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