斜拉桥拉索振动及其减振措施
斜拉桥拉索施工过程中的减振措施
斜拉桥拉索施工过程中的减振措施
斜拉桥，又称为斜臂桥或变角桥，是一种普遍使用的桥梁技术，广泛应用于桥梁、道路、铁路和其他基础设施工程中。
斜拉桥拉索施工是斜拉桥构造特点之一，也是斜拉桥施工中技术成本、工程期限和安全性的关键因素。
由于斜拉桥拉索施工过程中拉索受施工操作影响会产生振动，严重影响施工安全，因此必须有规范的拉索减振技术。
首先，要控制施工单元的拉索施工及拉索减振措施。
施工单元中的拉索应是由有资质的桥梁施工企业拉索，严格按照标准施工工艺要求，并必须进行全面的拉索减振措施，如增加拉索的空间布置，安装减振装置，降低拉索施工吊装负荷和爬行速度，用减振绳或者拉力控制装置控制拉索施工吊装负荷，以及安装消除拉索振动后果的缓冲减振器等。
其次，在施工单元内，禁止进行噪声高的构件施工活动，或是需要调节拉索张力的施工活动，以减少拉索振动。
还应确保拉索的加装质量，以满足使用要求，并采取相应的拉索减振措施，实现拉索减振效果。
此外，还应控制施工现场的振动污染，安装振动减振措施，如增加振动减振设施，采用减振材料，加装垫层材料，采用隔振产品，控制施工噪声，并严格控制施工机械的运行速度，采取行走静音技术等，以减少施工振动污染。
另外，还要注意施工现场的施工管理，结合实际情况，定期进行桥梁施工检查，确定拉索的质量，并采取相应的减振措施。
并在施工
过程中，做好安全防护措施，确保施工人员的安全，以确保施工安全。
总之，斜拉桥拉索施工过程中的减振措施非常重要，施工企业应在施工前全面分析、设计施工技术措施，并在施工过程中实施有效的减振措施，以确保工程质量和施工安全。
斜拉桥拉索振动问题及振动抑制措施
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
斜拉桥拉索振动问题及振动抑制措施
陈 兵 祝 金 伟 （ 同济大 学土 木工 程 防灾 国家重点 实验 室 ， 中国 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
施 的应用范围和有效性进行 了介 绍
ห้องสมุดไป่ตู้
【 关键词 】 斜拉桥 ； 拉 索； 振 动； 振 动抑制措施
ＣＨＥＮ Ｂｉ ｎ ｇ． ＺＨ Ｕ Ｊ ｉ ｎ— ｗｅ ｉ
（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｄｉ ｓ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｒｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｔ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ９ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ａ ｎ ｆ ｏ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ — ｓ ｔ ａ ｙ ｅ ｄ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｏ ｆ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｉ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｓ ｅ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ
一
和桥塔 的 自 身振动会导致拉索两端相对位移 的变化 ． 从而激发拉索振 动。
２ ． ２ 机 械 控 制 措 施
