陳政清 李壽英 鄧羊晨 王園園 安苗 楊超

摘 要：隨著橋梁跨徑的增大，橋梁索結(jié)構(gòu)的長細比越來越大、頻率越來越低，出現(xiàn)了一些 新的風致振動問題，如懸索橋吊索風致振動、斜拉索高階渦激共振、安裝亮化燈具的橋梁索結(jié)構(gòu)馳振等.針對這些新挑戰(zhàn)，采用現(xiàn)場觀測、風洞試驗和理論分析等手段，研究人員進行了系統(tǒng)的機理研究，并提出了一些有效的振動控制措施.結(jié)果表明：懸索橋吊索風致振動的機理復雜，在斜拉索上積累的振動控制經(jīng)驗難以直接應用，安裝剛性分隔架是抑制索股相對振動的有效手段;已在多座大跨徑斜拉橋上觀測到斜拉索高階渦激共振，增加了斜拉索振動控制的難度，采用雙阻尼器是可同時控制斜拉索高階渦激共振和低階風雨激振的有效方案;在橋梁索結(jié)構(gòu)上安裝亮化燈具極易引發(fā)馳振，增加阻尼器和優(yōu)化燈具氣動外形是避免該類振動的有效措施.

關鍵詞：大跨徑橋梁;斜拉索;吊索;尾流致振;高階渦激共振;馳振;亮化燈具中圖分類號：TU411.3 文獻標志碼：A

Recent Challenges and Advances on Study of

Wind-induced Vibrations of Bridge Cables

CHEN Zhengqing1，2，LI Shouying1，2?，DENG Yangchen1，2，WANG Yuanyuan1，2，AN Miao1，2，YANG Chao1，2

（1.College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China;

2.Key Laboratory for Wind and Bridge Engineering of Hunan Province（Hunan University），Changsha 410082，China）

Abstract：With the increase of bridge main span，the slenderness ratio of the cables is getting larger and the fre-quency is getting lower and lower.Several new types of wind-induced vibrations，including wind-induced vibration of the hangers of suspension bridges，high-order vortex-induced vibration of stay cables，and galloping vibration of bridge cables attached with lighting lamps，were observed on real bridges.Due to these new challenge，the mecha-nisms and the corresponding countermeasures were carefully studied by using field observations，wind tunnel tests and theoretical analyses.The results show that the mechanism of the wind-induced vibration of the hangers of sus-pension bridges is complex and the effective measures on stay cables of cable-stayed bridges are not suitable for miti-gating the wind-induced vibration of the hangers.It seems that rigid spacers are an effective measure to reduce the relative vibration between the cables of the hanger.Large amplitude of vortex-induced vibration of stay cables is ob-served on several long-span cable-stayed bridges，which increase the difficulty of vibration control.It appears thatinstalling two dampers at the end of the cable is an effective way to simultaneously reduce both the high-order vortex-induced vibration and the low-order rain-wind-induced vibration of stay cables.Galloping vibration can be easily evoked by installing lighting lamps on stay cables.This kind of cable vibration can be effectively mitigated by in-creasing structural damping and changing the aerodynamic configuration of the lamps.

Key words：long-span bridges;stay cables;hangers;wake-induced vibration;high-order vortex-induced reso-nance vibration;galloping vibration;lighting lamps

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對交通工程的需求日益增長.自20世紀90年代開始，我國建造了數(shù)量眾多的大跨徑橋梁，目前正在規(guī)劃或設計的懸索橋中，有多座主跨超過2000m，斜拉橋主跨也將超過1100m.超大跨徑橋梁多采用纜索承重方式，充分利用索結(jié)構(gòu)的抗拉性能.橋梁索結(jié)構(gòu)主要包括斜拉橋的拉索、懸索橋的主纜和吊桿，以及中下承式拱橋的吊桿等.這類結(jié)構(gòu)的長細比大、頻率低、阻尼小，極易在風或車輛荷載等作用下發(fā)生大幅振動，如風雨激振[1-4]和渦激共振[5-6]等.對橋梁索結(jié)構(gòu)的抗風設計是大跨 徑纜索承重橋梁設計的重要內(nèi)容之一.近 40年來，風雨激振是對橋梁索結(jié)構(gòu)危害最大的一種振動，人們花費了大量精力對其機理及抑振措施進行研究，目前已具備成套的有效減振技術[7-8].

