DB32T1365-2009 斜拉桥拉索减振设计指南.docx

1、ICS 91.040.10 P33备 案 号 ： 25331-2009 DB32江 苏 省 地 方 标 准DB32/T 13652009斜 拉 桥 拉 索 减 振 设 计 指 南Guidelines for Vibration Reduction Design of Stay Cable of Cable-stayed Bridge2009-06-10 发布 2009-07-10 实施江 苏 省 质 量 技 术 监 督 局 发 布 DB32/T 1365-2009目 次1 前 言 2 范 围 13 规 范 性 引 用 文 件 14 术 语 和 定 义 15 总则 26 风 速 和 斜 拉 索

2、动 力 特 性 27 斜 拉 索 的 振 动 类 型 48 斜 拉 索 减 振 设 计 79 减 振 阻 尼 器 技 术 要 求 910 附 录 A 1511 附 录 B 16DB32/T 1365-2009前 言随 着 斜 拉 桥 的 跨 度 日 益 增 大 ,为 了 解 决 拉 索 的 风 致 振 动 ,特 别 是 解 决 为 斜 拉 桥 带 来 严 重 问 题 的 风 雨 激 振 ,制 定 本 指 南 。本指南 参 照 JTG D60-01-2004 公路 桥梁 抗风 设计 规 范 。本 指 南 按 GB/T1.1-2000 标 准 化 工 作 导 则 第 1 部 分 ： 标 准 的 结

3、 构 和 编 定 规 则 编 制 。 本 指 南 附 录 A、 B 为 规 范 性 附 录 。 本 指 南 由 中 国 交 通 公 路 规 划 设 计 院 有 限 公 司 、 同 济 大 学 提 出 。 本 指 南 由 中 国 交 通 公 路 规 划 设 计 院 有 限 公 司 、 同 济 大 学 、 江 苏 省 苏 通 大 桥 建 设 指 挥 部 起 草 。 本 指 南 主 要 起 草 人 ： 张 鸿 、 董 学 武 、 罗 承 斌 、 饶 华 容 、 袁 洪 、 盛 海 军 、 田 唯 、 罗 辉 、 邬 都 。DB32/T 1365-2009斜拉桥拉索减振设计指南1 范 围本 指南 规定

4、 了斜 拉桥 拉索 减振设 计指 南的 术语 和定 义、 总则 、 风 速和 斜拉 索 动力特 性 、 斜 拉索 的振 动 、 斜 拉 索 减 振 设 计 、 减 振 阻 尼 器 技 术 要 求 。本 标 准 适 用 于 斜 拉 桥 拉 索 减 振 设 计 指 南 。2 规 范 性 引 用 文 件下列文 件中 的条 款通 过本 标准的 引用 而构 成为 本标 准的条 款。 凡是 注日 期的 引用文 件， 其随 后所 有 的修改 单 （不 包括 勘误 的 内容 ） 或 修订 版均 不适 用 于本标 准 ， 然 而鼓 励根 据 本标准 达成 协议 的各 方研 究 是 否 可 使 用 这 些 文 件

5、 的 最 新 版 本 。 凡 是 不 注 日 期 的 引 用 文 件 ， 其 最 新 版 本 适 用 于 本 标 准 。JTG D60-01-2004 公 路 桥 梁 抗 风 设 计 规 范3 术 语 和 定 义术 语 和 定 义 适 用 于 本 指 南 。3.1雷诺数 Reynolds描 述 可 压 缩 流 体 流 过 物 体 (如 绕 着 拉 索 的 风 )的 关 键 参 数 .3.2Strouhal和 涡 激 振 有 关 的 无 量 纲 参 数 ,在 较 大 的 风 速 范 围 内 保 持 常 数 。3.3Seruton对 于 涡 激 振 、 风 雨 振 、 尾 流 驰 振 和 干 倾

6、斜 拉 索 驰 振 ， Seruton 是 一 个 重 要 参 数 。3.4驰振 g alloping振 动的 桥梁 从气 流中 不断 吸收能 量， 使非 扁平 均数 截 面的细 长钝 体结 构的 振幅 逐步增 大的 发散 性自 激 振 动 。3.5涡 激 共 振 vortex resonance气流 绕 经钝 体结 构时 产生 旋涡脱 落， 当旋 涡脱 落频 率与结 构的 自振 频率 接近 或相等 时， 由涡 激力 所DB32/T 1365-2009激 发 出 的 结 构 构 振 现 象 。3.6抖振 buffeting风 的 紊 流 成 分 所 激 发 的 结 构 随 机 振 动 。4 总

