超长斜拉索减振控制研究

发布时间：2020-04-11 14:33

【摘要】：随着斜拉索跨度的增加,超长斜拉索得到越来越广泛的应用。随着长度的增加,超长斜拉索的刚度、阻尼均有很大幅度的降低,更易发生各种振动。为了避免超长斜拉索振动带来的危害,其减振控制研究就显的尤为重要。本文在对超长斜拉索振动特性分析的基础上,开展了杠杆质量阻尼器、磁流变阻尼器对超长斜拉索自由振动、参数振动的减振研究。主要内容如下:(1)基于牛顿定律建立了超长斜拉索的振动方程,推导了超长斜拉索的1阶固有频率。对超长斜拉索自由振动和参数振动进行了数值仿真,讨论了相关参数对超长斜拉索振动性能的影响。结果表明:适当增大初始索力或增加斜拉索结构阻尼,可有效减小自由振动振幅,是减振控制的有效手段;而对于参数振动的抑制,则应该控制外激励的振幅而非增大结构阻尼。(2)建立了超长斜拉索-杠杆质量阻尼器系统模型,在动力特性分析的基础上进行了杠杆质量阻尼器对超长斜拉索参数振动的影响研究。结果表明:杠杆质量阻尼器增大了超长斜拉索的刚度,缩短了其有效长度,可有效抑制参数振动;对比安装位置、质量块质量、弹簧刚度及阻尼等参数对参数振动的抑制效果发现,安装位置对超长斜拉索参数振动的影响最大。(3)在超长斜拉索上安装磁流变阻尼器,利用三维有限元模型研究磁流变阻尼器的减振效果。当超长斜拉索做自由振动和参数振动时,讨论了相关参数对磁流变阻尼器减振效果的影响。结果表明:适当增大初始索力,将磁流变阻尼器安装位置比设置在2%至2.5%,可以满足实际要求和自由振动和参数振动的减振要求;增加超长斜拉索初始索力、提高磁流变阻尼器的安装位置比和阻尼屈服力并不一定可以提高超长斜拉索-磁流变阻尼器系统参数振动的控制效果。
【图文】：

.1 引言超长斜拉索由于其显著的非线性和低阻尼特性，在微小的外部激励作用下易发生大幅振动。当外部激励振动频率接近索的固有频率 2 倍时，还会发生参振动。研究超长斜拉索的自由振动和 参数振动，发现其内在规律，对超长斜索的振动控制具有重要的作用。本章主要研究超长斜拉索发生自由振动和参数振动的普遍特性以及相关参的影响。.2 工程背景苏通大桥是双塔双索面斜拉桥，主跨长 1 088 m，，在边跨设置了三个桥墩，跨径布置为 100+100+300+1088+300+100+100=2088m，桥面纵坡为 1.5%，其主跨处于 R=36 300 m 的圆弧竖曲线上，总体布置图如图 2-1 所示。

苏通大桥的 A34 号超长斜拉索为研究对象，基本参表 2-1 A34 号超长斜拉索的基本参数面积/2m 每米质量/ (kg·m-1) 索长/m 计算索.012 046 100.816 540.869 6 7拉索一阶固有频率斜拉索一端固定，一端铰接，图 2-2 为该超长斜拉索性的影响，用牛顿定律建立超长斜拉索的振动微分方
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB535

【参考文献】

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本文编号：2623699