大型斜拉桥为减少地震力必须延长结构体之周期，利用拉索无切向劲度的 物理特性将桥面板与主塔等提供垂直劲度构件分开为飘浮体系斜拉桥，其固有 周期较塔梁固结体系长许多，所受地震力也小许多。飘浮体系会导致梁端和塔 顶的纵向位移很大，而且纵向制动力产生的塔底弯矩也很大；如果在飘浮体系 斜拉桥的塔梁间增设纵向约束装置，则能大大改善斜拉桥的动力性能。在大跨度 桥梁中，应用较多的纵向约束装置是液流性粘滞阻尼器，通过给结构提供额外 的耗散地震输入能量的能力来减小地震反应。因此，研究液流性粘滞阻尼器在特 殊桥梁之减震特性十分必要。 论文将东海大桥粘滞阻尼器参数研究为蓝本，分析附加流体粘滞阻尼器对 超大跨度斜拉桥的动力特性之影响，主桥与辅助墩之动力互制影响，分析阻尼 器参数之等效阻尼比及对减震效果的影响。主要研究工作如下： 1、各类型粘滞阻尼器之动力学模型，建立阻尼器与弹簧及质量体并联及串 连之数学模式与解析解，以了解在不同条件下滞回环之改变，并用以说明速度 相依之液态粘性阻尼器，在作为结构减震时，其力学上的表现非为纯粘性。无 论为油缸型或剪切型阻尼器多有与作用频率相关而有不同形式之滞回环，在高 频常表现出储存劲度的力学行为，甚至某些速度型阻尼器其存在之惯性是不能 忽略的。当采用的阻尼器在很小速度时其阻尼力很大而支撑阻尼器之钢结构在 细长比较大或刚度较低时对阻尼器效能的损失可以阻尼器串联弹簧说明。再者， 当阻尼器作为两独立的结构间之阻尼连杆时，阻尼器的力学行为与相邻结构之 动力特性相关，也可以阻尼器串联弹簧及质量体之数学模型说明其动态反应为 本论文首先之探讨重点。 2、阻尼器非线性行为之等效阻尼比，阻尼器表现为非线性之原因或因为阻 尼器本身为非线性行为或为与结构组件、结构体之互制行为，则阻尼器之等效 阻尼比与激振频率及振幅有关，在含非线性行为条件下之结构体计算或识别其 等效阻尼比，本文讨论在激振频率分量及相角为随机过程，等值于非线性系统 耗能之线性系统之阻尼比为其等效阻尼比，因此两系统之速度会有相同之(mean square value)而建立以速度之功率谱密度函数(power spectrum density function)为基底以计算等效阻尼比。 3、相邻结构体间加装线性阻尼连杆之减震模式探讨，主要讨论两相邻结构 各有不同结构动力特性下加装阻尼连杆以提高系统内之等效阻尼比并减少地震 反应。由于加装阻尼连杆后原结构之动力特性会随着阻尼连杆之阻尼常数及其 相邻结构之动力特性不同而相互改变且有不同之减震效果。为了解其动力互制 行为以拉氏转换该系统之动力方程式求得转移函数，再输入不同频率之扰动得 频率响应图，并识别改变之共振频率及其等效阻尼比。结果显示结构劲度越高、 质量越大对一作为阻尼连杆之支撑效果越佳，并可在相对支撑结构特性下求得 最佳减震效能之阻尼常数。以此结论作为漂浮系统之斜拉桥，主梁系统与辅助 墩间加装阻尼连杆关系之探讨。 4、含非线性阻尼连杆之相邻结构减震模式探讨，某些特殊目的所配置之阻 尼连杆可为非线性，采用非线性阻尼连杆之减震模式，主要目的为了解非线性 阻尼连杆与线性阻尼连杆之关连，一般工程上采用非线性阻尼器主要为避免非 预期地震强度造成阻尼器及外围构材破坏，并且非线性阻尼在较小运动速度即 有相当大的阻尼力可提供较大阻尼比即小地震下有很好的减震效益。两相邻结 构体系统装设非线性阻尼连杆时，当支撑系统之劲度较大时及阻尼连杆阻尼比 较低时结果与线性系统相当一致。也就是连系非线性参数与线性参数之关系非 常一致。但在阻尼连杆阻尼常数较大但等效阻尼比较小处，非线性参数有较高 阻尼比。 5、斜拉桥纵向设置粘滞阻尼器参数分析，在配置线性阻尼器时，对应不同 之需求，如位移控制或内力控制，有不同之最佳化参数及不同之配置位置，因 此无法仅提供单一最佳化参数。若仅需考虑主桥与引桥之碰撞问题，所要解决 问题仅为地震位移反应，则可将阻尼器配置于主塔与辅助墩位置对地震位移反 应量控制最佳，因为阻尼器与辅助墩串联而使得辅助墩进入主梁主塔系统，提 高其劲度，减少位移反应。阻尼器配置于主塔与主梁位置对地震加速度反应量 控制最佳，因此时阻尼器连结同一系统内部同之自由度，对系统动力特性(劲度 提升)干扰最小，所以加速度反应量控制最佳。可将阻尼器所增加之阻尼力适当 分配至主塔与辅助墩之间，减少单一构件增加内力。 在配置非线性阻尼器时，与线性参数等效阻尼比之非线性参数之频率响应 极为接近，说明等值于线性阻尼器参数之非线性参数其减震效果相当一致。因 此，在选择适当之阻尼器参数，可由地震反应需求，作控制位移与加速度之权 重分配，先决定阻尼比，找出合适之线性阻尼常数范围，再配合阻尼器适当之 速度指数，求得等值之非线性参数可以找出最佳化参数并节省试误之时间。 关键词：斜拉桥，粘滞阻尼器，功率谱密度函数，等效阻尼比