DB34-T 3705-2020斜拉桥钢绞线拉索减振设计指南-高清现行

ICS77.140.6534CCSH4934安 徽 省 地 方 标 准DB34/T3705—2020斜拉桥钢绞线拉索减振设计指南Vibrationreductiondesignguideforstrandstaycableofcable-stayedbridge2020-11-272020-11-272020-12-27安徽省市场监督管理局发布DB34/T3705DB34/T3705—2020前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由安徽省交通控股集团有限公司提出。本文件由安徽省交通运输厅归口。限公司、桥梁结构健康与安全国家重点实验室。IIDB34/T3705DB34/T3705—2020DB34/T3705—2020DB34/T3705—20203.7参数共振parameteroscillation当钢绞线拉索索端沿索弦长方向的振动激励频率接近拉索固有频率的2倍时，引起的一种钢绞线拉索横向振动放大现象。3.8内置阻尼器Interiordamper设置于拉索端部钢套筒内的弹性支承体，为一种控制拉索振动的装置。3.9外置阻尼器Externaldamper设置于钢绞线拉索索导管外部支架上的阻尼器，为拉索提供附加阻尼。斜拉桥钢绞线拉索减振设计指南范围技术要求。本文件适用于斜拉桥钢绞线拉索减振设计，其他拉索结构可参照执行。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T30826 斜拉桥钢绞线拉索技术条件JT/T1038斜拉索外置式黏滞阻尼器JTG/T3360-01公路桥梁抗风设计规范JTG/T3365-01公路斜拉桥设计规范3术语和定义3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1钢绞线拉索strandstaycable3.2驰振galloping3.3尾流驰振wakegalloping一定距离内的并列钢绞线拉索在风的上游拉索尾流诱发下，风的下游拉索产生的一种驰振现象。3.4涡激共振vortexresonance激发出的钢绞线拉索的一种共振现象。3.5风雨激振rain-windinducedvibration拉索在风和雨共同作用下发生的一种驰振现象。3.6线性内部共振linearlyinternalresonanceoscillation桥面或桥塔在垂直于拉索弦长方向的小幅振动引起的一种钢绞线拉索横向振动放大现象。14.1.34.1.32表2各类钢绞线拉索的抗风性能目标等级W1风作用、W2风作用分别为JTG/T3360-01中规定的重现期10年和重现期100年的风作用。振幅l/1700。32l不同划分为中短索（l250m）、中长索（250m≤l450m）及超长索（l≥450m）。1表1钢绞线拉索抗风性能目标等级及要求等级损伤特点生命安全性能结构使用性能可修复性能Ⅰ结构功能完好拉索振幅小，不发生疲劳破坏风致振动下功能完好不必修复Ⅱ发生可修复损伤拉索振幅可控，不发生疲劳破坏风致振动产生损伤，但可快速修复可修复Ⅲ发生难以修复损伤拉索不发生过大振幅，拉索不发生断裂风致振动产生功能破坏，无法正常使用需更换性能等级拉索类别中短索中长索超长索作用类别W1风作用ⅠⅠⅠW2风作用ⅢⅡⅡ表3各类钢绞线拉索的振幅限值振幅限值拉索类别中短索中长索超长索性能等级Ⅰl/1700l/(6.5l+75)l/3000Ⅱl/1000l/(2l+500)l/1800Ⅲl/700//振动计算风速计算JTG/T3360-01确定设计基准风速时，钢绞线拉索的基准高度可取斜拉索的平均高度距水面或地面的距离。频率估算为索平面内对称振动和索平面内反对称振动两种形式。n F2l mfopn F2l mfop

·······································································(1)FFm式中：式中：fop——钢绞线拉索的第n阶面外模态频率（Hz）；n——振型阶数，可取1、2、l——钢绞线拉索的计算长度（m）；F（N；m——钢绞线拉索及套管的单位长度总质量（kg/m。5.2.3fip可按式（2）～式（4）计算：fip2lπ········································································(2)=0.00539.42390.001720.12543.1444n1n3···········································(3)nπn5EAmglcos /F (4)23c式中：fip；n——振型阶数，可取1、3、5、7、9...；3DB34/T3705DB34/T3705—2020DB34/T3705DB34/T3705—2020η——与振动阶数有关的系数，按式（3）λ——与拉索状态有关的系数，按式（4）A（m2；αc（°；l（m；F（N；m——钢绞线拉索及套管的单位长度总质量（kg/m。n F2l m5.2.4fipn F2l mfip

·········································································(5)式中：fp；n——振型阶数，可取2、4、6、8、10...；l（m；（N；m——钢绞线拉索及套管的单位长度总质量（kg/m。阻尼ζs0.30％～0.40％。的叠加。驰振Cg<0，JTG/T3360-01Ucg可按式（6）计算：Ucg

CgD

·····································································(6)式中：cg——驰振稳定性临界风速（m/s；ωb1（rad/s，ω12f；fb1（Hz；ζs——钢绞线拉索的阻尼比；ρ——空气密度（kg/m3），1.25kg/m3；Cg

BCC

，一般可通过风洞试验或虚拟风洞试验方法g DL D获取；断面外形尺寸应按照套管外形尺寸取值；当典型断面的形状如图1所示时，可取为-1.0；B——钢绞线拉索断面的特征宽度（m），断面外形尺寸应按照套管外形尺寸取值；4CD——钢绞线拉索断面阻力系数，断面外形尺寸应按照套管外形尺寸取值；D——钢绞线拉索断面的特征高度（m），断面外形尺寸应按照套管外形尺寸取值。t t=0.06D