但是，隨著橋梁跨徑的進一步增大，索結(jié)構(gòu)也越 來越長，最長的斜拉索和吊桿已分別接近600m和200m，一些新的風致振動問題相繼在實際橋梁中出 現(xiàn)，主要表現(xiàn)在3個方面：1）世界上最大跨徑的幾座 懸索橋的吊索相繼發(fā)生大幅風致振動，且其振動機理不明確，經(jīng)過長時間嘗試才能確定有效減振措施;2）近年來在多座大跨徑斜拉橋的拉索上觀測到了振 幅明顯的高階渦激共振，在蘇通長江大橋上還造成了護筒的破壞，斜拉索高階渦激共振的出現(xiàn)增加了其振動控制的難度;3）近期出現(xiàn)了多起在橋梁索結(jié)構(gòu)上安裝亮化燈具引起的大幅馳振，嚴重威脅橋梁的安全，需從空氣動力學角度提出相關建議.下面分別介紹上述三類新問題及其研究進展.

1懸索橋吊索風致振動

1.1工程背景

吊索是懸索橋的主要傳力構(gòu)件，具有自重輕、柔度大、阻尼低等特點，極易在風荷載作用下發(fā)生大幅度振動.隨著懸索橋主跨的不斷增大，吊索越來越 長，其風致振動問題變得更為突出，國內(nèi)外已有多座主跨超過1600m的懸索橋吊索出現(xiàn)了大幅振動，包括日本的明石海峽大橋（主跨1991m）[9-10]、丹麥的大海帶東橋（主跨1624m）[11]和中國的西堠門大橋（主跨1650m）[12-14].例如，在10m/s左右的常遇風速下，我國西堠門大橋的吊索多次發(fā)生索股間的相互 碰撞現(xiàn)象[14]，嚴重威脅吊索甚至全橋安全，給通行人員也造成了不安全的視覺沖擊.

1.2 機理研究

上述幾座懸索橋吊索發(fā)生大幅振動之后，研究人員發(fā)現(xiàn)，吊索減振的成功經(jīng)驗難以在不同橋梁之 間簡單復制，這說明這幾座懸索橋吊索振動的機理不同.Kashima和Yanaka等[10]對日本明石海峽大橋的吊索振動進行了長期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該橋吊索的大幅 振動為索股間氣動干擾引發(fā)的尾流顫振;Laursen和Bitsch等[11]對丹麥大海帶東橋的吊索振動進行了現(xiàn) 場觀測，推測吊索表面覆冰導致的馳振可能是該橋 吊索大幅 振動的原 因，但 沒有進行嚴 格的驗證;Zhang和Wu等[15]采用數(shù)值模擬和風洞試驗相結(jié)合的方法，對西堠門大橋的全橋振動進行了時程響應分析，認為主纜抖振引起的吊索共振是西堠門大橋 吊索發(fā)生振動的主要原因;Chen和Gao等[16]、Chen和Yang等[17]進行了一系列的風洞試驗（見圖1（a））和數(shù)值模擬，對西堠門大橋吊索風致振動進行了研究，提出橋塔的尾流是導致吊索大振幅振動的原因所在.在國家自然科學基金的資助下，以西堠門大橋為工程背景，湖南大學陳政清課題組對懸索橋吊索索股間引起的尾流致振進行了系統(tǒng)的研究：肖春云和李壽英等[18]、鄧羊晨和李壽英等[19]分別進行了平行鋼絲和鋼絞線吊索的尾流索股測力風洞試驗，研究了尾流索股平均升力和阻力系數(shù)隨空間位置的變化規(guī)律，以此為基礎，研究了吊索尾流致振的失穩(wěn)區(qū)間[19];采用上述測力數(shù)據(jù)，Li和Xiao等[20]、Deng和Li等[21]建立準定常和非定常二維理論模型，從數(shù)值方法的角度重現(xiàn)了吊索的尾流致振現(xiàn)象，Li和Deng等[13]將上述二維理論模型推廣到三維連續(xù)模型;Li和Deng等[22]、Deng和Li等[23]分別采用二維節(jié)段模型和三維連續(xù)氣彈模型（見圖1（b）），重現(xiàn)了懸索橋吊索尾流致振現(xiàn)象，并提出了懸索橋吊索尾流致振的起振機理：一種由負剛度驅(qū)動的氣動失穩(wěn)現(xiàn)象.