7、 则4.1 本 指 南 所 规 定 的 条 款 适 用 于 斜 拉 桥 斜 拉 索 的 减 振 设 计 ， 其 他 拉 索 结 构 可 参 考 使 用 。4.2 斜 拉 索 是 斜 拉 桥 的 重 要 受 力 构 件 ， 斜 拉 索 的 设 计 应 考 虑 其 在 施 工 过 程 及 成 桥 运 营 阶 段 发 生 振 动 的 可 能 性 ， 并 对 振 动 的 影 响 进 行 分 析 。4.3 作用在索上的动态风荷载可引起索的振动。除此外，还要考虑其他结构（梁、塔）动力反应引起 拉 索 振 动 的 可 能 性 。 设 计 尤 其 要 重 视 自 激 振 动 。4.4 斜拉索应避免其发生自激振

8、动，当斜拉索满足本指南条文规定的拉索发生自激振动的条件时，必 须 采 用 减 振 措 施 控 制 斜 拉 索 的 振 动 。4.5 斜拉索所采用减振措施应根据由斜拉桥的结构特点、场地环境条件，以及斜拉索的力学参数、几 何 参 数 等 情 况 综 合 确 定 。4.6 斜 拉 索 应 建 立 监 测 系 统 ， 定 期 对 索 振 动 进 行 监 测 。 尤 其 在 主 要 大 风 期 间 监 测 拉 索 是 否 发 生 过 大 的 风 致 振 动 。4.7 桥 梁 设 计 过 程 中 应 制 定 预 案 ， 斜 拉 索 发 生 不 可 预 见 的 振 动 时 ， 在 施 工 和 成 桥 阶 段

9、 可 实 施 振 动 控 制 措 施 。5 风 速 和 斜 拉 索 的 动 力 特 性5.1 风 速 计 算5.1.1 当 桥 梁 所 在 地 区 的 气 象 台 站 具 有 足 够 的 连 续 风 速 观 测 数 据 时 ， 可 采 用 当 地 气 象 站 年 最 大 风 速 的 概 率 模 型 计 算 基 本 风 速 ， 当 桥 梁 所 在 地 区 缺 乏 风 速 观 测 资 料 时 ， 基 本 风 速 按 JTG D60-01-2004 中 附 录 A 选取。5.1.2 斜 拉 索 成 桥 阶 段 的 设 计 风 速 和 施 工 阶 段 的 设 计 风 速 按 JTG D60-01-20

10、04 中 3.2、 3.3 条 款 确 定 。5.1.3 斜 拉 索 设 计 基 准 风 速 计 算 时 基 准 高 度 按 拉 索 中 点 确 定 。5.2 斜 拉 索 的 振 动 频 率 及 振 型5.2.1 斜 拉 索 的 振 型 可 分 为 索 面 内 振 动 和 面 外 振 动 两 种 形 式 ， 但 是 考 虑 到 索 面 内 振 动 的 复 杂 性 ， 面 内 运动又 分成 了索 平面 内反 对称振 动和 索平 面内 对称 振动两 种形 式。 斜拉 索索 发生平 面外 振动 时， 斜 拉 索 振 动 频 率 及 振 型 计 算 按 下 式 计 算 ：nH 0.5n (5.2.1-

11、1)l m DB32/T 1365-2009m2v A sin nx (5.2.1-2)n n l式中：H 拉索的轴向拉力；l 拉索的弦长；m 拉索的单位质量；An 面外第 n 阶 振 型 的 振 幅 ， n 1， 2， 3， 分 别 表 示 第 n 阶 面 外 振 型 。斜 拉 索 索 发 生 平 面 内 反 对 称 振 动 时 ， 拉 索 振 动 频 率 及 振 型 计 算 可 按 下 式 计 算 ：2nH 0.5 (5.2.1-3)n l vA sin 2nx .(5.2.1-4)n n l式 中 ：n1，2，3，分别表示第 n 阶平面内反对称振型。5.2.2 斜 拉 索 发 生 平 面