索上有积冰 DD积冰 DD图中：t——积冰厚度；D——拉索断面特征高度。图1受积冰影响的钢绞线拉索典型断面形状尾流驰振2～20JTG/T3360-01的有关规定。UwgCwgfiDc·································································的有关规定。UwgCwgfiDc·································································(7)式中：Uwg——尾流驰振临界风速（m/s）；Cwg——与拉索中心距有关的常数，当沿风向上下游索中心距2～6倍索直径时取25，6～10倍索直径时取40，10～20倍索直径时取80，拉索直径按照外套管尺寸取值；fi——钢绞线拉索第i阶振动频率（Hz）；Dc——钢绞线拉索的直径（m），按照外套管尺寸取值。尾流驰振稳定性检验应满足式（8）的要求：UwgwgUd (8)式中：Ud——钢绞线拉索的设计基准风速（m/s）；γwg——尾流驰振稳定性分项系数，取为1.2。JTG/T3360-01涡激共振5HzJTG/T3360-015sD2cymax（9）ymax

SStc

(9)式中：ymax——涡激共振振幅（m）；C 0.45；CSt——Strouhal数，St=fDc/U0.2；Sc——Scruton数，Sc=mζs/(ρDc2)；f——拉索基频；U——涡激共振风速；ζs——拉索阻尼比；Dc——拉索外套管直径；ρ（kg/m3），1.25kg/m3。0.250.25涡激共振风洞试验的模型应准确模拟钢绞线拉索的气动外形。风雨激振（11）光圆表面拉索Sc10 (10)使用有效表面处理的拉索

Sc5 (11)在钢绞线拉索外套管表面沿轴向开设凹槽或凸起肋条；对钢绞线拉索外套管表面进行凹坑处理；在钢绞线拉索外套管表面沿轴向螺旋状加设带状结构或间隔缠绕带状物。线性内部共振与参数共振发生线性内部共振时，拉索索端垂直弦长方向的运动引起的钢绞线最大振动响应主要为相应2。其第一阶面内振动的最大振幅为：6y1max

yB (12)πs式中：y1max——第一阶面内振动最大振幅（m）；yB——索端垂直于拉索弦长方向相对运动的幅值（m）。

t)B

HyB(t)xAHy图2拉索索端位移引起的线性内部共振当索端激励振幅较大时，可通过数值分析方法获得钢绞线拉索线性内部共振响应最大振幅。2时，钢绞线拉索发生参数共振。F

2(1)(2(1)(2221s1)2f2f

(13)(14)cxB4X01s (15)式中：ΔFmaxNF——钢绞线拉索索力（N）；β1fb——外激励频率（Hz）；fc——钢绞线拉索固有振动频率（Hz）；xB——激励振幅（m），激励方向如图2所示；X0——恒载索力下钢绞线拉索线弹性伸长量（m），可按X0=Fl/EA计算；l——钢绞线拉索的计算长度（m）；E（Pa）。钢绞线拉索发生参数共振时，其第一阶共振稳态响应最大振幅可近似按式（16）计算：74 X0l4 X0lπ 3

·····································(16)1111xB22 2X42s211 01螺距螺距式中：A1max——斜拉索的第一阶共振稳态响应最大振幅（m）。减振设计一般规定GB/T30826、JTG/T3360-01钢绞线拉索振动控制的目标应限制发散振动，应限制拉索出现驰振和尾流驰振。钢绞线拉索的减振设计可采用气动减振措施、附加阻尼装置及附加辅助索减振措施。钢绞线拉索的减振设计措施宜综合考虑桥梁寿命周期内的抗风性能、经济性、耐久性等要求。4.2气动减振措施6.2.16.2.13。a）附加螺旋线b）表面凹坑图3斜拉索表面气动措施示例6.2.2a）螺旋线布置立面图b）螺旋线布置横断面图图4附加螺旋线的布置示意图利振动。因此，对特殊的气动措施通过风洞试验验证是十分必要的。6.3附加阻尼装置85。斜拉索斜拉索阻尼器支架阻尼器图5斜拉索外置阻尼器安装示意图0.50％。6.3.4钢绞线拉索附加阻尼器的设计宜综合考虑阻尼器安装位置、阻尼器刚度、阻尼非线性、斜拉索c可按式（17）和式（18）确定：6.3.4钢绞线拉索附加阻尼器的设计宜综合考虑阻尼器安装位置、阻尼器刚度、阻尼非线性、斜拉索c可按式（17）和式（18）确定： nxc/lπ2 π 22(17)1cml01 lnxc (18)式中：ζn——阻尼器提供的第n阶振型阻尼比；xc——阻尼器安装位置距较近索端的距离（m），如图6所示；κ——无量纲的阻尼器阻尼参数；c——阻尼器的阻尼系数；ω01——拉索第一阶模态圆频率（rad/s）；n——拉索模态阶数；l——钢绞线拉索的计算长度（m）；m——钢绞线拉索及套管的单位长度总质量（kg/m）。9F斜拉索阻尼器Fc图6拉索外置阻尼器原理图F斜拉索阻尼器Fc对于线性阻尼器，使拉索达到最大附加模态阻尼比的最优阻尼系数可按式（19）确定：c 0.10ml xc (19)opt 01/nl 式中：copt——线性阻尼器最优阻尼系数；xc——阻尼器安装位置距较近索端的距离（m）；ω01——拉索第一阶模态圆频率（rad/s）；n——拉索模态阶数；——钢绞线拉索的计算长度（m）；——钢绞线拉索及套管的单位长度总质量（kg/m）。(17)成通用阻尼器设计曲线如图7所示。由于式中没有考虑阻尼器刚度、阻尼非线性、斜拉索垂度与倾角等因素，（17）得的模态阻尼比按50％折减考虑。0.60.50.4n0.3xc/l0.20.10.00.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0cnxcml01 l图7通用阻尼器设计曲线10xc/l2％～5％之间。/