1.3 控制措施研究

目前，斜拉橋拉索的振動控制措施已較成熟，特別是機械控制措施（如應用阻尼器）和空氣動力學措 施（如螺旋線），在實際工程中得到了非常廣泛的應用，有效地減少了斜拉索振動病害.但是，研究人員發(fā)現(xiàn)在斜拉索振動控制中積累的經(jīng)驗，難以對懸索橋吊索振動控制發(fā)揮作用.在已有的幾座大跨度懸索橋中，吊索風致振動的有效控制措施各不相同.例 如，日本的明石海峽大橋，吊索發(fā)生大幅振動后，在吊索上纏繞螺旋線（如圖2（a）所示），就起到了很好的控制效果[10];丹麥的大海帶東橋吊索發(fā)生大幅振動后，從1998年開始，相繼嘗試了多種控制措施，如安裝螺旋線、分隔架、水平輔助索以及調(diào)諧液體阻尼器等，均未能明顯減小吊索振動，直至2005年，采用了在吊索端部安裝液壓阻尼器與索股間安裝分隔架相結(jié)合的措施（如圖2（b）所示）[11]，才達到了滿意的控制效果;我國的西堠門大橋，在橋梁的設計階段就采用了在索股間安裝阻尼器的控制措施，然而橋梁建成運營后（2009年12月），沒有達到預期的控制效果;之后又嘗試在吊索單根索股底部安裝阻尼器，實測的阻尼比可達1.5%[14]，但仍未能有效控制吊索索股振動;直至2014年7月，在索股間安裝了剛性分隔架（如圖2（c）所示），西堠門大橋的吊索振動才得以有效控制[12]，前后共花費了5年時間.

采用三維連續(xù)氣彈模型風洞試驗方法，Deng和Li等[23]研究了多種控制措施對懸索橋吊索尾流致振的減振效果，包括安裝螺旋線、增加阻尼以及安裝剛 性分隔架等，研究結(jié)果表明：螺旋線和增加阻尼對減小懸索橋吊索尾流致振的效果不好，阻尼比增大到3%以上才能起到一定的減振效果;剛性分隔架可以有效地抑制懸索橋吊索的尾流致振，但其間距需進行合理設計.Hua和Chen等[12]通過現(xiàn)場實測進一步 驗證了索股間安裝剛性分隔架對吊索尾流致振的控 制效果.在西堠門大橋減振實踐的基礎上，安裝剛性分隔架已成為我國懸索橋吊索減振的主要措施之一.

值得注意的是，剛性分隔架僅對索股間的相對運動有效，這類振動常在低風速下發(fā)生（如10m/s 左 右），在風速較高的臺風天氣下，安裝剛性分隔架的吊索仍會發(fā)生大幅整體振動，這類振動的控制措施 還有待于進一步研究.

