陳 沖, 時(shí)云飛, 劉小鋒, 陳躍華, 張 剛, 胡海剛, 馮志敏

斜拉橋模擬試驗(yàn)平臺(tái)的振動(dòng)特性測試及分析

陳 沖, 時(shí)云飛, 劉小鋒, 陳躍華, 張 剛, 胡海剛, 馮志敏*

（寧波大學(xué) 海運(yùn)學(xué)院, 浙江 寧波 315832）

以寧波某跨海大橋?yàn)樵? 結(jié)合橋梁激勵(lì)系統(tǒng)、傳感器、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和拉索-阻尼減振系統(tǒng), 搭建斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái), 并模擬不同車輛載荷及行駛速度工況下的拉索振動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn); 同時(shí), 分別利用液壓阻尼器和橡膠阻尼器對(duì)斜拉索振動(dòng)的抑制效果進(jìn)行分析. 結(jié)果表明, 斜拉索振動(dòng)幅度隨車輛行駛速度、載重的增加而變大; 橡膠阻尼器對(duì)長拉索減振效果明顯好于液壓阻尼器, 而對(duì)中、短斜拉索減振效果的差異性不明顯. 試驗(yàn)結(jié)果可為斜拉索振動(dòng)特性研究和阻尼器的工程應(yīng)用提供參考.

斜拉索; 試驗(yàn)?zāi)Ｐ? 激振器; 試驗(yàn)平臺(tái); 阻尼器; 振動(dòng)特性

拉索作為斜拉橋主要受力構(gòu)件, 極易在風(fēng)雨和交通載荷環(huán)境下發(fā)生有害振動(dòng)[1-2], 加強(qiáng)對(duì)斜拉索的振動(dòng)規(guī)律研究和動(dòng)態(tài)檢測分析, 以提高斜拉橋的安全性和穩(wěn)定性也越來越多地受到重視. 鑒于在斜拉橋的運(yùn)行現(xiàn)場開展拉索振動(dòng)機(jī)理和測試分析研究十分困難, 因此, 模型試驗(yàn)已成為對(duì)斜拉索振動(dòng)測試的重要方法之一[3].

陳常松等[4]利用相似理論對(duì)岳陽洞庭湖三塔斜拉橋模型進(jìn)行分析, 探討理論與實(shí)際模型下各物理量的相似比值. 羅澤輝[5]結(jié)合寧波甬江大橋的實(shí)際工程結(jié)構(gòu), 設(shè)計(jì)出斜拉橋模型, 并驗(yàn)證了其可靠性. Zhao等[6]基于真實(shí)橋梁構(gòu)建全橋測試模型, 并驗(yàn)證該模型的準(zhǔn)確性. 周林仁等[7]搭建山東濱州黃河公路大橋的實(shí)驗(yàn)室模型通過試驗(yàn)平臺(tái)監(jiān)測斜拉橋結(jié)構(gòu)健康問題. 蘭惠清等[8]設(shè)計(jì)了斜拉索橋模型, 并對(duì)其進(jìn)行了靜力學(xué)分析. 孫測世等[9]為研究斜拉索振動(dòng)中的“跳躍”現(xiàn)象, 根據(jù)動(dòng)力相似理論設(shè)計(jì)斜拉索模型. 王海龍等[10]建立了一種準(zhǔn)確而可靠的基準(zhǔn)有限元模型, 用以監(jiān)測與檢測斜拉橋索力、位移等相關(guān)參數(shù). 詹勝等[11]設(shè)計(jì)一種新型拉索振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái), 模擬出實(shí)際拉索振動(dòng)狀態(tài)并進(jìn)行了試驗(yàn)研究. 張令彌等[12]設(shè)計(jì)了一種分離試驗(yàn)方法, 方便在風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行全橋模型動(dòng)態(tài)試驗(yàn). 以上研究大多集中在斜拉橋模型結(jié)構(gòu)性振動(dòng)問題和獨(dú)立拉索平臺(tái)試驗(yàn), 而對(duì)在橋梁模型試驗(yàn)平臺(tái)上開展車輛載荷、斜拉索減振研究涉及較少.