12、 内 对 称 振 动 时 。 拉 索 平 面 内 对 称 振 动 的 频 率 可 通 过 下 式 计 算 ：-0.0017 2 2 0.12542 3.14440.00532 9.42390.00112 15.7080.00042 21.9912n 1n 1n 2n 3n 4n 5(5.2.2-1) s l式中： 2H / m(mgL cos/ H ) 2 L /( HLe / EA) (5.2.2-2) 1 mgL cos2 1 d Le L1 L1 ， 为将 拉索 的静 力平 衡线 形简化 为抛 物线 形式 后的 静力 8 H 8 L 拉 伸 长 度 ； d (gL2 cos) / 8H

13、， 为 拉 索 跨 中 处 垂 直 于 拉 索 轴 向 的 垂 度 。 振 型 函 数 为 ： 2 h m s l ss w 2 H 1 tans 2sinHmx cosHmH x （ 5.2.2-3)m DB32/T 1365-20095.3 斜 拉 索 的 阻 尼5.3.1 在 没 有 实 测 数 据 时 将 斜 拉 索 的 固 有 阻 尼 比 取 为 0.1 ， 在 有 实 测 数 据 时 ， 按 照 斜 拉 索 阻 尼 比 实 测 结 果 。5.3.2 斜 拉 索 附 加 阻 尼 器 后 的 结 构 体 系 阻 尼 计 算 参 见 4.4 节。5.3.3 斜 拉 索 多 个 位 置 同

14、 时 安 装 阻 尼 器 时 ， 斜 拉 索 所 能 得 到 的 阻 尼 值 为 各 个 阻 尼 装 置 提 供 的 阻 尼 值 之 和。6 斜 拉 索 的 振 动 类 型6.1 风 雨 激 振6.1.1 斜 拉 索 风 雨 激 振 ， 也 被 称 为 斜 拉 索 雨 振 ， 是 指 在 风 和 雨 共 同 作 用 的 气 候 条 件 下 ， 斜 拉 桥 拉 索 发 生 的 一 种 激 烈 的 大 幅 振 动 。6.1.2 对 于 光 圆 斜 拉 索 ， 其 风 雨 振 动 不 发 生 的 标 准 可 采 用 如 下 公 式 ：m/ D 2 10 (6.1.2-1)式中： m拉索延米质量； 斜

15、 拉 索 阻 尼 比 ； 空 气 密 度 ； D拉索直径。6.1.3 对 于 使 用 有 效 表 面 处 理 的 斜 拉 索 ， 风 雨 振 动 发 生 的 标 准 可 采 用 如 下 公 式 ：m/ D 2 5 (6.1.3-1)6.1.4 如 果 有 充 分 的 风 洞 试 验 证 明 ， 公 式 (3.1.2-1)及 (3.1.3-1)提 出 的 风 雨 振 动 发 生 标 准 可 以 放 松 。6.2 驰 振6.2.1 如 果 拉 索 迎 风 轮 廓 非 圆 形 ， 或 者 由 于 结 冰 造 成 截 面 轮 廓 非 圆 形 ， 应 考 虑 驰 振 自 激 发 散 振 动 效 应 。6

16、.2.2 斜 拉 索 发 生 驰 振 可 采 用 下 列 失 稳 标 准 ：U Ucrit (6.2.2-1)式中：U斜拉索的设计风速，根据 2.1.2 节计算； Ucrit为 斜 拉 索 驰 振 临 界 风 速 ， 计 算 公 式 如 下 ：Ucrit cwD mD2 (6.2.2-2)式 中 ：c 常 数 ， 对 于 圆 形 索 ， 建 议 c=40；DB32/T 1365-20094 z 0 2m斜拉索延米质量； w 斜拉索的基频； 斜 拉 索 阻 尼 比 ； 空 气 密 度 ；D索的直径。6.3 参 数 共 振 及 线 性 内 部 共 振6.3.1 参数 共振 和线 性内 部共振 是指

17、 微小 的桥 面或 索塔振 动激 起的 拉索 较大 振幅的 横向 振动 。 线 性内 部 共振是 桥面 或索 塔垂 直于 斜拉索 弦长 方向 的激 励运 动所引 起的 ； 参 数共 振是 桥 面或索 塔在 斜拉 索弦 长方 向 的 激 励 运 动 所 引 起 的 。6.3.2 当 索 端 激 励 频 率 与 拉 索 固 有 频 率 一 致 时 ， 斜 拉 索 将 发 生 线 性 内 部 共 振 。 线 性 内 部共 振 的 第 1 阶 振 幅 响 应 可 由 下 式 计 算 ：zB1 max C sin 1(6.3.2-1)式 中 ：zB 索端垂直于拉索弦长方向相对运动的幅值；1 斜拉索模态阻