2? 超長斜拉索的高階渦激共振

2.1? 工程背景

渦激共振是旋渦脫落頻率與結(jié)構(gòu)頻率相近時引發(fā)的一種共振，橋梁索結(jié)構(gòu)的基頻低、特征長度（直徑）小，其低階模態(tài)的渦激共振風速很低，振幅也很小[5，24].以一根300m長的斜拉索為例，基頻和直徑分別約為0.4Hz和0.12m，取 Strouhal數(shù)為0.2，第一階模態(tài)的渦振臨界風速僅為0.24 m/s.因此，斜拉索低階模態(tài)的渦激共振不會導致斜拉索的直接破壞，主要是縮短其疲勞壽命.隨著我國交通建設需求日益增長，交通基礎設施規(guī)模不斷擴大，促使斜拉橋主 跨朝著1000m及以上發(fā)展，斜拉索的長度也增大到近600m.斜拉索的長度增長，基頻也降低，這將使得常遇風速下斜拉索發(fā)生渦激共振的模態(tài)也越來越高.近年來，主跨600m以上的斜拉橋上觀測到了振 幅明顯的高階渦激共振現(xiàn)象，蘇通長江大橋的高階渦激共振造成了斜拉索護筒的破壞.

2.2 現(xiàn)場實測

劉志文和沈靜思等[25-26]對蘇通長江大橋斜拉索的風致振動進行了長期監(jiān)測，結(jié)果表明，該橋編號為NA09U、NA29U、NA30U和NA31U的斜拉索均發(fā)生了高階渦激共振，出現(xiàn)了套筒破壞、阻尼器漏油的現(xiàn) 象.其中，編號為NA30U的斜拉索長度493.72m、直徑142mm、基頻0.26Hz，實測得到的最高振動頻率可達12.3Hz，為該索第47階模態(tài).Ge和Chen等[27]也在蘇通長江大橋進行過實測，所測的編號為SJ34D的斜拉索長度576.77 m、直徑180mm、基頻0.22hz，發(fā)現(xiàn)在4～8 m/s 橋面風速時該索發(fā)生了9.5～10Hz的渦激共振響應.劉宗杰和祝志文等[28]對荊岳長江大橋的斜拉索進行長期監(jiān)測，結(jié)果表明，編號為JB01的斜拉索的面 內(nèi)加速度為2.5g，其 峰 值頻率包括11.8Hz、12.8Hz和13.8Hz，對應該斜拉索的第12、13和14階模態(tài);編號為JB02的斜拉索的面內(nèi)與面外振動峰值頻率高達25.4Hz，為該斜拉索的第28階模態(tài).王修勇和陳政清等[29]對洞庭湖大橋的A12 號斜拉索（長121.9m、直徑119mm、基頻1.07Hz）進行了風致振動的監(jiān)測，結(jié)果表明，該斜拉索也發(fā)生了高階渦激共振.Chen和Gao等[30]對中國東部沿海某主跨為620m斜拉橋的拉索進行了長期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該橋編 號為CAC20的斜拉索發(fā)生了高階渦激共振，起振模態(tài)高達40階.Di和Sun等[31]對蘇通長江大橋上安裝了阻尼器的斜拉索（長度546.9m）進行實測，發(fā)現(xiàn)該斜拉索也會出現(xiàn)高階渦激共振，峰值頻率為10.63Hz，模態(tài)高達44階.