本文運(yùn)用相似性理論[13], 在研制斜拉橋試驗(yàn)?zāi)Ｐ突A(chǔ)上, 搭建一個(gè)具有振動(dòng)信號(hào)傳感檢測、外部激勵(lì)與阻尼減振、數(shù)據(jù)收集與分析處理功能的斜拉橋模擬振動(dòng)試驗(yàn)檢測平臺(tái), 通過調(diào)節(jié)多臺(tái)激振器的位置、頻率和振幅, 開展模擬不同車輛運(yùn)行狀態(tài)下的拉索振動(dòng)規(guī)律試驗(yàn)研究, 對(duì)比分析斜拉索與液壓阻尼器、橡膠阻尼器耦合結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性, 試驗(yàn)結(jié)果可為斜拉索振動(dòng)特性的規(guī)律研究和橋梁安全性預(yù)測提供一種新的方法手段.

1 斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)

斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)由斜拉橋試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⑼獠空駝?dòng)激振系統(tǒng)、阻尼減振系統(tǒng)、傳感器和數(shù)據(jù)采集分析處理系統(tǒng)等組成.

1.1 斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

1.2 斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)

1.2.1 車輛運(yùn)行狀態(tài)模擬

試驗(yàn)中, 選用DG4062信號(hào)發(fā)生器調(diào)節(jié)控制激振器的激勵(lì)頻率, 模擬車輛行駛速度. 由動(dòng)力學(xué)相似關(guān)系, 等效計(jì)算橋梁所受的車輛載荷, 調(diào)節(jié)激振器的激振幅值來模擬車輛載荷的動(dòng)態(tài)變化.

1.2.2 傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

振動(dòng)試驗(yàn)檢測平臺(tái)中相關(guān)測量信息主要包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)斜拉索索力、斜拉索動(dòng)態(tài)振動(dòng)信號(hào)等. 斜拉橋的索力對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某蓸蚝托崩髯陨韯?dòng)態(tài)特性以及振動(dòng)規(guī)律會(huì)產(chǎn)生很大的影響, 選用DYLY-108拉力傳感器測量斜拉索索力. 每根拉索的上端部與斜拉橋塔連接處安裝拉力傳感器, 各拉力傳感器分別接入DH3820應(yīng)變采集儀, 實(shí)現(xiàn)平臺(tái)上全部拉索索力數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與儲(chǔ)存.

選擇CA-YD-181-10加速度傳感器測量斜拉索中點(diǎn)加速度, 傳感器通過微型卡扣固定在斜拉索上, 由輸出線路接入DH5922數(shù)據(jù)采集儀, 實(shí)現(xiàn)拉索振動(dòng)時(shí)加速度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和記錄.

相關(guān)的試驗(yàn)器件和測試儀器型號(hào)和生產(chǎn)企業(yè)詳見表1.

1.2.3 斜拉索-阻尼減振系統(tǒng)

目前, 斜拉索減振常用方法是在斜拉索上安裝外置式阻尼器, 但在復(fù)雜環(huán)境下, 斜拉索耦合結(jié)構(gòu)特性的不確定性易造成減振效果出現(xiàn)差異. 因此, 通過在斜拉索上安裝不同類型的外置式阻尼器, 同時(shí)搭建斜拉索-阻尼器的減振系統(tǒng), 以探究斜拉索-阻尼器的耦合振動(dòng)特性和不同阻尼器的減振效果.

表1 測試儀器表

試驗(yàn)中選用HYD型液壓阻尼器和YU型橡膠阻尼器2種類型阻尼器(圖1). 液壓阻尼器的阻尼系數(shù)80Ns·mm-1, 阻尼力200N, 行程±15mm, 低速行走阻力10N; 橡膠阻尼器的阻尼力200N, 行程±15mm, 低速行走阻力10N.

