1、隨著材料科學(xué)、設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)的發(fā)展，斜拉橋的建造越來越多，最大跨徑也不斷增加。由于斜拉索變得越來越輕柔，其自身的阻尼比也隨之降低，導(dǎo)致斜拉索在車輛荷載、風(fēng)和風(fēng)雨振等外部激勵(lì)作用下產(chǎn)生很大的振動(dòng)。目前，世界上很多斜拉橋的斜拉索由于其大幅度的振動(dòng)，導(dǎo)致拉索的壽命降低不得不對(duì)其進(jìn)行頻繁更換，對(duì)正常的交通運(yùn)營(yíng)造成影響。因此，很多學(xué)者和工程師在進(jìn)行新建橋梁設(shè)計(jì)及既有橋梁性能評(píng)估時(shí)，越來越關(guān)注于斜拉索的振動(dòng)控制研究。對(duì)于斜拉索的振動(dòng)控制問題，通

2、常的做法是在錨碇附近附加如粘性阻尼器、高阻尼橡膠減振器、摩擦型阻尼器、磁流變阻尼器等來改善拉索的振動(dòng)。雖然目前這個(gè)領(lǐng)域已有較多研究，但還有很多問題需要進(jìn)一步完善，本文主要開展以下幾個(gè)方面的工作:
　　首先，開展了基于高阻尼橡膠(HDR)耗能的拉索減振裝置的應(yīng)用研究:
　　1)附加單個(gè)HDR阻尼的拉索振動(dòng)特性研究。高阻尼橡膠材料具有較強(qiáng)的能量耗散能力，被廣泛用于橋梁和建筑的抗震和振動(dòng)控制中。HDR阻尼器具有緊湊的尺寸，更好的外

3、觀、易于養(yǎng)護(hù)、溫度穩(wěn)定和低成本等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)斜拉索的減振具有很好的適用性和應(yīng)用價(jià)值，然而，相關(guān)的理論研究還較為缺乏。因此，本論文基于復(fù)特征值理論研究了附加單個(gè)HDR阻尼的拉索的振動(dòng)特性，并針對(duì)影響拉索動(dòng)力特征的參數(shù)進(jìn)行了分析和討論。
　　2)提出采用兩個(gè)HDR阻尼器來改進(jìn)控制系統(tǒng)的有效性與魯棒性。將斜拉索模擬為一個(gè)緊繃的弦，將HDR阻尼器模擬為復(fù)阻抗來研究斜拉索-阻尼體系的振動(dòng)和阻尼比，解決了兩個(gè)HDR阻尼器的附加位置問題并對(duì)結(jié)果進(jìn)行

4、了討論。在兩個(gè)阻尼器都安裝在靠近錨定位置時(shí)，提出了求解一階模態(tài)阻尼比的近似公式，并將其與準(zhǔn)確值進(jìn)行了對(duì)比并通過一個(gè)實(shí)例分析對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩個(gè)HDR阻尼安裝較近且都位于拉索的同一端的時(shí)候，所構(gòu)成系統(tǒng)的阻尼比將減小;當(dāng)阻尼器位于拉索的不同端時(shí)，能夠有效的增加阻尼比并起到很好的振動(dòng)控制效果。
　　3)新型調(diào)諧質(zhì)量-高阻尼橡膠(TM-HDR)阻尼器的提出及參數(shù)分析研究。研究已經(jīng)證明傳統(tǒng)的機(jī)械阻尼器在減小拉索振動(dòng)方面是有

5、效的，然而，由于它們經(jīng)常被安裝在錨碇附近，因此并不是最有效的方法。不同于傳統(tǒng)阻尼器，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器能夠被安裝在拉索的各個(gè)部位而被用于解決傳統(tǒng)機(jī)械阻尼的缺陷。鑒于此，本論文提出了一類新的阻尼器，調(diào)諧質(zhì)量-高阻尼橡膠阻尼器(TM-HDR)，來增加拉索的阻尼比。采用復(fù)特征值問題的解析公式對(duì)拉索-阻尼器體系的振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了分析，并通過對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例的數(shù)值參數(shù)研究證明了該阻尼器的有效性，并給出了TM-HDR阻尼器最優(yōu)參數(shù)的選取方法。
　　其

6、次，本論文開展了基于粘滯耗能的拉索減振裝置的相關(guān)研究:
　　4)基于復(fù)特征值精確解的粘性阻尼器最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì)研究。粘性阻尼器一般用于中等長(zhǎng)度的斜拉橋的拉索減振中，然而，最優(yōu)的粘性阻尼只能通過振動(dòng)模態(tài)來進(jìn)行選擇。為了對(duì)斜拉索-粘性阻尼器體系的動(dòng)力特性有更深入的了解，本論文采用復(fù)特征值的精確值分析了該系統(tǒng)的振動(dòng)參數(shù)，從而可以確定粘性阻尼器的最優(yōu)參數(shù)進(jìn)而減小拉索的振動(dòng)。
　　5)基于粘性質(zhì)量阻尼器的拉索減振控制研究。粘性質(zhì)量阻尼器由

7、粘性阻尼和慣性質(zhì)量塊并聯(lián)組成，本文采用復(fù)特征值問題的解析公式研究了附加粘性質(zhì)量阻尼器的拉索振動(dòng)，并將其與傳統(tǒng)粘性阻尼器進(jìn)行了對(duì)比。在確定復(fù)特征值的精確值的過程中對(duì)影響粘性質(zhì)量阻尼器振動(dòng)特征的參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致的分析，給出了計(jì)算附加了粘性質(zhì)量阻尼器的拉索阻尼比的近似公式，通過與解析解的對(duì)比驗(yàn)證了其精確性。進(jìn)一步分析了彈性支承對(duì)粘性質(zhì)量阻尼有效性的影響，并且通過一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例對(duì)該分析方法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　6)基于TMD-VD組合控制系統(tǒng)的斜