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第1章 拉索自由振动理论1

1.1 索的定义1

1.2 拉索的静力分析1

1.2.1 忽略抗弯刚度时拉索的静力分析1

1.2.2 考虑抗弯刚度时拉索的静力分析5

1.3 拉索的自由振动分析6

1.3.1 线性振动理论10

1.3.2 非线性振动理论16

1.3.3 拉索频率计算公式的仿真分析18

1.4 各种因素对拉索单阶模态振动的影响19

1.4.1 忽略抗弯刚度的定量判定19

1.4.2 忽略垂度的定量判定22

1.4.3 忽略几何非线性的定量判定23

1.5 模态耦合对拉索振动的影响24

1.5.1 面内外一阶模态耦合振动分析24

1.5.2 面内前三阶模态耦合振动分析29

1.6 本章小结31

参考文献31

第2章 不考虑支座振动时索力动力检测理论32

2.1 垂度的影响32

2.2 索的抛物线形状和抗弯刚度的影响34

2.3 索力实用计算公式推导36

2.4 索力识别过程40

2.5 试验验证41

2.5.1 试验构件41

2.5.2 试验结果42

2.5.3 试验结果讨论43

2.6 本章小结44

参考文献44

第3章 考虑弹性支承影响的索力检测方法45

3.1 考虑弹性支承柔性索的动力反应45

3.2 实用计算公式推导47

3.3 奇偶阶频率交替的条件54

3.4 索力和边界条件的识别55

3.5 数值分析56

3.5.1 数值方程的建立56

3.5.2 算例59

3.6 本章小结68

参考文献69

第4章 考虑抗弯刚度和弹性支承影响的索力检测方法70

4.1 考虑抗弯刚度和支座振动影响的索的动力反应70

4.2 实用计算公式推导73

4.3 奇偶阶频率交替的条件82

4.4 索力和边界条件的识别83

4.5 数值分析84

4.6 本章小结96

参考文献97

第5章 考虑抗弯刚度、弹性嵌固和弹性支承影响的索力检测方法98

5.1 索的动力反应98

5.2 实用计算公式推导103

5.2.1 反对称振动103

5.2.2 对称振动105

5.3 索力识别过程106

5.4 边界条件的识别107

5.5 误差敏感性分析109

5.6 本章小结117

参考文献117

第6章 索力的系统识别方法118

6.1 不考虑支座振动的系统参数识别118

6.1.1 考虑索抗弯刚度的拉索振动理论118

6.1.2 边界弹性约束的识别120

6.1.3 拉索的模态参数识别120

6.1.4 算法收敛性的证明123

6.2 考虑支座振动时的系统参数识别125

6.2.1 索的有限单元模型125

6.2.2 索力识别131

6.3 索力识别的近似计算公式134

6.3.1 索的动力反应134

6.3.2 索力识别实用计算公式推导136

6.3.3 索的系统参数识别136

6.4 本章小结139

参考文献140

第7章 索力的序列二次规划识别方法141

7.1 索振动理论141

7.2 SQP法基本原理142

7.3 优化数学模型144

7.4 SQP法的适用性148

7.5 本章小结148

参考文献148

第8章 索力识别的试验和数值验证149

8.1 试验验证149

8.1.1 试验模型149

8.1.2 试验过程151

8.1.3 试验结果152

8.1.4 试验结果分析155

8.2 数值算例验证155

8.3 本章小结158

参考文献158

第9章 拉索风雨激振159

9.1 拉索风雨激振简介159

9.1.1 斜拉桥拉索风雨激振现象159

9.1.2 斜拉桥拉索风雨激振研究状况159

9.1.3 斜拉桥拉索风致振动的控制165

9.2 拉索人工降雨试验装置及试验工况167

9.2.1 试验设备167

9.2.2 试验模型及参数171

9.2.3 试验工况172

9.3 拉索风雨激振的特性172

9.3.1 主要试验现象172

9.3.2 风速的影响173

9.3.3 索倾角的影响175

9.3.4 拉索风向角的影响178

9.3.5 拉索空间姿态对上水线位置的影响180

9.3.6 拉索振动频率的影响182

9.4 拉索风雨激振的振动控制182

9.4.1 拉索风雨激振时气动阻尼的测量182

9.4.2 结构阻尼对拉索风雨激振的影响184

9.4.3 表面缠绕螺旋线对拉索风雨激振的影响185

9.5 本章小结190

参考文献191

第10章 拉索端部横向约束振动控制理论193

10.1 拉索的阻尼减振装置种类与性能193

10.1.1 引言193

10.1.2 拉索减振阻尼器194

10.1.3 半主动控制、主动控制方法203

10.1.4 小结203

10.2 附加黏滞性阻尼器拉索的分析原理204

10.2.1 引言204

10.2.2 附加阻尼器拉索的振动方程206

10.2.3 拉索的自由振动208

10.2.4 拉索的模态阻尼209

10.2.5 黏滞剪切型阻尼器的斜拉索减振设计211

10.3 实索试验验证213

10.3.1 试验仪器布置213

10.3.2 阻尼器安装方案214

10.3.3 试验结果215