圖1 試驗(yàn)所用的液壓阻尼器(左)與橡膠阻尼器(右)

1.3 斜拉橋振動(dòng)特性測試分析

振動(dòng)試驗(yàn)檢測平臺(tái)工作示意圖如圖2所示, 實(shí)體檢測平臺(tái)如圖3所示. 檢測方法: (1)通過多臺(tái)激振器輸出振動(dòng)信號(hào), 將激勵(lì)振動(dòng)信號(hào)傳遞給斜拉橋試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉蛎娼Y(jié)構(gòu)上, 以模擬不同車輛在橋面上行駛時(shí)產(chǎn)生的各種振動(dòng)狀態(tài); (2)利用索力傳感器和加速度傳感器分別對(duì)斜拉索索力及振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集, 并由數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行處理, 由此實(shí)現(xiàn)斜拉橋試驗(yàn)平臺(tái)上的拉索振動(dòng)特性和索力變化檢測試驗(yàn).

1.3.1 斜拉索振動(dòng)特性

在各斜拉索中點(diǎn)位置布置加速度傳感器. 首先選擇試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械睦鱏2為研究對(duì)象, 在拉索上采用激勵(lì)力錘進(jìn)行敲擊, 采集激勵(lì)力和振動(dòng)響應(yīng)信號(hào), 通過DHDAS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析軟件得到頻響函數(shù)矩陣. 然后, 用相同方法依次測試其他拉索的振動(dòng)頻響特性, 相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.

圖2 斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)檢測平臺(tái)示意圖

圖3 斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)檢測平臺(tái)實(shí)物圖

根據(jù)測試的振動(dòng)頻響特性數(shù)據(jù)可知, 斜拉索振動(dòng)特性測試中各拉索一階振動(dòng)頻率與原型橋?qū)?yīng)拉索的振動(dòng)頻率誤差均小于1%, 前五階振動(dòng)頻率誤差均在5%以下, 基本符合相似性關(guān)系. 由此可見, 試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭行崩髡駝?dòng)特性能夠較好地反映原型橋拉索振動(dòng)模態(tài).

1.3.2 建模與有限元分析

斜拉橋模型屬于大型的復(fù)雜結(jié)構(gòu), 通常使用ANSYS有限元軟件中的APDL建立三維空間實(shí)體的有限元模型. 對(duì)于一個(gè)較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來說, 有限元建模時(shí)需根據(jù)實(shí)體模型的材料來選擇不同的單元. 由于斜拉橋橋塔體積較大, 因此采用實(shí)體單元solid45模擬; 而橋面較薄, 在有限元中則采用shell181單元模擬; 斜拉索在結(jié)構(gòu)中受到拉索的拉力作用, 但ANSYS軟件中并沒有可直接描述拉索的單元, 因此采用等效模量法修正拉索彈性模量后的link10單元模擬, 最終建模結(jié)果如圖4所示. 此外, 有限元模態(tài)與實(shí)橋模態(tài)[19]的對(duì)比結(jié)果見表3.

圖4 斜拉橋模型的三維有限元模型

1.3.3 整體橋梁頻響特性

在斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ推脚_(tái)搭建完成以后, 通過調(diào)整控制拉索索力大小達(dá)到成橋設(shè)計(jì)狀態(tài), 對(duì)斜拉橋整體試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行振動(dòng)特性測試, 以驗(yàn)證模型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性. 選擇激振器激勵(lì)方法對(duì)整體橋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行外部激勵(lì), 其振動(dòng)信息通過布置在橋面上的加速度傳感器采集, 并進(jìn)行分析處理.

表2 拉索振動(dòng)頻率特征參數(shù)

表3 有限元計(jì)算模態(tài)

原型橋梁相關(guān)參數(shù)的實(shí)測值與試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏y試結(jié)果見表4, 由表4數(shù)據(jù)可知, 試驗(yàn)?zāi)Ｐ颓八碾A振動(dòng)頻率的誤差相對(duì)較小.

表4 斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)誤差分析

2 斜拉橋振動(dòng)特性試驗(yàn)

2.1 不同車輛激勵(lì)下斜拉索振動(dòng)特性

利用多臺(tái)激振器模擬車輛行駛對(duì)橋梁的振動(dòng)激勵(lì), 實(shí)際試驗(yàn)中主要檢測斜拉索中點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)特性. 試驗(yàn)中選擇不同斜拉索, 通過采集拉索中點(diǎn)處的振動(dòng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析. 試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕?根斜拉索幾何尺寸及其相關(guān)參數(shù)見表5.

