斜拉索桥作为海洋经济运输的枢纽,承载着海洋经济发展的通道,桥梁的安全问题亟需引起人们关注。斜拉索是跨海大桥的受力部件,随着跨海大桥桥梁跨度不断变长,振动控制问题也日渐突出。在复杂海洋环境中,如何有效减少斜拉索振动问题已成为海洋工程领域的研究热点之一。本文以建立斜拉索与MR阻尼器动力学耦合模型和提高响应准确性为目标,探究在不同边界条件下斜拉索振动特性的影响规律与作用机理,开展MR阻尼器机械结构、力学性能试验、动力学建模,同时开展对外部载荷激励下斜拉索与MR阻尼器动力学耦合响应机制的研究。具体研究内容如下:首先,构建了弹性边界约束条件下的振动模型。研究拉索在弹性边界约束条件下的横向振动特性问题,在拉索的两端引入线性约束弹簧和扭转约束弹簧,通过对弹簧设置相应的刚度系数,可得到弹性边界条件下的拉索横向振动模型。振动位移采用切比雪夫级数进行展开,使得横向位移在整个求解域内足够光滑。对不同边界条件下拉索横向振动进行分析,研究结果与参考文献具有良好吻合性,验证了所构造模型的正确性。分析了线性约束弹簧刚度和扭转弹簧刚度对拉索横向振动特性的影响,在此基础上考察了线性约束弹簧和扭转弹簧对斜拉索动态响应机理的规律。研究结果表明,在边界条件由两端简支到固支过渡中,斜拉索的振动频率逐渐增大,同时拉索的前四阶自振频率变化为16.50%,16.03%,15.90%,14.05%。随着边界条件约束系数的增加,斜拉索的自振频率趋于稳定状态,进而探究了边界约束刚度对斜拉索响应的影响特征。其次,用试验方法研究MR阻尼器力学性能特征规律。采用自主设计制作的MR阻尼器为研究对象,搭建MR阻尼器的动力学性能的试验平台,开展了温度为20℃、40℃、60℃、80℃,激励电流为0、0.2、0.4、0.6、0.8A条件下的力学性能特征分析,考察了输出阻尼力与激励电流、温度的变化规律。研究结果表明,阻尼力随激励电流增大而增加,阻尼力随温度升高而衰减。温度从20℃变化到80℃时,输出阻尼力从0.610k N到0.330k N,降幅达45.9%,且随着电流越大,这种变化衰减趋势也逐渐减小。再次,建立了磁密封结构下MR阻器动力学模型。开展了温度为25℃、激励电流为0、0.2、0.4、0.6、0.8A条件下的力学性能特征分析,针对Bouc-Wen模型不能准确表达磁密封结构MR阻尼器动力学性能,在此基础上提出了三级密封的MR阻尼器动力学模型,用试验数据与仿真结果进行对比,研究表明基于改进的Bouc-Wen的MR阻尼器模型能够准确反映其位移、速度和阻尼力特性。同时也进行了激励电流为0、0.2、0.4、0.6、0.8A,振幅为30mm正弦激励下试验,试验数据与仿真数据对比表明,其整体误差小于1.8%,也进一步验证了所建立模型的正确性。最后,构建了斜拉索与MR阻尼器系统耦合模型。采用能量变分的原理,构建斜拉索与MR阻尼器动力学的耦合模型,利用Chebyshev级数方法构造耦合系统的振动位移函数,利用Newmark法求解外部载荷作用下耦合系统的振动响应。以招宝山大桥斜拉桥的C20索为例,研究了自由振动与简谐、随机载荷下耦合系统的位移响应。研究表明,MR阻尼器对于拉索横向振动位移幅度明显降低,外界激励幅值越大,耦合系统中拉索的位移减幅越明显,从而有效控制了斜拉索的振动幅度;当外界激励频率达到耦合系统的振动频率2~3倍时,系统位移响应呈现周期性变化。