18、尼比；C 斜拉索垂度参数的函数：21C 22 (6.3.2-2)184sin 是 下 式 的 求 解 得 ： 2 sin2 tan 32 X l 18 4 31 (6.3.2-3)3 2 2 2 B1 2 132 4 式中：X0 Hl EA 。6.3.3 当 桥 梁 以 桥 梁 总 体 弯 曲 基 频 fb 作 简 谐 振 动 时 ， 拉 索 将 以 fc=fb/2 的 横 向 振 动 频 率 与 之 相 适 应 。 这 时 将 可 能 发 生 斜 拉 索 的 参 数 共 振 。 假 设 索 端 发 生 沿 拉 索 弦 长 方 向 的 相 对 运 动 是 xB t xB sin 2t ， 则

19、当 索 力 变 化 水 平 满 足 下 列 条 件 ：DB32/T 1365-20091 1 1C CSmax 2S0 12 2 22 (6.3.3-1)激 励 水 平 满 足 下 列 条 件 ：xB 4X0 11 (6.3.3-2)其 中 ： 1 1 。 这 时 斜 拉 索 会 发 生 参 数 共 振 。 参 数 共 振 的 第 一 阶 共 振 稳 态 的 近 似 响 应 最 大 振 幅 的 可 按 下 式 计 算 ： 4 X 0l 11 1 xB 2 42 1(6.3.3-3)1 max 3 1 2 42X 21 1 0 16.4 涡 激 振 动6.4.1 涡 激 振 动 是 由 于 流

20、体 经 过 圆 柱 形 的 拉 索 形 成 的 规 则 的 漩 涡 脱 落 引 起 的 一 种 拉 索 横 风 向 共 振 。6.4.2 斜 拉 索 的 涡 激 振 动 幅 值 ymax 按 下 式 计 算 ：ymax 1 1 1 C 2D 162 S 2 S 0.5 L (6.4.2-1)t c式中：St Strouhal 数， St fD U ，一般可取 St=0.2；Sc Scruton 数， Sc m D2 ；m 斜 拉 索 单 位 质 量 ； 阻 尼 比 ； 空 气 密 度 ；2 升力系数均方根，升力系数 CL 与振动幅值和 Reynolds 数 等 参 数 有 关 ， 一 般 数

21、略 估 计L2 0.45。L6.5 其 他 限 幅 振 动6.5.1 抖振抖 振 是 由 于 自 然 风 的 风 速 脉 动 引 起 的 结 构 随 机 振 动 。6.5.2 尾 流 驰 振拉 索 的 尾 流 驰 振 是 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 一 种 风 致 振 动。7 斜 拉 索 的 减 振 设 计DB32/T 1365-20097.1 一 般 规 定7.1.1 斜 拉索 的振 动控 制 为： 限 制发 散振 动、 限定 拉索振 动幅 值 （ 适用 性和 疲劳强 度要 求） 。 重 点是 控 制 拉

22、 索 的 发 散 振 动 。7.1.2 斜 拉 索 减 振 措 施 可 采 用 下 列 三 种 之 一 或 其 组 合 ： 气 动 措 施 ， 附 加 阻 尼 装 置 ， 安 装 辅 助 索 。7.1.3 斜 拉 索 布 置 时 ， 拉 索 的 最 小 间 距 不 宜 小 于 6 倍 索 直 径 。7.2 斜 拉 索 的 减 振 设 计 要 求7.2.1 应 注 意 单 根 拉 索 或 多 根 拉 索 在 一 起 时 发 生 驰 振 、 风 雨 振 的 可 能 性 。 如 果 研 究 表 明 这 种 振 动 可 能 发 生 ， 则 必 须 采 取 相 应 的 振 动 控 制 措 施 。7.2.