表5 3根拉索幾何尺寸及其物理參數(shù)

根據(jù)中國汽車質(zhì)量分級(jí)可知, 小型車輛質(zhì)量約1t, 輕型貨車質(zhì)量≤6t, 中型貨車質(zhì)量≤14t. 實(shí)驗(yàn)中選擇車輛最高限速60km·h-1, 并根據(jù)需求選擇不同車輛的流量、載荷和車速進(jìn)行綜合對(duì)比試驗(yàn).

2.1.1 車速與載重對(duì)拉索振動(dòng)影響

為探究車輛行駛速度對(duì)斜拉索振動(dòng)影響, 選取橋梁上長拉索為研究對(duì)象, 對(duì)在同一激勵(lì)力下模擬相同車輛載重, 并以不同激勵(lì)頻率下車輛模擬行駛速度10～80km·h-1時(shí), 對(duì)斜拉索中點(diǎn)的振動(dòng)特性規(guī)律進(jìn)行檢測試驗(yàn).

為探究車輛載荷對(duì)斜拉索振動(dòng)的影響, 以同一激勵(lì)頻率下模擬相同車輛行駛速度, 以不同激勵(lì)力模擬車輛載荷1～10t, 對(duì)斜拉索中點(diǎn)的振動(dòng)特性規(guī)律進(jìn)行檢測試驗(yàn). 激振器安裝于斜拉索橋面下方, 通過調(diào)節(jié)控制信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)放大器的激勵(lì)條件進(jìn)行試驗(yàn).

斜拉索振動(dòng)時(shí)中點(diǎn)最大位移值(振幅)以及速度、載重變化規(guī)律如圖5、圖6所示. 由圖可知, 斜拉索中點(diǎn)最大位移值(振幅)隨著車速的增加而變大, 當(dāng)車輛行駛速度達(dá)到60～70km·h-1時(shí)振動(dòng)最大; 同時(shí), 斜拉索振幅也隨車輛載重增加而不斷變大. 因此, 車輛在斜拉橋上行駛時(shí), 考慮到車速過大容易受到橫風(fēng)和拉索振幅過大等因素影響, 應(yīng)嚴(yán)格控制車輛速度, 結(jié)合設(shè)計(jì)橋梁工程實(shí)際, 一般控制在60km·h-1以下; 并且車輛行駛在橋梁上時(shí), 可以通過動(dòng)態(tài)稱重和監(jiān)測手段嚴(yán)格控制載重量, 有效改善斜拉索的振動(dòng)特性, 提高橋梁的安全可靠性.

圖5 斜拉索中點(diǎn)最大位移—速度變化

圖6 斜拉索中點(diǎn)最大位移—載重變化

2.1.2 不同拉索對(duì)外部激勵(lì)響應(yīng)

斜拉橋上一般有數(shù)十根拉索, 每根拉索的幾何尺寸和物理參數(shù)都各不相同, 張拉時(shí)產(chǎn)生的斜拉索索力也不盡相同. 在振動(dòng)試驗(yàn)檢測平臺(tái)上, 給予斜拉索與橋面連接端部施加相同的激勵(lì)力, 即模擬相同載重的車輛行駛時(shí)對(duì)各根斜拉索產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng), 分析對(duì)比不同長度的斜拉索振動(dòng)特性規(guī)律. 試驗(yàn)中分別選擇模擬車重為8、9、10t中型貨車以60km·h-1行駛速度時(shí), 其中3根斜拉索產(chǎn)生的振動(dòng)影響, 振動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)示意如圖7所示.

圖7 斜拉索振動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)示意圖

表6 拉索中點(diǎn)相對(duì)位移最大值

由表6可知, 不同拉索在相同外界激勵(lì)環(huán)境下, 斜拉索最大相對(duì)位移值隨拉索長度增大而變大. 斜拉索較短時(shí), 相對(duì)振動(dòng)幅度僅為0.04%～0.13%, 而長索可達(dá)0.30%～0.53%. 由此可見, 斜拉橋上長拉索振動(dòng)受外力作用影響更大, 需要加強(qiáng)對(duì)長拉索振動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測、定期檢查與維護(hù)保養(yǎng).