机械控制措施指在拉索外部增加阻尼器来提高结构阻尼。 阻尼 器 按 照工作方式分为有被动式 、 半主动式和 主动式 三种 。被动式是最 常 拉索摭动 规 和传统 的形式 ． 即简单的在拉索的适 当部位安装 固定工作参数 的阻 尼器 ： 主动 、 半主动式是指阻尼器的工作参数并不 固定 ， 能 随振 动形式 的不 同而变化 被动式阻尼器对拉索的小 幅高频振动有 良 好 的抑制作 图 １ 拉 索 振动 分 类 用， 包 括拉索 的涡振 、 抖振 、 参数振动。 但其对 于拉索风雨激振 、 驰振等 并且 随着拉索长度 的增加 ． 被动式阻尼器 的 涡振 （ ｖ ｏ ｉ ￣ ｅ ｘ ｓ ｈ ｅ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ） 是 由于风 的旋 涡在拉索表 面脱 落而引起 的 大幅低 频振动作用不大 ． 拉索振动。 其在发展初期表现为强迫振动 ， 但随着振 幅的增加 ． 拉索运 相对效率也 随之下降 。 目前关 于阻尼器 的研究主要集中在主动 、 半 主动式 阻尼 器对拉 索 动对旋涡脱落和涡激力产生反馈影响 ． 使其具有部分的 自激特性 据 驰振 的抑制效果方面。 陈政清Ｉ Ｉ 在岳阳洞庭湖大桥上进行了 相关研究及现 场实测 ． 拉索 涡振一般 以高阶振动模态 出现 ． 发生 的风 风雨激振 、 磁流变阻尼器试验 ． 经过 三年的使用 ． 证 明它能可靠有效地抑 制拉 索 速范围很广 ， 振动幅值不大 ， 通常情况下不会对斜 拉桥造成 大的损害 。 驰振 （ ｇ ａ ｌ ｌ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ ） 是一种 具有 自激特 征的单 自由度振 动形式 ， 可以 的风雨振 动。 ＿ ３ 空气动力 学控制措施 分为尾流驰振和横流驰振 尾流驰振指拉索受前方结构物波动尾流的 ２ 空气动力学措施 指对拉索表面进行处 理（ 粗糙度改变 、 截 面外形 激发而引起的振动 ． 横流驰振则是 由于升力曲线的负斜率所 引起 的发 ． 从 而改善拉索 的风振性能 ， 其主要原理是通过改变拉索周围流 散性振动 驰振具有发散性 是各类拉索风致振动中最 为危险 的振动 改变） 场特性或破坏 斜拉索表面水线 的形成来达到对拉索 风雨激振及风振 形式 ． 在工程上有必要对其采取针对性 的抑振措施 抖振 （ ｂ ｕ ｆ ｆ ｅ ｔ ｉ ｎ ｇ ） 是由自 然风 中的紊流成分引起 的顺风 向响应。拉 的抑振作用 多年的工程应用经验表 明．空气动力学控制措施对拉索风振 、 风 索 的抖振 是一种限幅 的强迫 振动 ． 具有 发生风速低 、 频 率大ｐ １ 等特 征 ， 雨激振的抑制效果非常好 ． 且其具有 费用低 、 几乎不需维护的优 点。 目 容易造成拉索连接处 的疲劳破坏 前主要 的运用形式有在拉索表面设置纵 向肋条 （ 或开 凹槽 ） 、 在拉索 表 拉 索风雨 激振 （ ｗ ｉ ｎ ｄ — ｒ ａ ｉ ｎ — ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ — ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ０ ｎ ） 是在 风和雨 的联 合 表面设置椭圆环 、 在拉索表面安装鳍 、 在拉索表 面缠绕螺 作用下拉索发生 的大 幅振动形式 。风雨激振发生时 ． 雨水会 在拉索表 面压制 凹坑 、 面形成 稳定的水线 ．沿倾斜 的拉索 向下 流动 １ ９ ８ ６ 年．日 本学 者在 旋线或间隔缠绕带状物等 目 前． 学者们对空气动力学控制措施 的研究 主要 集中在对抑振机 Ｍｅ ｉ ｋ ｏ — Ｎ ｉ ｓ ｈ ｉ ｌ ４ Ｊ 大桥上首次观察到这一发生在风雨天气的拉索大幅振动 李 文勃 、 林志兴【 ｓ 认 为在拉索表明 现象 ． 并将 其命名 为风 雨激振 ． 迄 今国 内外多座 大跨度斜拉桥 的拉索 理 的探究 以及新的气动外形的尝试 。 增加 了气 动措施 ．其作用类 似于安装阻尼器来 增加拉索 的机械阻尼 均发生过这种振动形式 比。Ｍ ｔ ｍｏ ｔ ０ 【 啊｝ 究 了表面带 凸出的拉索 ， 认 为这种 （ 下转第 １ ４ ５页 ） 索端位移激励振 动 由于拉索两端连接着 主梁 和桥塔 ． 因此主梁