23、2 斜 拉 索 在 正 常 运 营 状 态 下 的 振 动 幅 值 以 不 超 过 1.0D 为 宜 ， 最 大 不 能 超 过 2.0D， D 为 斜 拉 索 外 径。7.3 拉 索 气 动 减 振 措 施7.3.1 拉 索 气 动 减 振 措 施 主 要 通 过 改 变 拉 索 的 断 面 形 状 ， 破 坏 雨 线 的 形 成 ， 使 其 空 气 动 力 学 性 能 得 到 改善。7.3.2 为 改 进 拉 索 在 风 或 者 风 和 雨 作 用 下 的 动 力 行 为 ， 对 拉 索 表 面 处 理 方 式 有 ： a)在 拉 索 PE 管 表 面 沿 轴 向 开 设 凹 槽 或 凸

24、起 肋 条 ； b)在 拉 索 表 面 打 凹 孔 或 凹 坑 ； c)在 拉 索 表 面 沿 轴 向 螺 旋 状 加 设 带 状 结 构 或 间 隔 缠 绕 带 状 物 。7.3.3 表 面 处 理 对 各 种 动 力 激 励 的 影 响 ， 以 及 对 阻 力 系 数 的 影 响 ， 应 加 以 考 虑 。 斜 拉 索 采 用 表 面 处 理 后 ， 阻 力 系 数 不 应 大 于 0.8。7.4 阻 尼 器 减 振 设 计7.4.1 索 的 结 构 阻 尼 应 足 以 限 值 振 幅 或 者 防 止 气 弹 性 失 稳 。 当 仅 依 靠 斜 拉 索 的 固 有 阻 尼 比 不 能 控

25、制 振 动 时 ， 斜 拉 索 应 设 置 附 加 阻 尼 装 置 来 提 高 结 构 的 阻 尼 比 。7.4.2 内 置 阻 尼 是 在 拉 索 与 主 梁 或 索 塔 锚 固 端 钢 套 筒 之 间 的 环 形 空 间 放 置 阻 尼 材 料 。 外 置 阻 尼 是 通 过 安 装 在 主 梁 或 主 塔 上 的 阻 尼 装 置 提 供 附 加 阻 尼 。7.4.3 斜 拉 索 附 加 阻 尼 器 后 的 对 数 衰 减 率 不 小 于 0.03。7.4.4 外 置 阻 尼 器 阻 尼 参 数 的 确 定 。 阻 尼 器 的 优 化 设 计 曲 线 的 近 似 数 学 解 析 表 达 式

26、 ： 2 n xc L 22 1 （ 7.4.4-1）式 中 ：c n xc ，为无量纲的阻尼器阻尼参数；mL01 Lxc 阻尼器安装位置距较近索端的距离，也称为阻尼器安装高度；DB32/T 1365-2009n 拉索模态阶数。对 于 线 性 阻 尼 器 ， 使 拉 索 达 到 最 大 附 加 模 态 阻 尼 比 的 阻 尼 器 的 最 优 阻 尼 系 数 ：c 1 mL n xc (7.4.4-2)opt 2 01 L 7.4.5 外 置 阻 尼 器 最 优 阻 尼 比 的 确 定 还 需 考 虑 阻 尼 器 的 非 线 性 特 征 、 刚 度 影 响 、 连 接 件 的 缝 隙 等 不 可

27、预 知 的 因 素 后 ， 对 7.4.4 中 的 计 算 作 适 当 修 正 。 此 外 ， 还 应 考 虑 拉 索 垂 度 与 倾 角 对 阻 尼 器 效 率 的 影 响 。7.4.6 为 保 证 拉 索 安 装 阻 尼 器 后 能 达 到 目 标 的 附 加 阻 尼 值 ， 又 考 虑 不 影 响 拉 索 的 美 观 ， 以 及 施 工 安 装 技 术 的 限 制 ， 一 般 要 求 阻 尼 器 安 装 位 置 比 xc/L 在 5 1 之 间 。 对 阻 尼 器 的 安 装 支 架 的 无 量 纲 刚 度 满 足 ：ks xc C 1(7.4.6-1)s T ij 式中：ks支架的刚度

28、；设 计 目 标 要 求 的 由 于 支 架 的 刚 度 而 使 模 态 阻 尼 比 的 损 失 百 分 比 限 定 值 ；Cij 为安全系数，一般可取 2.3。7.5 辅 助 索 减 振 设 计7.5.1 通 过 辅 助 索 ， 将 斜 拉 索 连 起 来 ， 可 提 高 各 个 拉 索 的 固 有 频 率 以 及 对 动 力 激 励 的 抗 力 。7.5.2 对 于 辅 助 索 材 料 的 要 求 ， 建 议 使 用 柔 性 索 ， 避 免 采 用 预 应 力 钢 绞 线 或 其 他 刚 性 杆 件 。7.5.3 辅 助 索 必 须 有 一 定 的 预 张 力 ， 防 止 放 松 后 张

