長大斜張橋ケーブルの制振機構の開発

斜拉桥长索减振机构的研制

• 批准号: 08555114
• 负责人: 白土 博通
• 金额: --
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08555114/
• 关键词: 斜張橋ケーブル; 空力振動; 3次元挙動; 渦放出低周波成分; ウェーブレット解析; 制振対策

本研究は,長大斜張橋ケーブルに生じる空力振動現象に対して有効な制振機構を開発することを目的とし,2次元ならびに3次元ケーブル模型を用いた動的応答計測,ならびに実橋ケーブルの振動応答観測データに対して数値解析処理を施し,その応答挙動に検討を加えるものである.本研究は,平成8年度単年度で実施された.その成果は概要は以下のようである.1)実橋ケーブルの振動応答加速度測定記録をウェーブレット解析し,加速度計測点における観測波形の周波数解析とともにそれらの時間軸上の変動を明らかにした.これにより,ケーブルの振動挙動は複数の振動モードの重ね合わせにより生じていること,各モードの固有振動数に対応した風速域限定型振動であること,および卓越周波数成分に時間軸方向のうねりが見られ,複数モードの重ね合わせによるビ-ト現象によるものであることが明らかとなった。2)3次元ケーブル弾性模型を用い,以上の現象を風洞内に再現することに成功すると共に,傾斜ケーブル後流の流速変動,およびケーブル本体に作用する非定常揚力をウェーブレット解析した結果,カルマン渦成分よりは低周波数に卓越成分が確認され,風速限定型振動と対応することが明らかとなった.さらに,ケーブル背後の軸方向流が強くなると後流の低周波成分が強められ,両者に相関が認められた.3):ケーブル制振に必要なスクルートン数(質量と対数構造減衰率の積を空気密度,断面代表長(直径)の2乗で無次元化したもの)は120以上であことが明らかとなり,従来言われている構造減衰では制振に必ずしも十分でない可能性が指摘された.4)ケーブル表面のディンプル設置は空力制振対策としては十分でないことが示された.5)軸平行突起の設置は,制振効果が期待できること,さらに,楕円突起設置はケーブル制振に十分な効果を発揮することが確認された.

本研究的目的是开发一种振动阻尼机构，可有效对抗长斜拉桥拉索中出现的空气动力振动现象。本研究的目的是使用二维和三维拉索模型测量动态响应，并测量实际桥梁拉索的振动，目的是对振动响应观测数据进行数值分析处理并检验其响应行为。这项研究是在 1996 年的一个财政年度进行的。结果总结如下。 1）实际桥梁拉索振动响应加速度测量记录利用小波分析，我们明确了加速度测量点观测波形的频率分析及其在时间轴上的波动情况。这揭示了电缆的振动行为是由多种振动模态叠加引起的，并且每种模态都是结果表明，振动仅限于固有频率对应的风速区域，且主频率分量在时间轴方向上存在波纹，表明这是由于多模态叠加引起的拍频现象。 2）利用三维缆索弹性模型，我们成功地在风洞中再现了上述现象，并对倾斜缆索尾流中的流速脉动和作用在索体上的非定常升力进行了小波分析，我们发现卡门涡旋比成分在低频处确认了主导分量，并且清楚地表明它对应于风速极限振动。此外，当电缆后面的轴向流变强时，尾流的低频分量变强，并且观察到相关性3)：电缆减振所需的螺钉。显然，吨位（质量与通过空气密度和横截面代表长度（直径）的平方进行无因次化的对数结构阻尼率的乘积）为120或更大，并且不受常规限制有人指出，这可能不一定足够。4 ）结果表明，在电缆表面安装凹坑作为气动减振措施是不够的。 5）安装与轴线平行的突出物可以预期具有减振效果，并且安装椭圆形突出物也是如此。已被证明对电缆振动阻尼具有足够的效果。

项目成果

松本 勝,白土博通,他: "ケーブルの空力弾性挙動に関する考察" 平成9年度日本風工学会年次研究発表会. (発表予定). (1997)

Masaru Matsumoto、Hiromichi Shirato 等人：“关于电缆气动弹性行为的考虑”，日本风工程学会 1997 年年度研究报告（计划报告）（1997 年）。

松本 勝,白土博通,他: "斜張橋ケーブルの制振における構造減衰及び断面形状の効果に関する実験的研究" 平成9年度土木学会関西支部年次学術講演会. (発表予定). (1997)

松本正、白户弘道等：“结构阻尼和截面形状对斜拉桥拉索阻尼影响的实验研究”日本土木工程学会关西分会1997年学术年会（至提出）（1997）。

松本 勝,他: "斜張橋ケーブルの空力弾性挙動に関する基礎的研究" 平成9年度土木学会関西支部年度学術講演会. (発表予定). (1997)

Masaru Matsumoto 等人：“斜拉桥拉索气动弹性行为的基础研究”1997 年日本土木工程师学会关西分会学术会议（预定报告）。

松本 勝,白土博通,他: "構造減衰及び断面形状をパラメータとした斜張橋ケーブルの振動応答特性の評価" 平成9年度日本風工学会年次研究発表会. (発表予定). (1997)

Masaru Matsumoto、Hiromichi Shirato 等人：“使用结构阻尼和横截面形状作为参数评估斜拉桥缆索的振动响应特性”1997 年日本风工程学会年度研究报告（报告预定）。 1997）