单面碰撞调谐质量阻尼器斜拉桥拉索减振研究
发布时间：2021-12-11 04:27
斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,具有刚度小、质量小、低阻尼等特性,使其在外部激励作用下易发生大幅振动,这极大地降低了斜拉桥的安全性和耐久性。阻尼器能有效减小和抑制外部激励引起的斜拉索振动,然而传统的调谐质量阻尼器存在频带窄等不足。本文提出一种新型阻尼器——悬臂式单面碰撞调谐质量阻尼器（Single-side Pounding Tuned Mass Damper,SS-PTMD）,并对其在单自由度结构和斜拉索减振性能开展了仿真及试验研究。本文来源于国家重点基础研究发展计划（973计划）（编号:2015CB057702）、国家自然科学基金项目（编号:51378203）。本文主要研究内容包括:（1）介绍了国内外针对斜拉索振动控制策略、研究背景及概况,并论述了国内外对于碰撞阻尼器与碰撞调谐质量阻尼器研究概况,明确了论文的研究内容与研究意义。（2）论述了几种经典的碰撞力模型及HDR高耗能材料的特点,对悬臂式SS-PTMD中不同质量块及不同释放距离下开展了碰撞试验,并识别出了模型中的参数。（3）建立了单自由度结构-SS-PTMD系统运动方程,SS-PTMD分别采用两种不同的质量比和SS-PTMD...
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苏通大桥Fig.1.1SutongBridge
5图1.2南京长江二桥拉索缠绕螺旋带Fig.1.2NanjingYangtzeRiverSecondBridgeCableWoundSpiralBelt目前已证明有效的结构措施主要是辅助索减振方法，辅助索是指在斜拉索之间用高强度钢索连接，其作用是减小索的有效长度，提高拉索的固有频率，另外使拉索之间产生耦合作用，形成有干扰效应的索网或用高阻尼材料做辅助索以提高系统阻尼，达到抑制拉索风雨激振、参数共振等振动的目的。周亚刚[31]以实际大跨度斜拉桥工程为背景，研究了单索和索网结构动力特性分析理论和方法，并对辅助索的设计参数进行了分析。何永龙等[32,33]提出了一种具有耗能能力的斜拉桥辅助索。利用有限元软件建立了斜拉索和辅助索构成的2维平面索网模型，并利用特征值分析了索网的自振频率和模态阻尼比。随后，为了验证辅助索的减振性能，分别采用辅助索阻尼器,辅助索索端阻尼器及主索索端阻尼器进行有限元及理论分析并用试验检验。黄继民[34]研究了辅助索减振的机理与实际应用的方法。在实际工程中，日本的MeikohWest桥、丹麦的Faro桥、法国的Normandy桥（如图1.3）都用辅助索对拉索进行振动控制。辅助索能有效提高拉索固有频率，是抑制参数激振的有力手段。但采用辅助索结构较为复杂，其作用和机理仍没有确切的定论，它破坏了原有拉索系统独有的美观效果，且费用相对于其他减振方法更为昂贵，所以它在实际工程中的应用并不是很普遍。
6图1.3法国Normandy大桥辅助索Fig.1.3AuxiliaryCablesofNormandyBridgeinFrance斜拉索振动主要是由于拉索具有非常低的固有结构阻尼，增加拉索阻尼能够抑制拉索的所有振动，按阻尼器的安装形式可分为内置式和外置式。内置式阻尼器安装高度较低，拉索在该处振动位移很小，吸收振动能量有限，难以对风雨振等大幅强烈的振动产生有效的控制。常见的内置阻尼器有：内置式高阻尼橡胶阻尼器（如图1.4）、内置式液压阻尼器、内置式径向阻尼器。图1.4内置式高阻尼橡胶阻尼器Fig.1.4Built-inhighdampingrubberdamper外置式阻尼器安装高度较高，对长索、超长索能起到很好的减振效果。其中，几种常见的阻尼器有：固定外置式阻尼器（如图1.5）、垂摆式外置阻尼器（如图1.6）。C.S.CAI[35]等提出了对于小垂度斜拉索上安装TMD的自由和强迫振动的线性理论，通过分离变量法推导出拉索-TMD系统的运动方程。王修勇等[36]根据最优控制原理，确定了斜拉索减振阻尼器优化参数的一种方法。国内外应用最广泛的减振措施就是在斜拉索的索锚一定距离处增设外置阻尼器。法国的Elorn桥利用固定外置式阻尼器来控制拉索的振动，并取得较好的减振效果。此外，在实际
本文编号：3534008
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苏通大桥Fig.1.1SutongBridge
5图1.2南京长江二桥拉索缠绕螺旋带Fig.1.2NanjingYangtzeRiverSecondBridgeCableWoundSpiralBelt目前已证明有效的结构措施主要是辅助索减振方法，辅助索是指在斜拉索之间用高强度钢索连接，其作用是减小索的有效长度，提高拉索的固有频率，另外使拉索之间产生耦合作用，形成有干扰效应的索网或用高阻尼材料做辅助索以提高系统阻尼，达到抑制拉索风雨激振、参数共振等振动的目的。周亚刚[31]以实际大跨度斜拉桥工程为背景，研究了单索和索网结构动力特性分析理论和方法，并对辅助索的设计参数进行了分析。何永龙等[32,33]提出了一种具有耗能能力的斜拉桥辅助索。利用有限元软件建立了斜拉索和辅助索构成的2维平面索网模型，并利用特征值分析了索网的自振频率和模态阻尼比。随后，为了验证辅助索的减振性能，分别采用辅助索阻尼器,辅助索索端阻尼器及主索索端阻尼器进行有限元及理论分析并用试验检验。黄继民[34]研究了辅助索减振的机理与实际应用的方法。在实际工程中，日本的MeikohWest桥、丹麦的Faro桥、法国的Normandy桥（如图1.3）都用辅助索对拉索进行振动控制。辅助索能有效提高拉索固有频率，是抑制参数激振的有力手段。但采用辅助索结构较为复杂，其作用和机理仍没有确切的定论，它破坏了原有拉索系统独有的美观效果，且费用相对于其他减振方法更为昂贵，所以它在实际工程中的应用并不是很普遍。
6图1.3法国Normandy大桥辅助索Fig.1.3AuxiliaryCablesofNormandyBridgeinFrance斜拉索振动主要是由于拉索具有非常低的固有结构阻尼，增加拉索阻尼能够抑制拉索的所有振动，按阻尼器的安装形式可分为内置式和外置式。内置式阻尼器安装高度较低，拉索在该处振动位移很小，吸收振动能量有限，难以对风雨振等大幅强烈的振动产生有效的控制。常见的内置阻尼器有：内置式高阻尼橡胶阻尼器（如图1.4）、内置式液压阻尼器、内置式径向阻尼器。图1.4内置式高阻尼橡胶阻尼器Fig.1.4Built-inhighdampingrubberdamper外置式阻尼器安装高度较高，对长索、超长索能起到很好的减振效果。其中，几种常见的阻尼器有：固定外置式阻尼器（如图1.5）、垂摆式外置阻尼器（如图1.6）。C.S.CAI[35]等提出了对于小垂度斜拉索上安装TMD的自由和强迫振动的线性理论，通过分离变量法推导出拉索-TMD系统的运动方程。王修勇等[36]根据最优控制原理，确定了斜拉索减振阻尼器优化参数的一种方法。国内外应用最广泛的减振措施就是在斜拉索的索锚一定距离处增设外置阻尼器。法国的Elorn桥利用固定外置式阻尼器来控制拉索的振动，并取得较好的减振效果。此外，在实际
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