斜拉桥拉索振动及其抑振研究
拉索变成 了气动 不稳定 结构 。
二 、 拉 索 的 减振 措 施 ｌ ＿ 气 动 控制 法 空 气 动 力 学 措 施 主 要 是 通 过 采 用 不 同 的 方 法 改 变拉 索 的 剖 面 形 状 来 改 善 其 空 气动 力 学 特 性 ，从 而 减 少或 抑 制 拉 索 的 风 雨 激 振 。 因为 风 雨激 振 的发 生 主 要 是 由 于 拉 索 表 明 水 线 的 形 成 而 引起 的 ， 所 以 改 变拉 索 表 面特 性 如 粗 糙 度 等 可 以防 止 水 线 的 形成 ， 使 拉 索 的 气 定 稳 定 性 得 到 了保 证 ，从 而 抑 制 了 风 雨 激 振 。 目前 主 要 有 以下 几 种 方 法 ：（ １ ） 在 拉 索 表 面 的Ｐ Ｅ套管 上 沿轴 向 开设 凹 槽 或 增 加 Ｕ型 套 。 该方 法 可 以控 制 雨 水 在 拉 索 表 面 的轴 向流 动 ，可 以 避 免 因 为 积 水 改 变 拉 索 截 面 形 状 而 形 成 水 线 。对 于 这种 方
近 年 来 ，由 于经 济 建 设及 施工 工 艺 的 飞速 发 展 ， 交 通 事 业 的建 设 日新 月 异 ， 各 类 结 构 防 震 减 灾 工 作 日益 受 到 世 界 各 国 的重 视 。 桥 梁 作 为 重 要 的 交 通 枢 纽 和 生 命 线 工 程 ，其 各 类 桥 型 应 运 而 生 。 在 各 类 桥
的 现 象称 为尾 流 驰 振 。
３ ． 风 雨激 振
减少不同拉索长度的垂度的振动 。就结构性状 和动
力特 性 而 言 ， 辅 助 索 可 以 为 拉 索 提 供 中间 支撑 ， 减 少 了拉 索 的有 效 长度 ， 从 而增 大 了拉 索 的 固有 频 率 。 辅助 索 经 过 科 学 的 设 置 安 装 ， 可 明显 地 提 高拉 索 的 基 本频 率 ，减 小 了 基 本 模 态 振 型 下 的 拉 索 随 全桥 模 态 发生 内 部共 振 的 可 能 性 。 设 置 辅 助 索 的 另 一 个 作
减轻桥梁共振
减轻斜拉桥共振的措施现代斜拉桥的跨度越来越大 ,这一发展趋势也对拉索的要求越来越高. 对于斜拉桥的减振 ,这里主要考虑拉索的振动. 由于斜拉索质量小、柔性大、阻尼小 ,在风和拉索锚固端运动的作用下 ,会发生强烈的横向振动. 随着斜拉桥跨度的增大 ,拉索的风雨激振、轴向流激振已经成为世界桥梁抗风研究领域的重点研究课题。
拉索的风致振动 ,据目前研究 ,可分为以下几类:卡曼涡激共振、尾流驰振、结冰索的驰振、风雨激振、轴向流激振、斜拉索振动引起索端接头部分疲劳 ,在索锚接合处产生疲劳裂纹 ,破坏索的防腐蚀系统 ,严重的还会造成索失效 ,索的振动还会引起行人的不舒适 ,对桥的安全性产生怀疑. 当前对斜拉索的振动控制以空气动力学减振和机械减振为主要措施. 空气动力学减振措施主要通过改变拉索的剖面形状来改善拉索与雨水线组合外形的空气动力学性能. 在目前尚无分析方法的情况下 ,主要通过风洞试验来提出和验证这种减振措施的具体方案;机械减振措施通过在拉索上附加阻尼器或辅助索等机械装置 ,增加拉索的等效阻尼或形成有干扰效应的索网 ,提高索网的频率 ,达到抑制振动的目的。
