成果名称: 斜拉索-辅助索-索端阻尼器系统的减振机理与参数优化设计研究
完成单位: 深圳大学
主要人员: 周海俊,龙旭,方自虎,梅柳,吴凌壹,姚国灶,张小林,王科科,赖耀宝,颜禄
介绍:

    1、课题来源与背景:本课题为国家自然科学基金面上项目(斜拉索-辅助索-索端阻尼器系统的减振机理与参数优化设计研究),项目批准号:51578336,直接经费62万元,执行年限:2016年1月-2019年12月,国家自然科学基金委员会于2020年4月按有关规定审核完毕,准予结题。随着斜拉桥跨径的增大,斜拉索也随之增长,单独的一种减振措施仍难以有效的抑制拉索的振动,混合采用多种减振措施成为桥梁工程师的重要选项之一。

    2、研究目的与意义: 本项目采用复模态分析方法、模型试验和数值方法,研究辅助索和索端阻尼器混合减振措施的减振机理及参数优化设计方法。本项目的研究成果为辅助索和索端阻尼器混合减振措施应用于超长拉索减振提供了理论依据和优化设计方法。

    3、主要论点与论据:(1)建立了附加接地辅助索的索网系统模型,分析了索网参数不同时辅助索的刚度对索网系统的振动频率和模态阻尼比的影响。(2)建立了斜拉索-辅助索-索端阻尼器的理论分析模型,研究了辅助索的安装位置和刚度对索网系统的最大模态阻尼比、对应的阻尼器最优阻尼系数、索网振动频率的影响。(3)采用形状记忆合金绞线作为阻尼型辅助索,进行了形状记忆合金绞线超弹性功能疲劳和结构疲劳试验研究;并进行了附加阻尼型辅助索及附加阻尼器和辅助索混合减振措施的模型索网减振试验,分析了辅助索的安装位置和刚度对索网模型动力特性的影响。(4)建立了阻尼器-集中质量-拉索系统模型,基于阻尼器和集中质量都靠近索端时拉索系统振动特征值变化很小的假设,推导出拉索系统模态阻尼比的近似计算公式。(5)考虑辅助索的阻尼效应,建立了阻尼器-双索系统模型进行理论分析,以索网系统的二阶振动模态为例,取不同的索网系统参数,研究了辅助索的安装位置和阻尼大小对索网系统振动模态的模态类型、演化、频率及阻尼比的影响。

    4、创见与创新:(1)附加辅助索后,索网系统会出现某(几)个索段振动为主的局部振动模态,针对辅助索引入的局部模态,提出了振动能量分布离散性指标来衡量索网系统振动模态的整体性。(2)针对阻尼器的广谱减振设计,提出了阻尼器阻尼参数的一种多模态优化设计方法。(3)研究发现在索端阻尼器附近位置的集中质量可显著增加拉索的模态阻尼比,而且对阻尼器最优阻尼系数具有调节作用。

    5、社会经济效益: 在本项目资助下,共计发表SCI检索期刊学术论文5篇,ESCI检索论文1篇,国内核心刊物上发表学术论文1篇,在国际会议上发表论文2篇,在国际会议上作邀请报告1次,国内学术会议上发表论文4篇,获批发明专利1项,培养硕士研究生4名。

    6、存在的问题:由于索网模型复杂、参数多,在研究时只选取了几种典型斜拉索参数来进行分析,难以深入分析辅助索和斜拉索各个参数之间的相互影响,后续将研究更为复杂的索网模型。7、历年获奖情况:无。

批准登记号:
登记日期: 2020-08-11
研究起止时间: 2016-01-01至2019-12-31
所属行业: 建筑业
所属高新技术类别:
评价单位名称: 国家自然科学基金委员会
评价日期: 2020-04-24