尼器系统进行仿真分析.在MATLAB中基于简单Bang-Bang算法编制了半主动控制算法,并计算了系统在振动控制下的面外风振响应.结果表明,在不出现磁饱和的情况下,随着电流增大以及磁流变阻尼器阻尼值的增加,拉索的面外风振响应不断减小,半主动控制下的拉索面外响应可减小20%以上.通过合理控制电流,可以使得磁流变阻尼器达到良好的减振效果.     

考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别方法

频率法广泛应用于斜拉索和吊杆的索力实测中,但由于仪器误差和噪声的影响,频率测试结果具有一定的不确定性。为研究该不确定性对索力计算结果的影响,基于区间反演分析的思路,提出了一种考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别新方法。首先推导了两端弹簧转动支承拉索自由振动的特征方程,然后将实测多阶频率的上下限作为已知数代入该频率方程,即可识别索力和边界条件的可行解区间域。数值计算结果表明:能有效识别出拉索索力和边界转动刚度,且识别结果的精度随着所采用的频率数量的增加而增加。通过对某实际拱桥吊杆的索力识别,验证了该方法的工程可行性。     

基于最小方差法的抗弯刚度与频率阶次对索力的影响分析

针对基于弦振动理论建立的铰支边界条件下拉索索力计算公式在实际工程应用中存在的问题,提出了基于最小方差的索力计算方法。通过估算确定EI的变化范围,根据实测的拉索频率值,利用索力计算公式算得对应的索力值和索力平均值。用方差σ2来描述索力值之间差异程度,当方差σ2最小时,对应的EI值为最真实的抗弯刚度,而索力平均值即为所求索力。设计了室内拉索试验模型,讨论了抗弯刚度与频率选取阶数对索力的影响,并进行了 42 种工况的试验,通过计算索力与加载索力的分析比较,验证了本文提出的最小方差法求索力的实用可靠性。     

有限差分法在斜拉索张力振动测试识别中的应用

振动法测量斜拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系，考虑斜拉索边界条件、抗弯刚度和垂度的影响，使用有限差分法将斜拉索的静力平衡方程和自由振动方程离散，通过求解特征值问题建立了索力与振动频率的关系；然后将计算得到的模态频率与测试得到的模态频率比较，通过修正拉索张力计算值使计算频率与实测频率误差最小，最后修正的拉索张力则为斜拉索实际张力．通过对实际工程的测试结果分析表明，本文方法具有准确、实用的特点，可有效提高振动法测量斜拉索张力的精度。     

考虑减振阻尼器的斜拉索索力测定方法

为了准确地计算斜拉索索力值,利用数值法对考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索运动方程式进行求解,同时还考虑了斜拉索上安装减振阻尼器对斜拉索基频的影响。本文基于整体割线坐标系下同时考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索面内运动方程式,将斜拉索装设的减振阻尼器简化为弹性支撑,并在运动方程式的荷载项中考虑该弹性支撑作用,采用数值法进行离散化处理和求解,确定斜拉索索力。通过对泉州晋江大桥进行索力测量,利用数值法计算得到的索力值与公式法计算得到的结果进行比较。结果表明:两种方法计算得到的等效计算索长的差别不超过2%,索力值的偏差不超过5%,验证了提出的考虑减振阻尼器影响的斜拉索索力测定方法的正确性和开发的测试系统的可靠性。     

基于SMA阻尼器的长拉索系统振动控制研究

 基于形状记忆合金（SMA）的超弹性性能开展了以下研究：①设计研制了一种拉压型SMA 阻尼器,并通过试验得到了SMA 阻尼器的特征参数,进一步研究了SMA 阻尼器初应变、加载位移行程与阻尼器等效刚度、等效阻尼比以及耗能能力间的关系;②根据Hamilton原理,推导了SMA阻尼器 长拉索系统的非线性振动微分方程,并通过试验验证了理论推导的正确性;③研究了自由振动下SMA阻尼器对长拉索位移以及加速度响应的影响。研究结果表明,SMA 阻尼器对长拉索具有明显的减振效果,可以有效减少拉索的振动位移以及加速度幅值,大幅度提高了长拉索振动衰减速度。     

采用摩擦型阻尼器的斜拉索被动控制

研究了较常用的线性粘滞阻尼器具有更高附加阻尼的非线性摩擦型阻尼器的斜拉索振动控制.首先通过单自由度系统详细分析了摩擦型阻尼器的非线性阻尼特性.进而采用张紧弦模型模拟斜拉索,通过Galerkin方法建立了斜拉索-摩擦型阻尼器系统的运动方程.采用半解析半数值方法分析了斜拉索自由振动的阻尼特性,对其阻尼机理进行了讨论.通过对拉索模态阻尼比的参数分析,得到了阻尼器参数和拉索附加阻尼关系的通用设计曲线,并与已有实索试验结果进行了比较,两者吻合良好.研究了摩擦型阻尼器的参数优化取值,结果表明拉索的最大模态阻尼比依振动初始条件等参数影响分布在一个范围而非定值,其下限值仍高于采用线性粘滞阻尼器时所获得的最大模态阻尼比.     