29、紧 对 斜 拉 索 的 冲 击 。 辅 助 在 固 定 点 之 间 各 个 节 段 中 预张力 ， 建 议至 少等 于两 倍的作 用在 被连 接主 索上 动风荷 载引 起的 力。 作用 在主索 上动 风荷 载的 力 计 算 时 ， 取 等 于 垂 直 于 索 平 面 上 静 风 力 乘 以 阵 风 系 数 2。7.5.4 当 使 用 辅 助 索 时 ， 对 被 连 接 索 垂 度 和 倾 角 的 影 响 ， 以 及 倾 角 对 桥 梁 系 统 分 析 的 影 响 以 及 拉 索 锚 固 构 造 的 影 响 ， 设 计 过 程 应 进 行 分 析 。7.5.5 主 索和 辅助 索之 间 的连接

30、构造 ， 应避 免对 主 索的负 面效 应 ， 如 疲劳 、 拉索钢 丝或 钢绞 线的 腐蚀 ， 或 者 过 度 横 向 挤 压 力 引 起 的 拉 索 套 筒 破 坏 。 拉 索 连 接 处 产 生 折 线 应 避 免 。8 减 振 阻 尼 器 技 术 要 求8.1 一 般 规 定8.1.1 阻 尼 器 及 其 连 接 件 尺 寸 应 严 格 和 阻 尼 器 支 座 的 尺 寸 配 作 ， 确 保 阻 尼 器 正 常 工 作 。8.1.2 阻 尼 器 连 接 件 以 及 阻 尼 器 的 几 何 尺 寸 和 表 面 涂 装 应 做 具 体 规 定 ， 表 面 涂 层 的 耐 久 性 不 应 少

31、 于 20 年。8.1.3 阻 尼 器 生 产 商 应 根 据 图 纸 及 技 术 规 范 要 求 制 定 产 品 制 造 、 试 验 方 法 和 检 验 标DB32/T 1365-2009准 以 及 产 品 安 装 、 日 常 养 护 方 案 。 阻 尼 器 的 制 造 应 严 格 按 照 相 应 规 范 的 材 料 和 工 艺 要 求 进 行 。8.1.4 阻尼 器制 造商 应结 合阻尼 器及 连接 件的 特殊 要求， 提出 阻尼 器的 出厂 检 验和质 量预 检试 验要 求 。8.1.5 阻 尼 器 制 造 商 应 提 供 阻 尼 器 日 常 检 查 、 维 修 的 使 用 说 明 书

32、。 阻 尼 器 应 有 接 口 与 健 康 检 测 系 统 相 接， 对 阻尼 器的 位移 、 阻 尼力、 油缸 压力 及振 动频 率和速 度等 参数 作实 时记 录和跟 踪， 以保 证阻 尼 器 的 工 作 处 于 可 监 控 状 态 。8.2 质 量 检 验8.2.1 外形检 查 阻 尼 器 其 外 形 尺 寸 和 外 观 ， 如 有 无 漏 油 、 油 漆 剥 落 、 外 壳 损 坏 。8.2.2 耐 压阻 尼 器 油 缸 和 管 道 在 设 计 阻 尼 力 的 1.5 倍 安 全 系 数 下 ， 恒 定 1h 以 上 ， 元 泄 漏 。8.2.3 总 行 程阻 尼 器 的 总 行 程

33、满 足 设 计 值 的 要 求 。8.2.4 慢 速 位 移 最 大 阻 尼 力将阻尼 器往 复慢 速运 动至 少三个 周期 ， 记录 阻尼 力 和位移 的关 系 。 要 求阻 尼 器不漏 油 ， 阻 力不 大于 设 计 阻 尼 力 的 10%。8.2.5 动力在模拟 动力 的试 验设 备上 ， 按 设计 要求 作一 个完 整 的滞回 过程 ， 给出 以下 参 数和曲 线 ： a) 阻尼 力、 行 程 和 速 度 的 时 程 曲 线 ；b) 行 程 和 阻 尼 力 的 滞 回 曲 线 ；c) 不 同冲 程下 的阻 尼力 和 理论曲 线的 对比 （要 求在 10%的误 差范 围内） ； d) 在