2.3 控制措施研究

超長斜拉索的高階渦激共振，給斜拉索的振動控制帶來了新的挑戰(zhàn).首先，增大了阻尼器參數(shù)的設計難度.以往安裝阻尼器的主要目的是抑制風雨激 振，其最優(yōu)參數(shù)選?。òò惭b位置及阻尼系數(shù)）針對低階模態(tài)（如第3～5階），但該最優(yōu)參數(shù)下斜拉索高階模態(tài)的阻尼比會很低，對高階渦激共振的控制效果不佳.反之，若阻尼器最優(yōu)參數(shù)以高階模態(tài)選 取，則斜拉索低階模態(tài)的阻尼比也會很低，對低階風 雨激振的控制效果也不佳.為解決這一難題，研究人員已經(jīng)進行了一系列的工作.Yang和Chen等[32]得到了單黏滯阻尼器對斜拉索低階和高階模態(tài)阻尼比貢 獻的解析表達式，系統(tǒng)地研究了模態(tài)阻尼比在各參數(shù)影響下的取值規(guī)律，確定了各參數(shù)的最優(yōu)值.Yang和Chen等[33]介紹了一種可以同時控制拉索前幾階和高階模態(tài)振動的雙阻尼器方案，并給出了拉索-雙阻尼器系統(tǒng)模態(tài)阻尼比的簡化估算公式.Chen和Di等[34]在蘇通長江大橋上進行了實測，研究了黏滯-剪切型阻尼器對斜拉索的多模態(tài)阻尼比，最高模態(tài)可達20階.Chen和Sun等[35]在蘇通長江大橋斜拉索上分別安裝黏滯阻尼器和黏彈性阻尼器，在現(xiàn)場實測了這兩種阻尼器對斜拉索多模態(tài)振動的控制效果.

孫利民和狄方殿等[36]建立了斜拉索-雙阻尼器系統(tǒng)的精細化理論模型，包括黏彈性阻尼器和高阻尼橡膠阻尼器，并且通過實橋監(jiān)測數(shù)據(jù)證明了雙阻尼器對前10階模態(tài)同時減振的效果.Di和Sun等[31]在斜拉索已安裝一個黏滯阻尼器的情況下，采用另 外一個阻尼器（黏滯阻尼器、高阻尼橡膠阻尼器或調(diào)諧質(zhì)量阻尼器）對失效模態(tài)的阻尼比進行補償.Wang和Li等[37]采用有限差分方法，對雙阻尼器對斜拉索多模態(tài)振動控制效果進行了數(shù)值研究，其中雙阻尼器包括黏滯阻尼器和慣性阻尼器.以上的研究結(jié)果表明：在近錨固端安裝兩個黏滯阻尼器是有效控制斜拉索高階渦激共振和低階風雨激振的可行方案;質(zhì)量阻尼器可顯著提高最優(yōu)單模態(tài)阻尼比，但會明顯降低部分模態(tài)的阻尼比.

空氣動力學措施也在斜拉索振動控制中廣泛應用，包括安裝螺旋線、設置凹坑等，這些措施對風雨 激振有效，一般來講對渦激共振也會起到較好的效果.但是，Liu和Shen等[26]通過節(jié)段模型測振風洞試 驗發(fā)現(xiàn)，對高階渦激共振起到較好控制效果的螺旋 線直徑，比現(xiàn)有的常用尺寸要大.

3 橋梁索結(jié)構(gòu)安裝夜景亮化燈具引起的馳振

馳振是非對稱截面的細長結(jié)構(gòu)發(fā)生的一種橫風向振動，最早出現(xiàn)在裹冰輸電線上[38-39]，它是一種大幅、低頻的發(fā)散性振動，一旦發(fā)生，會嚴重威脅結(jié)構(gòu)安全，在結(jié)構(gòu)的服役期內(nèi)應避免其發(fā)生.馳振是由氣動負阻尼所引起的[38]，平均升力系數(shù)的突降是其必 要條件.一般來說，橋梁索結(jié)構(gòu)橫截面為軸對稱圓 形，平均升力系數(shù)等于零，具有良好的馳振穩(wěn)定性，不會發(fā)生馳振.但斜拉索為斜向布置，在水平來流的作用下，斜拉索軸向與來流方向不垂直，可能會引發(fā)干索馳振[40-41]，目前的機理解釋包括軸向流、臨界雷 諾數(shù)等.目前，斜拉索的干索馳振還缺乏測試數(shù)據(jù)，也未發(fā)現(xiàn)實際橋梁上的破壞實例，僅停留在理論和試驗研究階段.斜拉索表面結(jié)冰也可能會引發(fā)馳 振[42-43]，但與干索馳振一樣，裹冰斜拉索的馳振也未在實際橋梁上發(fā)現(xiàn)破壞實例.