2.1.3車流對(duì)拉索振動(dòng)影響

橋梁上同向行駛的車輛間應(yīng)保持一定距離, 以確保行車安全, 當(dāng)多輛車以不同間距行駛(即車流)時(shí), 對(duì)橋梁振動(dòng)造成的激勵(lì)效果各不相同, 斜拉索的振動(dòng)響應(yīng)也隨之發(fā)生變化. 在斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)檢測平臺(tái)上選擇布置多臺(tái)激振器實(shí)施同步激勵(lì), 以模擬不同車流對(duì)斜拉橋振動(dòng)的激勵(lì)效果, 觀察車流變化對(duì)拉索的振動(dòng)狀態(tài)及索力影響.

機(jī)動(dòng)車輛行駛安全距離一般要求以60km·h-1車速行駛時(shí)的最小安全距離為60m. 試驗(yàn)中假設(shè)前后車輛類型相同, 模擬車距為40、50和60m時(shí)的振動(dòng)情況. 通過相似關(guān)系確定激振器間隔距離為40～60cm. 激振器試驗(yàn)裝置如圖8所示.

圖8 車流振動(dòng)試驗(yàn)裝置

不同車流下, 斜拉索中點(diǎn)振動(dòng)位移幅值、索力值及與模擬單車行駛時(shí)的比較結(jié)果見表7. 由表可知, 隨著激振器間隔距離增大(即車流減少), 斜拉索振幅與索力值相應(yīng)減小; 當(dāng)間距為40cm時(shí), 同側(cè)2臺(tái)激振器產(chǎn)生的振動(dòng)幅度相比單臺(tái)激振器產(chǎn)生的振動(dòng)幅度約增加20%; 當(dāng)間距為50～60cm時(shí), 振動(dòng)幅度增加14%～10%. 最大索力值也隨著車間距的增大呈下降趨勢. 因此, 在車輛行駛時(shí), 保持較大的行車距離有利于減小對(duì)斜拉橋的危害.

表7 斜拉索最大振幅與最大索力值對(duì)照

2.2 斜拉索-阻尼器耦合結(jié)構(gòu)減振特性

2.2.1 斜拉索-液壓阻尼器耦合結(jié)構(gòu)

在斜拉橋振動(dòng)試驗(yàn)檢測平臺(tái)的單側(cè)拉索上安裝液壓阻尼器, 通過對(duì)比相同激勵(lì)環(huán)境下未安裝液壓阻尼器時(shí)拉索的振動(dòng)狀態(tài), 分析對(duì)拉索的振動(dòng)影響效果, 以及對(duì)不同長度拉索振動(dòng)影響的差異性. 試驗(yàn)中首先模擬6、7、8t的3種車輛以60km·h-1時(shí)速通過斜拉橋時(shí)引起的拉索振動(dòng), 采集相關(guān)振動(dòng)信息; 然后, 在單側(cè)拉索上安裝液壓阻尼器, 在相同激勵(lì)條件下重復(fù)上述振動(dòng)試驗(yàn).

不同長度在相同激勵(lì)環(huán)境下, 有或無安裝液壓阻尼器的振動(dòng)位移幅值如圖9所示. 試驗(yàn)表明, 液壓阻尼器對(duì)試驗(yàn)檢測平臺(tái)上拉索振動(dòng)具有較好的抑制效果, 與工程橋梁上液壓阻尼器效果相同, 能夠有效減緩拉索振動(dòng). 同時(shí), 對(duì)不同長度的拉索其減振效果并不一致, 液壓阻尼器對(duì)長索的平均減振效果為16.9%, 中索平均減振效果為25.2%, 而對(duì)短索的減振程度影響較小. 因此, 液壓阻尼器對(duì)中長拉索減振效果相對(duì)較好, 在工程中可考慮安裝液壓阻尼器.