用有限元法求解水下拖缆振动特性

在现代反潜、海洋水文和资源勘测中,拖曳式声呐系统得到了越来越广泛的应用．为了进一步提高拖曳式声呐的工作性能,必须研究水下拖缆的振动特性和控制方法．发展了两种分别适用于忽略和考虑弯曲刚度时拖缆的有限单元,并对单元矩阵进行了推导,编制了相应的有限元计算程序,对不同拖速下拖缆的振动固有频率和模态进行了计算．计算结果表明,本算法考虑了变张力、拖缆弯曲和拖体等对拖缆的影响,使固有频率和振动模态的计算精度得以提高     

Hardware-in-the-Loop Simulation of Vibration Control of Stay Cables with Damper Based on dSPACE System

A simple and economical method based on dSPACE system is developed to measure the effect of cable vibration control. The experiments, numerical simulation and hardware-in-the-loop(HIL) simulation are carried out for the vibration control of stay cables with dampers. Firstly, the test results of solid cable vibration under harmonic excitation are compared with the numerical simulation results of cable vibration to ensure the correctness of the simulation of cable module. Then, the vibration test results of solid cable with damper under harmonic excitation are compared with the numerical simulation results of solid cable with damper to ensure the correctness of the relevant modules. Finally, the external load and the cable are imported into the real-time simulation system to simulate the control effect of the damper under the current excitation in real time. The results show that the simulation is correct and the HIL simulation is feasible in the bridge engineering.     

不对称模态密频结构的主动控制

分析了具有不对称模态的密频结构在脉冲荷载作用下,采用单主动质量阻尼器(AMD)和双AMD在速度和状态反馈下进行主动控制时,两个密集频率模态之间的模态阻尼比的分布规律;通过构建采用具有密集频率的斜拉桥模型并进行了主动控制试验,通过模态分析将试验结果和理论分析结果进行了对比验证,结果显示了较好的吻合程度.     

矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化

针对矮塔混凝土斜拉桥结构受力特点,推导出了在恒载、车辆荷载、温度作用下整体弯曲能量表达式,以结构整体弯曲变形能最小为目标,主梁主塔单元弯矩和轴力为约束条件,应用MIDAS/CIVIL 2010的未知荷载系数模块进行了最不利荷载组合作用下矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化计算分析.讨论了车辆荷载和温度作用对矮塔斜拉桥成桥索力优化结果及大桥结构内力分布的影响,研究结果表明,车辆荷载和温度作用对拉索索力、主梁弯矩等力学参数的影响较大,在进行成桥索力优化时应该考虑车辆荷载和温度作用.     

基于结构参数变化对结合梁自锚式悬索桥动力特性的分析

借助Midas/Civil建立合理动力全桥模型,结合梁自锚式悬索桥自振特性规律,虚设一座相同参数的地锚式进行比较,探讨恒载集度、主梁刚度、桥塔刚度、主缆抗拉刚度、吊索抗拉刚度等主要参数对结合梁自锚式悬索桥固有频率的影响。研究表明:在狭窄的频率范围内,振型较为集中,且前几阶振型以主梁振动为主;恒载倍率增加对一阶振型频率均有减小作用,主梁竖向刚度增加对一阶竖弯振型影响较大,桥塔纵向刚度增加使纵漂频率显著增加,主缆抗拉刚度倍率增大使主梁扭转振型频率增加显著,吊索抗拉刚度倍率增大对一阶振型频率影响很小。     

用粘弹性阻尼器抑制铁路钢桥车—桥共振

研究用粘弹性阻尼器抑制铁路钢桥在列车通过时车—桥共振的方法，编制了用应变能法计算加入粘弹性阻尼器后附加模态阻尼比及列车与桥梁动力相互作用的计算机程序，利用仿真计算可模拟加入粘弹性阻尼器前后列车通过时钢梁的振动情况．仿真计算初步表明用粘弹性阻尼器抑制由于列车提速使中小跨度钢梁振动过大是有效的     

两自由度汽车悬架系统振动的理论与实验验证

将汽车悬架系统看成是一个两自由度的质量-弹簧-阻尼振动系统,采用复数向量法获得了车体和轮胎振动的解析解,以及振动系统的一阶和二阶振动模态的频率。在建立的实验模型上,采用锤击法和扫频实验获得了振动系统的一阶和二阶振动模态频率。实验结果与理论分析的结果相吻合,证明了结果的可靠性。研究还发现,悬架系统在振动系统的一阶振动模态频率处的隔振效果不明显,车体仍有较大振幅的振动;然而悬架系统在振动系统的二阶振动模态频率处的隔振效果非常显著,车体振动的幅值很小。研究结果能够为汽车悬架系统的设计以及驾驶员选择合适的路况提供有益的参考。