3.1? 工程背景

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們精神需求的提高，各地紛紛啟動了城市亮化工程，大跨徑纜索承重橋梁作為城市的地標建筑，已成為亮化工程的主要對象之一.其中，對于纜索承重橋而言，通常會在索結(jié)構(gòu)的表面安裝亮化燈具.然而，若燈具外形和尺寸設計不當，會使得斜拉索或吊索發(fā)生嚴重的馳振，近幾年已出現(xiàn)了幾次類似事故.2019年5月，重慶夔門大橋斜拉索上安裝夜景亮化燈具后，在較低的風速下（6 m/s），斜拉索發(fā)生了大幅度馳振，峰-峰振幅超過了1.0m（見圖3）;2020年8月，福州鼓山大橋吊索上 也安裝了夜景亮化燈具，施工過程中就在常遇風速下（約5m/s）發(fā)生了大幅馳振振動，后經(jīng)系統(tǒng)的試驗 評估，放棄了在該橋吊索上安裝燈具的計劃;2021年7月，在長沙三汊磯大橋上啟動了夜景亮化工程，其中吊索上安裝了矩形燈具（見圖4），在施工過程中即發(fā)生大幅馳振振動，全橋的振感也很強烈，不得不對橋梁進行封閉并拆除了已安裝的燈具.該橋發(fā)生馳振時的風速也很低，僅為5～7m/s.當然，也有部分橋梁上安裝了亮化燈具，至今未發(fā)現(xiàn)有明顯的振動，如武漢長江二橋、福州魁蒲大橋和長沙銀盆嶺大橋等，這可能是因為這幾座橋梁上都安裝了阻尼器，使得馳振臨界風速高于常遇風速，或是橋址處的風向不滿足馳振攻角的要求.表1統(tǒng)計了幾座橋梁索結(jié)構(gòu)安裝燈具的外形，可以看出，常用的燈具外形為矩形.

3.2 機理研究

目前，專門針對橋梁索結(jié)構(gòu)安裝亮化燈具的風 致穩(wěn)定性研究相對較少.早在2007年，廣州鶴洞大橋啟動夜景亮化工程，在其斜拉索上設計了“圓形抱 箍”燈具（如圖5所示），單個燈具外徑 262mm、高度170mm，為保證燈具不轉(zhuǎn)動并便于安裝，設置了兩根平行于斜拉索的鋼絲，直徑10mm.Li和Chen等[45]采用風洞試驗和CFD數(shù)值模擬方法，研究了對上述 燈具安裝方案的風致穩(wěn)定性，結(jié)果表明該方案下斜拉索的馳振臨界風速僅為18 m/s，遠低于設計風速，兩根直徑10mm的鋼絲是起振原因.Li和Chen等[45]對該方案進行了改進并在實橋上實施，從2008年安裝后已經(jīng)歷了10多年的強/臺風考驗.2021年，An和Li等[44]開展了節(jié)段模型測力與測振風洞試驗，在試驗室中重現(xiàn)了重慶夔門大橋斜拉索安裝亮化燈具的馳振振動，并對燈具形狀進行了優(yōu)化;周傲秋和余 海燕等[46]通過風洞測力試驗，研究了安裝矩形燈具斜拉索的三維氣動力特性;Deng和Tang等[47]采用CFD數(shù)值模擬方法，研究了安裝二維矩形燈具的斜拉索的三分力系數(shù)，對發(fā)生馳振的風攻角范圍進行了預測.

3.3 控制措施研究

從機理上來說，安裝的亮化燈具改變了橋梁索結(jié)構(gòu)氣動穩(wěn)定的圓截面外形，從而引發(fā)馳振.馳振是 由氣動負阻尼引起的大幅振動，危害較大，實際工程中應避免發(fā)生.一般情況下，亮化燈具設計人員缺乏氣動外形優(yōu)劣、結(jié)構(gòu)振動控制的概念，難以對安裝亮化燈具斜拉索的馳振不穩(wěn)定性做出準確判斷，結(jié)構(gòu)風工程研究人員應提供有效建議.