斜拉索的空气动力学减振措施 ,主要有以下几种: ①采用多边形截面的拉索以防止形成水线而引起拉索不稳定振动. 目前此种方案仍在研究未投入使用. ②在拉索表面沿轴向开设凹槽 ,拉索不会因雨水积聚改变拉索截面外形而形成雨水线. ③在索表面打凹孔 ,即进行表面处理 ,可破坏雨水线和轴向流的形成 ,抑制轴向流激振、风雨激振. ④在拉索表面沿轴向螺旋缠绕带状物或间隔缠绕带状物. 这是一种传统的建筑物抗风振的减振措施. 这种减振措施主要用于减缓涡致振动 ,破坏或减小脱落旋涡的相关性 ,减弱拉索风雨激振和轴向流激振、还有一些诸如在拉索上间隔套上厚椭圆环、在索模型表面每隔 30o粘一根细杆等破坏雨水线形成的减振措施. 空气动力学减振措施应用、维修保养简便 ,不需附加其它设备 ,效果明显、费用较低 ,是拉索减振措施的重点发展方向之一.斜拉索的机械减振控制措施 ,主要有以下几种: ①辅助索或称二次索方法. 其作用是减小索的有效长度 ,提高索的固有频率 ,另外使各索之间产生耦合、牵制作用. 这种方法的结构较复杂 ,辅助索和主索之间联接扣受力大 ,容易疲劳损坏。
超大跨径斜拉桥斜拉索振动特性及减振措施研究
学文签 ｆ 、 位作名 ‘・ 论者： ；
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年 月 日
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学位论文作者签名：
梁工程界和风工程界研究人员关注的焦点。
本文分析了 斜拉索的可能振动类型和索的静、 动力特性， 分别对斜拉 索的参数振动与 线性内部共振、 风雨激振的振动机理进行初步分析， 对斜 拉索减振对策措施进行研究， 系统、 全面提出斜拉索减振设计原则和设计 方法。以苏通大桥工程实践为背景， 进行相关试验、 研究、 分析， 确定苏 通大桥斜拉索结构特性和具体减振方案， 为工程建设提供帮助， 同时也为
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ｂｎｆ ｓ ｉｒ ｅｔｏ ｃｂ ｖ ｒｉ ｃｎ ｏ ｄｓ ｎ ｃｎｔ ｃｏ． ｅｅｔ ｌ ｐｏ ｃ ｎ ｌ ｉ ａｏ ｏｔ ｌ ｅｉ ａｄ ｓ ｔｎ ｉ ｉ ａ ｒ ｓ ａ ｅ ｔｎ ｒ ， ｇ ｎ ｏ ｒ ｉ ｍ ｊ ｂ ｕ
长安街西延永定河大桥斜拉索风雨振及减振措施研究
48世界桥梁2020年第48卷第3期(总第205期)长安街西延永定河大桥斜拉索风雨振及减振措施研究张为刘庆宽刘小兵2(1.北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京100082； 2.石家庄铁道大学风工程研究中心，河北石家庄050043)摘要：为明确长安街西延永定河大桥斜拉索的风雨振特性，提出有效的减振措施；进行斜拉索风雨振计算分析，并通过风洞试验分析风速和雨强对斜拉索风雨振的影响；研究不同阻尼比和斜拉索表面缠绕双螺旋线的减振效果$结果表明：该桥大部分斜拉索在不采取减振措施的情况下有发生风雨振的可能;斜拉索风雨振的振幅随着风速的增大先增大后减小，随着雨强的增大逐渐减小；增大阻尼比能有效减小斜拉索风雨振的振幅。
建议该桥斜拉索安装阻尼器时，阻尼比不小于0.9%；当螺旋线的直径为1.2mm时，单根螺旋线的间距取6倍的斜拉索直径；当单根螺旋线的间距为12倍的斜拉索直径时，螺旋线的直径取20mm$关键词：斜拉索；风雨振；风洞试验；风速；雨强；减振措施；阻尼比；螺旋线中图分类号：U443.38；U441.3文献标志码：A文章编号：1671—7767(2020)03—0048—051引言随着现代斜拉桥跨度的不断增大，斜拉索作为主要受力构件，其长度不断增加，刚度不断减小，风振问题日益突出$在斜拉索的各种振动形式中，风雨振由于具有振幅大和破坏严重的特点受到了国内外设计和研究人员的高度关注$斜拉索风雨振最早于20世纪在日本的名港西大桥上被观测到$此后，在美国的弗雷德•哈特曼桥(Fred Hartman Bridge)%英国的塞文二桥(Second Severn Bridge)、法国的布鲁东纳桥(Brotonne Bridge)%德国的科尔布兰特桥(KoehlZrant Bridge)以及我国的杨浦大桥、南京长江二桥、岳阳洞庭湖大桥等国内外多座大桥上均观测到了这种振动现象$长期频繁的大幅度斜拉索风雨振不仅会降低钢丝的抗疲劳性能，也可能导致索锚连接处开裂，破坏其防腐系统$Hikami、Flamand、顾明和李永乐等通过风洞试验分析了风速、风向角及斜拉索频率等参数对风雨振的影响，找出了风雨振易发生的条件(14$许林汕等5在高精度降雨环境下发现斜拉索风雨振根据风速和雨量可分为4个区间。
