Nonlinear dynamic response of stay cables under axial harmonic excitation

This paper proposes a new numerical simulation method for analyzing the parametric vibration of stay cables based on the theory of nonlinear dynamic response of structures under the asynchronous support excitation. The effects of important pa- rameters related to parametric vibration of cables, i.e., characteristics of structure, excitation frequency, excitation amplitude, damping effect of the air and the viscous damping coefficient of the cables, were investigated by using the proposed method for the cables with significant length difference as examples. The analysis results show that nonlinear finite element method is a powerful technique in analyzing the parametric vibration of cables, the behavior of parametric vibration of the two cables with different Irvine parameters has similar properties, the amplitudes of parametric vibration of cables are related to the frequency and amplitude of harmonic support excitations and the effect of distributed viscous damping on parametric vibration of the cables is very small.

阻尼对斜拉索大幅振动的影响

针对大跨度斜拉桥拉索大幅振动控制问题,考虑由于索的初始垂度、大位移而引起的几何非线性因素的影响,同时考虑拉索与桥面连接条件和边界条件的影响,建立了拉索在参、强联合激励作用下的面内非线性振动方程.运用多尺度摄动方法,对其进行求解,以长短两根有代表性的拉索为例,研究拉索阻尼的变化对其大幅振动的抑制机理.研究结果表明:增加斜拉索的阻尼,提高了斜拉索发生大幅振动所需激励幅值,在一定程度上增大了桥面振幅的安全区间.

斜拉索风雨激振的非线性理论研究

研究两个自由度的斜拉索风雨激振模型,利用符号代数语言Mathematica对系统进行数值分析,得到了索结构和水线的运动相图,结果表明他们的运动均收敛于稳定的极限环。同时分析讨论了拉索结构阻尼、风攻角等因素对系统运动的影响。

负刚度非线性黏滞阻尼器对斜拉索振动控制研究

为提升传统被动线性黏滞阻尼器(LVD)对斜拉索的减振效果,本文融合被动负刚度控制技术和非线性黏滞阻尼特征,开展了负刚度非线性黏滞阻尼器(NSNVD)对斜拉索减振增效的研究。基于能量等效线性化方法获得了NSNVD的线性等效力学模型;采用复模态分析获得了斜拉索张紧弦模型的附加模态阻尼比的近似解和迭代解,并分别与考虑或忽略斜拉索垂度和抗弯刚度的数值仿真解进行对比,验证了能量等效线性化方法对NSNVD斜拉索减振系统的适用性;基于考虑斜拉索垂度和抗弯刚度的仿真解分别开展了NSNVD对斜拉索单模态减振效果参数分析和多模态减振效果优化研究,获得了NSNVD负刚度系数和黏滞阻尼指数对斜拉索单模态和多模态减振效果的影响规律。研究结果表明:NSNVD的被动负刚度效应显著提升了斜拉索单模态减振效果,负刚度效应和非线性黏滞阻尼特征均有助于提升斜拉索多模态减振效果;与非线性黏滞阻尼器(NVD)和负刚度线性黏滞阻尼器(NSLVD)相比,NSNVD对斜拉索具有更好的减振效果。

斜拉索-非线性滞回阻尼器系统的振动控制试验研究

采用非线性滞回阻尼器构造一个斜拉索-非线性阻尼器系统,并利用磁滞系统的耗能特性,抑制斜拉索的振动.按照1∶12的缩尺比,在试验室中建立了一条原型为143m长斜拉索的试验模型,首先对没有阻尼器的斜拉索进行了振动控制试验研究,然后将非线性滞回阻尼器安装在靠近张拉端的附近,在另一端施加激励,对在不同阻尼器位置及不同激振力幅值下的斜拉索的动力响应进行试验研究,得到了对振动控制设计有较高应用价值的传递函数和等效阻尼比.

考虑阻尼装置的钢和CFRP索的阻尼特性研究

针对配置粘性阻尼器的大跨度钢和CFRP斜拉索,比较了基于复数特征值和非线性自由衰减振动两种理论得到的拉索非比例振型阻尼比,验证了复数特征值方法在大跨度拉索非比例振型阻尼评估中的有效性,得到了斜拉索合理粘性阻尼系数的设计值。结果表明,粘性阻尼器的阻尼效果随斜拉索跨度的增大而减弱;拉索的第一阶振型阻尼比随无量纲参数λ的增大而显著减小;阻尼器对CFRP拉索的减振效果优于钢索;通过改变阻尼器的方向可使拉索面内及面外振动的阻尼特性同时达到较佳的状态;拉索垂度的增大降低了阻尼器面内振动的减振效果,但提高了面外振动的减振效果;拉索自振频率受阻尼器方向及粘性阻尼值的影响不大。