10.4 本章小结224

参考文献225

第11章 拉索端部轴向弹性约束振动控制理论227

11.1 拉索－弹性约束系统的振动特性227

11.1.1 拉索－弹性约束系统振动方程及求解227

11.1.2 拉索－弹性约束系统振动特性的仿真分析231

11.2 弹性约束的优化设计234

11.2.1 拉索－弹性约束系统振动方程的无量纲化234

11.2.2 最优阻尼参数的经验公式235

11.3 本章小结241

参考文献241

第12章 拉索端部轴向弹性约束振动控制试验242

12.1 试验模型及仪器242

12.2 无弹性约束的拉索自由振动试验243

12.3 弹性约束参数的测定246

12.3.1 弹性约束弹簧刚度的测定247

12.3.2 弹性约束阻尼系数的测定248

12.4 拉索－弹性约束系统振动特性试验250

12.4.1 弹性可动支座对拉索振动频率的影响250

12.4.2 弹性约束减振效果的验证251

12.4.3 阻尼系数和弹簧刚度对减振效果的影响253

12.4.4 试验结果与理论研究的对比验证255

12.5 本章小结256

参考文献257

第13章 小垂度拉索振动主动控制理论258

13.1 考虑支座移动情况下小垂度拉索运动模态方程的建立258

13.1.1 小垂度拉索运动产生的位移－应变关系258

13.1.2 等效模量的概念259

13.1.3 小垂度拉索运动的分类261

13.1.4 小垂度拉索运动产生的轴向拉力263

13.1.5 Lagrange方程的建立265

13.1.6 小垂度拉索运动的模态方程266

13.2 状态空间里的主动控制模型269

13.2.1 面外单模态状态方程的建立269

13.2.2 面内单模态状态方程的建立270

13.2.3 面外多模态状态方程的建立270

13.2.4 面内多模态状态方程的建立272

13.3 主动单模态控制的数值仿真273

13.3.1 自由振动情况下274

13.3.2 简谐集中荷载作用下275

13.3.3 随机荷载作用下275

13.4 主动多模态控制的数值仿真277

13.4.1 自由振动情况下277

13.4.2 简谐集中荷载作用下279

13.4.3 随机荷载作用下285

13.5 主动多模态控制的参数分析288

13.5.1 小垂度拉索质量的影响288

13.5.2 小垂度拉索初始预拉力的影响289

13.6 本章小结291

参考文献291

第14章 刚性拉索振动的主动控制理论292

14.1 刚性拉索振动的主动控制模型292

14.1.1 梁的横向振动方程292

14.1.2 轴向力对梁横向振动的影响294

14.1.3 等效模态方法295

14.1.4 等效模态方法的应用298

14.2 状态空间里的主动控制模型301

14.2.1 单模态状态方程的建立301

14.2.2 多模态状态方程的建立301

14.3 主动单模态控制的数值仿真303

14.3.1 自由振动情况下304

14.3.2 简谐集中荷载作用下304

14.3.3 随机荷载作用下305

14.4 主动多模态控制的数值仿真306

14.4.1 自由振动情况下307

14.4.2 简谐集中荷载作用下308

14.4.3 随机荷载作用下314

14.5 主动D-V-I Bang-Bang控制理论及数值仿真316

14.5.1 主动D-V-I Bang-Bang控制理论的提出316

14.5.2 主动D-V-I Bang-Bang控制的数值仿真318

14.5.3 随机荷载作用下327

14.6 主动多模态LQR和主动D-V-I Bang-Bang控制效果的比较329

14.7 本章小结331

参考文献331

第15章 拉索振动主动控制的试验研究332

15.1 动圈式液压伺服主动控制装置的研发332

15.1.1 液压伺服控制系统概述332

15.1.2 液压伺服控制原理及其特点333

15.1.3 动圈式液压伺服作动器335

15.1.4 液压动力供应－动圈式液压伺服液压站337

15.1.5 动圈式液压伺服作动器工作原理339

15.1.6 动圈式液压伺服主动控制装置现场调试试验341

15.2 拉索振动主动控制试验方案342

15.2.1 模型拉索参数的确定342

15.2.2 试验原理及现场布置343

15.2.3 试验仪器344

15.2.4 传感器的测点布置346

15.2.5 试验方法347

15.2.6 试验工况348

15.3 拉索自由振动试验348

15.3.1 拉索自由振动试验结果348

15.3.2 拉索自由振动试验结果分析348

15.4 拉索参数激振试验349

15.4.1 拉索参数激振的Simulink实现349

15.4.2 拉索参数激振的试验结果350

15.4.3 拉索参数激振试验结果分析351

15.5 拉索振动的主动Bang-Bang控制试验351

15.5.1 主动Bang-Bang控制策略的Simulink实现351

15.5.2 主动Bang-Bang控制试验结果351

15.5.3 主动Bang-Bang控制试验结果分析353

15.6 本章小结354

参考文献354