34、 受 拉 和 受 压 情 况 下 的 最 大 阻 尼 力 和 行 程 。8.3 产 品 的 质 量 预 检 试 验8.3.1 对 各 种 频 率 输 入 的 反 应 性 能 试 验认证阻 尼装 置在 各种 频率 和速度 时的 性能 、 确 认阻 尼 力和速 度的 函数 关系 ， 校 核 制造商 的试 验数 据。 在三种 典 型 谐波 频率 下进 行三个 最大 位移 的循 环试 验。 试 验的 结果 将特 征速 度、 阻 尼系 数和 每个 循 环 的 耗 能 作 为 加 载 频 率 的 函 数 绘 制 成 力 和 速 度 曲 线 。8.3.2 疲 劳 能 力 试 验经过 100000 次 以脉

35、动风 位 移5m m， 不低 于 2mm/s 的 速度 ， 小 于 1Hz 的 频率 循 环试验 后 ， 观 察密 封 系 统 是 否 漏 油 ， 用 肉 眼 检 查 密 封 系 统 是 否 由 于 疲 劳 磨 损 引 起 退 化 ，装置在 第 2 个和 第 99998 个周期 的力 位 移特 征反 应曲线 的变 化应 小 于 15%， 阻尼器 力学 滞回 曲线 的变 化 应 小 于 15%。DB32/T 1365-20099 拉 索 减 振 设 计 示 例9.1 基 本 资 料苏 通 大 桥 J12、 J20、 J34 号 拉 索 参 数 值 见 表 1。表 1 拉 索 设 计 参 数 值设

36、计参数 J12 J20 J34截面积 A (m2) 0.006273 0.008120 0.012046初始张力 H (N) 4190000 5424000 8046000拉索倾角 () 43.592 30.251 20.339索长 l (m) 253.92 363.145 576.915单位质量 m (kg/m) 53.2 68.6 100.8弹性模量 E (Pa) 1.871011 1.871011 1.8710119.2 拉 索 动 力 特 性 计 算根 据 条 文 2.2.1 与 2.2.2 中 公 式 ， 计 算 拉 索 的 面 内 前 五 阶 振 型 见 表 2。表 2 拉 索 的

37、 频 率 计 算J12 J20 J34 2 0.1469 0.4240 1.2367阶数 频率（Hz） 振型1 0.5563 0.3940 0.2570 一阶对称2 1.1052 0.7743 0.4897 一阶反对称3 1.6578 1.1616 0.7350 二阶对称4 2.2105 1.5486 0.9794 二阶反对称5 2.7631 1.9358 1.2244 三阶对称9.3 基 本 风 速 与 设 计 基 准 风 速按 JTGD60-01-2004 中 附 录 A 查 表 得 桥 址 处 （ 南 通 市 、 苏 州 市 ） 的 基 本 风 速 为 28.6m/s。 再 根 据 拉

38、索 的 中 点 高 度 ， 按 JTGD60-01-2004 中 3.2， 桥 址 处 按 A 类 地 表 类 型 ， 计 得 设 计 基 准 风 速 见 3。表 3 拉 索 的 设 计 基 准 风 速 计 算参数 J12 J20 J34中点高度 z (m) 162.274 172.229 188.656设计基准风速 Ud (m/s) 39.96 40.24 40.699.4 参 数 共 振 条 件 分 析假 设 拉 索 的 在 光 索 、 无 表 面 处 理 的 条 件 下 的 模 态 阻 尼 比 为 0.03% ， 即 对 数 衰 减 率 约 为 0.2%。DB32/T 1365-2009

39、假 设 索 端 沿 索 弦 长 向 存 在 激 励 xB t xB sin 2t ， 当 1 1 1时 ， 则 发 生 参 数 共 振 的 条 件 计 算 见 表 4。表 4 拉 索 的 参 数 共 振 发 生 条 件 计 算参数 J12 J20 J34X0 0.9070 1.2972 2.0607索长幅值条件 SmaxS00.0012 0.0012 0.0012激励幅值条件 xB (m) 0.0011 0.0016 0.00259.5 涡 激 振 动 分 析 计 算在 上 述 假 设 条 件 下 发 生 涡 激 振 动 的 振 幅 计 算 见 表 5。表 5 拉 索 的 涡 激 振 动 振