斜拉桥拉索施工过程中的减振措施
斜拉桥拉索施工过程中的减振措施斜拉桥是近几十年来发展迅速的一种新型跨越建筑。
它与传统桥梁相比具有明显的优势，能有效减少土地占用，美化城市景观，受到建筑工程商和业主的青睐。
然而，斜拉桥的施工工艺复杂，主要采用拉索施工，这种施工方式容易引起建筑物的振动，对周围环境和居民造成噪音污染，严重影响环境质量，保护健康，提高斜拉桥施工安全性和质量，应引起重视。
第一，选用减振技术。
斜拉桥拉索施工过程中，采用减振技术可以减少建筑物振动，减弱噪声。
采用减震技术可以有效减少结构振动，降低噪声对环境的影响。
施工中采用减振材料，如粘接辅助材料，增加横梁悬挑支点的抵抗振动性能，消除支点因受力而产生的振动，减少悬索桥下部结构振动。
第二，采用隔音技术。
建设斜拉桥前，可在距施工地点5km内搭建隔音机构，以减少施工现场噪声污染。
根据影响区域的不同，在施工现场可以采用拉索撑架安装振动减少装置。
在高风险区域采用隔声技术，采用隔音结构修建屏除噪声，使施工现场的噪音控制在安全的水平，不影响环境质量。
第三，采用遥控式运行系统。
采用远程控制系统，减少施工现场的作业时间，从而减少振动噪声。
使用远程控制系统，可以最大限度地减少施工现场人员的活动，从而减少现场噪声。
建设斜拉桥过程中，可以在施工现场安装机器人，采用远程控制系统，进行加固和施工，减少现场作业。
第四，采用先进声学设备。
在建设斜拉桥施工现场，可以采用声学设备，有效控制施工噪音，进行声学监控，确保施工噪声控制在安全的范围内。
施工现场应采取有效的措施，安装先进的声学设备，控制施工噪声，保护环境。
另外，在施工期间，可以采用先进的振动抑制设备，减少施工对环境的污染，有效抑制结构振动，提高施工安全性和质量。
施工斜拉桥拉索后，可以采取一系列减振措施，以提高施工质量，保护环境，降低噪声污染。
首先，在拉索施工过程中应采用合理的减振技术，采用隔音技术，使施工现场的噪声控制在安全的水平，不影响环境质量；其次，采用遥控式运行系统，减少施工现场人员的活动，最大限度地减少施工现场噪声污染；最后，应采用先进的声学技术，安装先进声学设备，控制施工噪声，以减少施工对环境的污染。
(2)书稿-斜拉桥拉索减振-孙利民-20120405.3
图 6.3 阻尼器的支架安装
建议阻尼器采用如下设置方案（见图 6.2），可保证附加阻尼器后，拉索的阻尼值 达到 0.04 以上，此时拉索梁端阻尼器的阻尼系数见表 6.2。
孙利民 · 34·
斜拉桥拉索减振动控制 阻尼器安装源自度 竖向距梁端锚固 中心 1.4m
阻尼器安装高度 竖向距梁端锚固 中心 2.3m
阻尼器安装高度 竖向距梁端锚固 中心 1.4m
图 6.4 阻尼器设置方案
表 6.2 阻尼器最小安装长度（目标! = 0.04） 索 号 z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10 z11 z12 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 索长 L(m) 104.190 103.419 105.462 108.891 113.469 119.017 125.374 132.406 139.985 148.005 156.369 164.997 89.221 82.856 78.394 75.926 75.530 77.168 80.657 85.711 阻尼器 阻尼器最 拉索与水 阻尼器的最 建议安 阻尼器优化 建议阻尼 实际对数 系数 c 衰减率(! ) 的效率 小安装长 平面的夹 小安装高度 装高度 阻尼系数 c (kN·s/m) (kN·s/m) (折减后) 系数 度!! (m) 角(°) ℎ!"