斜拉桥跨度越来越大,伴随着拉索长度的增大和加劲梁高度变小,拉索在各种外部荷载比如风、雨、冰、车辆、地震作用下容易发生各种形式的振动,轻则影响行车舒适度,重则容易引起锚固点疲劳破坏。结构的质量和刚度矩阵现在可以比较精确的模拟,但是结构阻尼特性由于来源复杂,机理目前还不是很清楚,阻尼矩阵的确定一直没有解决。而阻尼特性对斜拉桥动力响应的影响较大,必须正确的模拟结构的阻尼特性,才能提高斜拉桥动力计算的精度。 从上述问题出发,对斜拉桥使用过程中出现的拉索参数振动对动力特性和地震响应的影响,阻尼模式对斜拉桥地震响应的影响,比例阻尼参考振型的选取,斜拉桥非比例阻尼,斜拉桥阻尼识别等几个方面进行了深入的研究,并开发了相关的程序,可以计算考虑拉索局部振动的斜拉桥动力特性,振型能量与振型参与系数,采用多种阻尼模式计算斜拉桥地震响应,可以计算斜拉桥复数特征值及振型阻尼比。 利用子结构方法和广义自由度的概念,把拉索的振型作为自由度来考虑,提出了拉索局部振动的计算方法。对杭州湾跨海大桥北航道桥(设计方案)进行了动力特性分析,验证了拉索频率与主桥振型频率接近时出现的索桥耦合振动现象,索桥耦合振动一方面对振型频率有所影响,另一方面对各个子结构振型能量比例以及振型阻尼产生较大的影响。在斜拉桥动力特性分析中必须考虑拉索局部振动的影响。 考虑索桥耦合振动以后主要纵向振型的振型参与系数有不同程度的减小,根据杭州湾跨海大桥抗震设计提供的地震加速度反应谱,采用历史地震记录进行强度调整作为轴向输入计算了考虑拉索局部振动的斜拉桥地震响应。对于本文所选取的地震波,斜拉桥在考虑拉索局部振动以后地震响应增大,拉索位移时程出现了拉索局部振动现象,拉索脉动张力也有显著变化。 采用三种阻尼模式分别计算了斜拉桥地震响应,计算结果表明斜拉桥阻尼特性复杂,不能简单的用少数振型阻尼来表示,不同阻尼模式地震响应计算结果有较大的差别,常数阻尼不能考虑阻尼随频率的变化,Rayleigh阻尼参考振型选取不同地震响应结果有较大差异,相对而言,应变能比例阻尼能考虑斜拉桥阻尼分布特性,较为合理。根据Caughey阻尼理论推导了比例阻尼系数的确定方法,并根据单自由度系统地震响应的Duhamel积分,提出了一种以重要度为指标的比例阻尼参考振型选取方法,通过多种振型阻尼组合的计算分析表明,因为斜拉桥桥塔纵向和主梁竖向的耦合运动,以一个方向的重要度为指标选择的参考振型,往往对另一个方向的响应造成较大的误差,不能很好的预测地震响应。