本技术提供一种拉索振动控制装置及振动控制方法。装置包括速度型阻尼单元和调谐质量阻尼单元,速度型阻尼单元和调谐质量阻尼单元靠近拉索的索梁锚固端布置,速度型阻尼单元包括两个速度型阻尼器,两个速度型阻尼器对称布置于拉索索面的两侧;速度型阻尼器的两端分别连接拉索和地面。方法包括根据确定的拉索宽频振动阶数、拉索窄频振动阶数确定速度型阻尼单元和调谐质量阻尼单元在拉索的相对设置位置;确定速度型阻尼单元和调谐质量阻尼单元的配置参数,按照确定的速度型阻尼器的阻尼系数、速度型阻尼单元和调谐质量阻尼单元的索向安装位置配置拉索,由配置后的拉索实现振动控制。本发明具有保证拉索减振效果、施工方便等优点。
背景技术
拉索是斜拉桥最关键的传力结构,拉索的振动控制对斜拉桥服役期的安全、稳定运营至关重要。斜拉索具有长细比大、质量轻、刚度小、阻尼小等特点,极易在风、雨、锚固端运动等激励下发生多模态振动,造成斜拉索疲劳损伤、诱发桥梁结构安全问题;大幅拉索振动还易造成桥上车辆驾驶员视觉恐慌,威胁桥上行车安全,因此,拉索振动模态研究尤为重要。为解决上述问题,现有的方式是通过在近索梁锚固端对拉索设置外置阻尼器实现拉索振动控制,其主要用于以低阶面内振动控制为主的中、短拉索。
对于千米级的大跨斜拉桥,靠近跨中部分的斜拉索往往超过500 m(即超长拉索),如此长的拉索除了上述传统拉索的特点外,还具有两类不可忽视的特点:(1)超长拉索具有极低的基频;(2)超长拉索在全净空范围内面临较为广阔的风剖面,即单根索历经的风速区间大。以上特点导致超长拉索极易同时发生大幅、多阶模态振动,且涉及到拉索面内、面外两个方向振动偶和的问题。
而现有的上述以低阶面内振动控制为主的中、短拉索振动控制装置和控制方法在应用于超长拉索时存在以下技术问题:(1)无法对高阶、超高阶振动提供有效的附加模态阻尼比,因而无法有效控制超长拉索涡振等高阶、超高阶振动,从而导致超长拉索的索身和索梁锚固端容易损坏,导致其可靠安全性差、使用寿命短;(2)现有的拉索阻尼器因支撑柱刚度、阻尼器连接件等问题,无法发挥阻尼器本身的减振性能,尤其是对拉索面外振动的控制,拉索阻尼器无法全面控制拉索大幅、多模态的面内外振动耦合问题,从而对拉索和桥梁结构的正常安全使用造成威胁,且结构使用寿命大大降低。
实现思路