大跨度斜拉桥超长拉索多模态振动阻尼协同控制技术研究

沪苏通长江大桥是目前世界上最大跨度的公铁两用斜拉桥,其超长超重斜拉索振动模态复杂,振动控制难度大。通过理论分析结合现场实测,得出了适用于大跨度斜拉桥超长斜拉索多模态振动控制方法及技术。研究表明:实测分析超长斜拉索施工期的振动具有多模态特征,既有中低阶振动(5~15阶),也有高阶振动(46~50阶);提出的外置式杠杆质量阻尼器ELMD和摆锤式MTMD阻尼器协同控制分析方法,理论分析结果满足斜拉索多模态控制要求,有效振动控制范围提升至60阶;研发的新型ELMD阻尼器通过杠杆放大和齿轮放大作用,为斜拉索提供附加阻尼和附加惯质作用,中低阶实测阻尼对数衰减率δ≥3%;研发的摆锤式MTMD阻尼器,采用摆锤式结构,利用质量调谐作用实现斜拉索高阶减振,现场无肉眼可见振动;通过长期健康监测系统显示,台风“烟花”过境期间监测到的最大振动加速度为0.012g,大桥正常运营期间,斜拉索的振动加速度基本被控制在0.01g以下。

“站桥合一”式车站结构抗震性能评估的简化方法

近年来随着我国铁路与城市轨道交通的快速发展,"站桥合一"式车站结构体系已经成为大型枢纽式车站的首选结构型式,而此种结构体系的抗震设计却缺乏专用的抗震设计规范,设计结果要分别满足现有《建筑抗震规范》与《铁路工程抗震设计规范》两个不同设计理念的规范。以典型"站桥合一"式枢纽车站-北京南站为例,采用Midas/Gen和SAP2000结构分析软件,分别建立了考虑上部网架效应的整体模型与简化模型,采用自振特性分析、反应谱分析与时程响应分析方法验证了简化模型的合理性;针对简化模型,分别采用多种侧向力加载模式的Pushover分析和增量动力分析(IDA)方法研究了简化模型的塑性屈服机制和性能特点,研究表明:简化模型可以反映主体结构在设定地震下的地震行为,基于改进的模态组合方法的侧向力加载模式下的Pushover分析方法适合于站桥合一车站结构的抗震性能评估。

斜拉索粘滞阻尼器研发与工程应用

斜拉索粘滞阻尼器能抑制斜拉索振动,可作为斜拉索永久抑振措施。结合粘滞阻尼器理论原理,针对嘉绍大桥主航道桥斜拉索设计了阻尼器性能参数,并开发了阻尼器产品。对阻尼器进行性能试验及现场减振效果测试,结果表明:阻尼器性能稳定,各项性能指标均满足设计要求;实测对数衰减率达到6%以上,与理论值变化规律基本一致,具有良好的减振效果。

大跨度悬索桥吊索外置式阻尼器设计与应用

为解决大跨度悬索桥吊索在外部激励下的风致振动问题,以南沙大桥为背景,提出一种基于杠杆放大原理附加模态阻尼比的吊索外置摆式杠杆阻尼器。针对大桥80m以上典型风致振动的长、中、短吊索,理论分析阻尼器减振效果;以大沙水道桥92号吊索为对象,开展减振性能试验和防撞击模型试验;对大桥80m以上吊索布置摆式杠杆阻尼器。结果表明:长、中和短吊索前25阶振动理论阻尼对数衰减率δ>0.03;实测减振后的吊索振动加速度幅值降至减振前的1/40;防撞栏杆立柱发生较大变形对吊索和主梁结构安全影响很小;该摆式杠杆阻尼器减振效果明显,能够解决吊索的风致振动问题。