圖9 安裝液壓阻尼器時(shí), 拉索振動(dòng)的最大位移值變化情況

圖10 安裝橡膠阻尼器時(shí), 拉索振動(dòng)的最大位移值變化情況

2.2.2 斜拉索-橡膠阻尼器耦合結(jié)構(gòu)

與液壓阻尼器相同, 在振動(dòng)試驗(yàn)檢測平臺(tái)的單側(cè)拉索上安裝橡膠阻尼器進(jìn)行減振特性試驗(yàn), 并且與未安裝阻尼器的拉索振動(dòng)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析. 試驗(yàn)條件與液壓阻尼器試驗(yàn)相同.

不同長度在相同激勵(lì)環(huán)境下, 有或無安裝橡膠阻尼器的振動(dòng)位移幅值如圖10所示. 結(jié)果表明, 橡膠阻尼器同樣對(duì)試驗(yàn)檢測平臺(tái)上拉索振動(dòng)具有較好的抑制效果. 但對(duì)不同長度的拉索而言, 橡膠阻尼器對(duì)長索的減振效果明顯好于液壓阻尼器, 平均減振效果為32.5%; 對(duì)中等長度拉索的減振效果與液壓阻尼器基本相同為25.3%. 可見, 橡膠阻尼器對(duì)長索的振動(dòng)抑制效果更好, 工程中可選用橡膠阻尼器對(duì)長拉索進(jìn)行耦合減振.

3 結(jié)論

通過搭建斜拉橋試驗(yàn)檢測平臺(tái)和相關(guān)振動(dòng)特性試驗(yàn), 可得出以下結(jié)論:

(1)以原型橋?yàn)榛A(chǔ), 依據(jù)相似性理論設(shè)計(jì)斜拉橋試驗(yàn)?zāi)Ｐ? 搭建具有振動(dòng)激勵(lì)、信號(hào)檢測、數(shù)據(jù)采集和分析處理功能和斜拉索耦合減振裝置的試驗(yàn)檢測平臺(tái), 是研究分析斜拉橋和拉索振動(dòng)特性的一種重要試驗(yàn)方法.

(2)單向車輛載荷工況下, 斜拉索的振動(dòng)幅度隨著車速、車流、車載增加而變大, 需要控制車輛運(yùn)行狀態(tài), 以減少對(duì)斜拉索的振動(dòng)影響. 對(duì)長索的相對(duì)振動(dòng)幅度0.3%～0.53%, 影響明顯大于短索.

(3)斜拉索-阻尼器耦合作用對(duì)斜拉索振動(dòng)具有振動(dòng)抑制效果, 在相同試驗(yàn)條件下, 橡膠阻尼器對(duì)斜拉索減振效果為20%～35%, 效果好于液壓阻尼器. 2種阻尼器對(duì)長索的減振效果差異性十分明顯, 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)相關(guān)阻尼器研制和工程應(yīng)用具有參考價(jià)值.

[1] Caracoglia L, Zuo D L. Effectiveness of cable networks of various configurations in suppressing stay-cable vibration[J]. Engineering Structures, 2009, 31(12):2851- 2864.

[2] Zuo D L, Jones N P. Interpretation of field observations of wind- and rain-wind-induced stay cable vibrations[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2010, 98(2):73-87.

[3] 項(xiàng)貽強(qiáng), 吳孫堯, 段元鋒. 基于剛度相似原理的斜拉橋模型設(shè)計(jì)方法[J]. 實(shí)驗(yàn)力學(xué), 2010, 25(4):438-444.

[4] 陳常松, 顏東煌, 田仲初, 等. 岳陽洞庭湖大橋模型動(dòng)力相似理論分析[J]. 橋梁建設(shè), 2002, 32(1):48-51.

[5] 羅澤輝. 斜拉橋聯(lián)塔結(jié)構(gòu)行為模型試驗(yàn)研究[D]. 成都: 西南交通大學(xué), 2009.

[6] Zhao Y, Zhou Y J, Sun J. Design of static test model for three-tower cable-stayed self-anchored suspension composed bridge[J]. Advanced Materials Research, 2011, 243/244/245/246/247/248/249:1528-1535.