# (m) （m） 0.5 2.521 62.69 2.24 164.529 0.041 0.5 2.502 56.28 2.08 150.388 0.044 0.5 2.551 50.15 1.96 143.897 0.047 0.5 2.634 44.37 1.84 139.622 150 0.049 2.3 0.5 2.745 39.02 1.73 159.841 0.052 0.5 2.879 34.16 1.62 169.925 0.056 0.5 3.033 29.78 1.51 180.164 0.059 0.5 3.203 25.87 1.40 278.397 0.040 0.5 3.386 22.38 1.29 249.792 250 0.043 0.5 3.580 19.28 1.18 226.856 0.047 1.4 0.5 3.783 16.53 1.08 191.759 0.050 0.5 3.992 14.07 0.97 129.675 0.056 0.5 2.158 83.40 2.14 162.503 0.043 0.5 2.004 79.14 1.97 185.813 0.045 0.5 1.896 71.66 1.80 177.677 0.050 2.3 150 0.5 1.837 62.93 1.64 166.275 0.055 0.5 1.827 53.73 1.47 150.618 0.061 0.5 1.867 44.66 1.31 221.665 0.040 0.5 1.951 36.20 1.15 195.743 0.047 1.4 0.5 2.073 28.62 0.99 166.821 0.055
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生疲劳裂纹 ， 破坏索 的防腐蚀系统 ， 严重 的还会造 成索 的失效【 。索 的振动还会 引起 司乘人员 的不 舒适 ， 质疑桥梁 的安全性 。 并 拉索振动及其控制已 成 为 大 跨 度 斜 拉 桥 需 要 研 究 解 决 的 关 键 问 题 之
一
０
国内外对斜拉索减振进行 了许 多研究 ，提出 了多种减振技术［ｏ 如采用辅 助索 、 ６］ －。 ２ 粘性阻尼器 、 振动吸收器 、 粘性阻尼器 、 磁流变阻尼器等多种减
振方法 。 本 文对 斜 拉 桥 拉 索 常 见 的振 动形 式 进 往表现 为拍振 ， 动 振 能 量在拉 索 和桥梁 之 间转 换【， 参数共 振 的典 型 形态见 图 １ 因为桥梁设计 时均要考虑避免参 数 。 共振 的发生 ， 以实 际桥梁 结构一般不 会 出现此 所
振动 及其 振动机 理 ， 拉索振 动控 制措施 与技 术 ， 对斜 拉桥 拉索振 动 与减振 问题 具有一 定 的参考 作用 。
关键 词 ： 拉桥 ； 斜 拉索 ； 动 ； 振 减振
中 图分类号 ： ４ １ 文献 标识 码 ： 文章 编号 ：０ ９ ７ １ （ ０ ７ ０ — ０ ７ ０ Ｕ４． ３ Ａ １０ — ７ ６ ２ ０ ）３ ０ ３－ ４
式 中： 为风速 ； 为拉 索直径 ； Ｓ ｏｈｌ ， 为 ｔ ｕａ 数 对 ｒ 圆形 断面的二维柱体 而言 ， 其值为 ０２ ．。当漩涡脱 落频率和拉索某 阶固有频率相等 时 ，便发生涡激 共振 。 在 Ｋ ｒ ａ 涡 的作用 下 ， ａ ｎ ｍ 拉索 的大幅振 动以基 频或低 频 出现 ，而根据 实际拉 索频 率和 Ｓ ｏｈｌ ｔ ｕａ ｒ 数 的分析 ，拉索低 频涡激振动 的临界 风速一般仅 为 ０５ ２ｍｓ ． ／ ～ 。如此低 的风速所产 生的涡激力 ， 难 以提供激起拉索的低频 大幅振动 的能量 。 １２ 参 数 共 振 （ ａａ ｔｒｒｓ ｎ ｎ ｅ ． Ｐ ｒｍｅｅ ｅｏ ａ ｃ ） 斜 拉桥 拉索 的上 、 下端 分 别与 桥塔 、 面 相 桥 连接 。桥梁在 风作用下 以频率发生抖 振 ， 当正好 等 于拉 索某 阶模 态频率 的 ２倍 时 ， 拉索 即发生参