橋梁索結(jié)構(gòu)風致振動控制的方法主要可分為三種：機械措施、結(jié)構(gòu)措施和空氣動力學措施.馳振是 由氣動負阻尼驅(qū)動的，增加結(jié)構(gòu)阻尼的機械措施應該可以有效減小其響應，這可從武漢長江二橋等斜拉索安裝了阻尼器和燈具未發(fā)生馳振的實例中得到印證.但是，對于不同類型的橋梁索結(jié)構(gòu)風致振動，最低的有效阻尼比會不同.例如 Liu和Shen等[26]通 過風洞試驗發(fā)現(xiàn)阻尼比增大到0.48%時，斜拉索的高階渦振可被有效抑制;Li和Wu等[8]通過理論分析發(fā)現(xiàn)阻尼比增大到0.5%時可有效抑制斜拉索風雨 激振;Li和An等[49]通過節(jié)段模型測振風洞試驗研究了阻尼比對福建魁蒲大橋斜拉索安裝亮化燈具引起的馳振的控制效果，結(jié)果表明1.0%的阻尼比可對該橋斜拉索馳振起到有效控制作用;而 Hua和Wang等[50]也采用節(jié)段模型測振風洞試驗方法，研究了阻尼比對施工過程中主纜馳振的控制效果，發(fā)現(xiàn)即使阻尼比增大到3.2%，抑振效果也不佳.

另外，燈具氣動外形的優(yōu)化也是提高安裝亮化燈具索結(jié)構(gòu)馳振臨界風速的有效手段.為方便加工與安裝，矩形是常用形式（見表1），但從幾座橋梁上的實際效果來看，其氣動性能不佳[44].武漢長江二橋采用的是橢圓形燈具，從節(jié)段模型測力風洞試驗結(jié)果來看，其氣動性能優(yōu)于矩形[48].廣東鶴洞大橋中的“圓形抱箍”燈具方案中，燈具外徑達到了262mm，是斜拉索直徑的2倍多，但試驗結(jié)果表明燈具外徑增加不是該方案氣動不穩(wěn)定的關鍵因素，并在實橋 上經(jīng)歷了10多年的考驗，這說明一定程度上增大斜拉索的圓截面外徑不會引起明顯的氣動不穩(wěn)定現(xiàn)象[45].

綜上所述，機械和空氣動力學控制措施對安裝 亮化燈具斜拉索的馳振可起到有效控制作用，但需 進行進一步的系統(tǒng)參數(shù)研究，以為亮化燈具設計人員提供直接、準確的參考.

4? 結(jié)論與展望

橋梁索結(jié)構(gòu)長度的增加，導致出現(xiàn)一些新的風 致振動問題，如懸索橋吊索風致振動、斜拉索高階渦 激共振以及安裝亮化燈具的橋梁索結(jié)構(gòu)馳振等.針對這些新挑戰(zhàn)，研究人員進行了系統(tǒng)的機理研究，并已提出了一些有效的振動控制措施，主要結(jié)論包括：

1）懸索橋吊索的起振機理復雜，在斜拉索上積 累的振動控制經(jīng)驗，難以直接應用在吊索振動控制中，從目前在實際橋梁上的減振實踐來看，安裝剛性分隔架是抑制索股相對振動的有效手段.

2）已在多座大跨徑斜拉橋上觀測到振幅明顯的斜拉索高階渦激共振現(xiàn)象，嚴重威脅斜拉索及其附 屬設施的安全.斜拉索高階渦激共振增加了其振動控制的難度，設置雙黏滯阻尼器是有效控制斜拉索高階渦激共振和低階風雨激振的可行方案.

3）在橋梁索結(jié)構(gòu)上安裝亮化燈具極易引發(fā)馳 振，增加阻尼器和優(yōu)化燈具氣動外形是避免該類振動的有效措施，但最低有效阻尼比、氣動外形等參數(shù)還需進一步優(yōu)化.

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