[7] 周林仁, 歐進(jìn)萍, 楊鷗, 等. 大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)平臺(tái)[J]. 實(shí)驗(yàn)力學(xué), 2012, 27(6):20-29.

[8] 蘭惠清, 汝繼星, 張平. 相似理論的斜拉索管橋力學(xué)特性研究[J]. 石油化工設(shè)備, 2013, 42(6):1-5.

[9] 孫測世, 康厚軍, 趙珧冰, 等. 斜拉索非線性振動(dòng)跳躍過程實(shí)驗(yàn)研究[J]. 固體力學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 36(5):429-435.

[10] 王海龍, 劉杰, 王新敏, 等. 建立斜拉橋基準(zhǔn)有限元模型的新方法與實(shí)現(xiàn)[J]. 振動(dòng)測試與診斷, 2014, 34(3): 458-462; 588.

[11] 詹勝, 徐幼麟, 沈其民, 等. 斜拉橋拉索風(fēng)雨振動(dòng)試驗(yàn)新裝置[C]//第15屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(第III冊(cè)). 焦作, 2006:137-142.

[12] 張令彌, 劉福強(qiáng). 大跨徑斜拉橋相似模型結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)的分離模態(tài)法[J]. 振動(dòng)、測試與診斷, 1999, 19 (2):128-132.

[13] 嚴(yán)仁軍, 謝吉林, 張海燕, 等. 快速組合火車渡輪模型實(shí)驗(yàn)研究[J]. 船舶工程, 2003, 25(3):8-11.

[15] 付英. 基礎(chǔ)激勵(lì)下橋梁斜拉索振動(dòng)分析與控制[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2009.

[16] 李皓玉. 車輛與路面相互作用下路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究[D]. 北京: 北京交通大學(xué), 2011.

[17] 欒兆兵. 公路路面不平整度引起車輛振動(dòng)響應(yīng)分析[J].城市建設(shè)理論研究(電子版), 2013(30):22-23.

[18] GB7031-1986, 車輛振動(dòng)輸入路面平度表示方法[S].

[19] 鄭榮躍, 呂忠達(dá), 許凱明, 等. 寧波招寶山大橋基于模型修正的動(dòng)力分析[J]. 公路交通科技, 2006, 23(5):52- 56.

Vibration characteristics test and analysis of cable-stayed bridge simulation test platform

CHEN Chong, SHI Yunfei, LIU Xiaofeng, CHEN Yuehua, ZHANG Gang, HU Haigang, FENG Zhimin*

( Faculty of Maritime and Transportation, Ningbo University, Ningbo 315832, China )

Taking a sea crossing bridge in Ningbo as the prototype, a cable-stayed bridge vibration test platform is built by combining the bridge excitation system, sensor and data acquisition and processing system and cable damping vibration reduction system, and its vibration characteristics are tested and analyzed. The vibration response tests of stay cables under different vehicle loads and driving speeds are simulated to analyze and test the suppression effect of hydraulic damper and rubber damper on the vibration of stay cables. The results show that the vibration amplitude of stay cable increases with the increase of vehicle speed and load, and decreases with the decrease of vehicle flow. Under the same working conditions, the damping effect of rubber damper on long stay cable is better than that of hydraulic damper, and there is little difference between the two types of dampers on medium and short stay cables. The test results exhibit reference value for the study of vibration characteristics of stay cables and the engineering application of dampers.

cable-stayed; test model; vibrator; test platform; damper; vibration characteristics

U446

A

1001-5132（2022）02-0089-07

2021?05?19.

寧波大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版）網(wǎng)址: http://journallg.nbu.edu.cn/

國家自然科學(xué)基金（51675286）; 浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）（2018R405090）.

陳沖（1994－）, 男, 安徽滁州人, 在讀碩士研究生, 主要研究方向: 斜拉索振動(dòng)及輪機(jī)工程. E-mail: 1142127937@qq.com

馮志敏（1960－）, 男, 浙江寧波人, 博導(dǎo)/教授, 主要研究方向: 海洋結(jié)構(gòu)工程狀態(tài)監(jiān)測及控制. E-mail: fengzhimin@nbu.edu.cn

（責(zé)任編輯 章踐立）