１４ 风 雨激 振 （ ｎ —ａｎｉ ｕｅ ｉｒｔ ｎ ． Ｗｉｄ ｒｉ ｎ ｃ ｄｖｂａｉ ） ｄ ｏ
析， 介绍和评述 了现有 的拉索减振措施 ， 对认 识斜 拉桥拉索振动机理及采取相应 的减 振措施具 有一 定 的参 考 作 用 。
１ 斜拉 桥拉 索振 动
１１ ａ ｍａ ． Ｋ ｒ ｎ涡激 共振 （ ｏｔｘｓ ｅ ｄｎ Ｖ ｒ ｈ ｄ ｉｇ） ｅ
０ 前言
拉索是斜拉桥的关键构件之一 ，承受及传递 着 桥 梁 的 全部 荷 载 。 随着 斜 拉 桥 跨 度 的增 大 ， 目前 最长 的斜拉桥拉索 长度 已超过 ５０ｍ。拉索具有 ０ 很小的刚度和阻尼 ，拉索往往具有很低 的固有频
率和极低的模态阻尼 比 ，在外部激励 下极 易发 生 大幅振动【】 ¨ 。特别是在风雨气候条件下拉索发生 的所谓风雨 振现象 ，引发 的振幅最 大可达 到拉 索 直径 的 ３ ５ 。斜拉索 的振动特别是 风雨 振引起 ～倍 的大幅振动容易引起 索的疲劳 ， 索锚结合 处产 在
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２０ 年 ３月第 ３ ０７ 期
城 市道 桥 与 防 洪
桥梁结构
３ ７
斜 拉桥拉 索振 动 及其减 振措 施
黄 红 梅
（ 湖南 资 兴市市 政工 程公 司 ， 湖南 资兴 ４ ３０ ） ２４ ０ 摘 要： 拉索是 斜拉 桥 的关键构 件 ， 承受 桥梁 的全部 荷载 ， 风 （ ） 作用 下容 易产生 大 幅振动 。该 文介绍 了拉 索的 常见 在 雨 等
收 稿 日期 ：０ ６ １－ ３ ２ ０ — １ ２
作者简 介： 红梅 （ ９ ８ ） 女 ， 黄 １６ ＇ ， 湖南人 ， 工程师 ， 事市政 工 从
程建设 施工 工作 。
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桥梁结构
城 市道 桥 与 防 洪
２０ 年 ３ ０７ 月第 ３ 期
类振动 。 １３ 尾 流 驰 振 （ ｋ ａｌｐｎ ． Ｗａ ｅ ｇ ｌ ｉ ｏ ｇ） 两索沿 风向斜列 时 ，来流方 向的下游拉索 发 生 比上游拉索更强烈 的风致振 动【 】 上游拉索的 。 Ｊ Ｉ ８ 尾流 中存在一个不稳定的驰振区 ，如果下游拉 索 正好位于这一不稳定区中 ， 其振动就会不断加大 ， 直至达到一个稳态大幅度的极 限环。当两拉索 相 距较远 ， 出尾流驰振不稳定 区时， 超 就不会发生尾 流驰振 。
Ｒｍ Ｉ 、 ａ ａＸ桥 日本 的 名 港 西 桥 报 道 的 拉 索 振 幅 甚 至
拉 索横断 面一般为 圆形 。 当风流经过索时 ， 在 其横断面尾流 中将 出现交替脱落 的漩 涡 ，此 即所 谓 的 Ｋｒａ ａ ｎ涡漩 。研究 表明 ， ｍ 漩涡脱 落频率 由下 式 描 述 【： 】
（） １
１８ ９４年 日本 学者 Ｈｋｍ 第一 次提 出 了风 雨 ｉ ｉ ａ 激振概 念【 。所谓风雨激振 ， 是指风 、 雨共 同作 用 引起 的拉索大幅振动现象 ， 简称为雨振或风雨 振 ， 它是 目前所 有拉索风致振 动 中最强 烈 的一种 ， 在 许 多 斜拉 桥 上都 观察 到 了 这种 现象 【ｌ。如 Ｈｋｍ Ⅻ ． ３ ｉａ ｉ 观察 到直 径 １０ｍ ４ ｍ的斜拉 索在 １ｍｓ 速下 振 ４ ／风 幅 达 到 １５ｍｍ； ７ 日本 的 Ａ ａｔ 在 建造 时 就 有 强 ｒｓ ｕ桥 烈 的索振 动 ， 观察 到 的最 大振幅 为 ３ ０ｍ 大约 ０ ｍ， 是 拉索 直径 的 ２倍 ；法 国 的布鲁 东桥 、泰 国的