40、幅 计 算参数 J12 J20 J34St 0.2 0.2 0.2Sc 0.917 0.931 0.969C 2L 0.45 0.45 0.45ymax D 0.1709 0.1654 0.1519ymax (m) 0.0202 0.0220 0.02409.6 拉 索 风 雨 振 阻 尼 比 要 求 确 定由 上 表 可 知 发 生 三 条 拉 索 的 Sc 数 远 达 不 到 风 雨 激 振 控 制 条 件 所 要 求 的 Sc 10 或 Sc 5。 为 了 控 制 振 幅 较 大 的 风 雨 激 振 ， 所 要 求 的 阻 尼 比 计 算 见 6。表 6 拉 索 的 风 雨 激 振 控

41、制 阻 尼 比 计 算参 数 J12 J20 J34光索无表面处理 Sc 数 0.917 0.931 0.969Sc 10 所需阻尼比 0.33% 0.32% 0.31%Sc 5 所需阻尼比 0.16% 0.16% 0.15%9.7 阻 尼 器 减 振 设 计根 据 以 上 计 算 ， 设 计 阻 尼 器 减 振 措 施 ， 使 得 拉 索 的 阻 尼 比 达 到 0.5%左 右 ， 或 对 数 衰 减 率 达 到 3%的 水 平 。 假 设 阻 尼 器 安 装 高 度 限 制 在 距 桥 面 3.5m 处 ， 刚 对 应 的 一 阶 优 化 阻 尼 系 数 计 算 见 表 7。DB32/T

42、1365-2009表 7 阻 尼 器 的 优 化 阻 尼 计 算参 数 J12 J20 J34安 装 位 置 距 桥 面 垂 直 高 度 ， m 3.5 3.5 3.5安装高度 xc ， m 6.3720 8.2434 11.3658xc /L 2.51% 2.27% 1.97%一阶优化阻尼 Copt ， kN s/m 190.657 275.281 482.877为了使 拉索 的 前 5 阶 模态 的阻尼 比均 能达 到设 计要 求， 并 考虑 阻尼 器减 振效 率为 50%， 对阻 尼器 的 阻 尼 取 值 设 计 见 表 8。如 模 态 最 大 振 幅 按 下 式 进 行 计 算 ， 可

43、 得 阻 尼 器 前 5 阶 的 最 大 阻 尼 力 。Xm mode 1L /1700 ； Xm mode 2L /1700 ； X m mode 3X m mode 22 ；3X m mode 4X m mode 22 ； X4 m mode 5X mmode 225由 阻 尼 计 算 可 知 ， J12、 J20 索在 3.5 米 垂 直 桥 面 安 装 高 度 下 ， 前 5 阶 模 态 阻 尼 比 经 过 优 化 均 可 大 致 达 到 要 求 ； J34 索 则 应 适 当 提 高 安 装 高 度 ， 重 新 进 行 设 计 计 算 阻 尼 系 数 。表 8 阻 尼 器 的 设 计

44、 阻 尼 计 算模态 i设计阻尼 系数 kNs/m无量纲阻 尼系数无 量纲 阻尼 i 比 xc L阻尼比 i对数 衰减率 有效附加 对数 衰减率 拉索自身 对数 衰减率总对数衰 减率 拉索模态 最大位移 幅值m阻尼器处 最大位移 幅值m最大 阻尼力 k NJ12 （ 3.5 米垂直桥面安装高度）1 0.0457 0.3748 0.94% 5.91% 2.95% 0.20% 3.15% 0.149 0.012 3.52 0.0914 0.4974 1.25% 7.84% 3.92% 0.20% 4.12% 0.149 0.023 14.03 0.1371 0.4780 1.20% 7.54% 3

45、.77% 0.20% 3.97% 0.100 0.023 20.94 0.1828 0.4240 1.06% 6.69% 3.34% 0.20% 3.54% 0.075 0.023 27.75860.2285 0.3705 0.93% 5.84% 2.92% 0.20% 3.12% 0.060 0.023 34.3J20 （ 3.5 米垂直桥面安装高度）1 0.0490 0.3917 0.89% 5.59% 2.79% 0.20% 2.99% 0.214 0.015 5.02 0.0979 0.4997 1.13% 7.13% 3.56% 0.20% 3.76% 0.214 0.030 19.63 0.1469 0.4674 1.06% 6.67% 3.33% 0.20% 3.53% 0.142 0.030 29.44 0.1958 0.4082 0.93% 5.82% 2.91% 0.20% 3.11% 0.107 0.030 38.951330.2448 0.35