模态间气动耦合效应对调谐质量阻尼器最优参数的影响

基于多模态耦合抖振理论,导出带有被动调谐质量阻尼器(TMD)的桥梁多模态耦合抖振系统运动微分方程,采用随机振动理论求解系统运动微分方程,并编制了桥梁多模态耦合抖振TMD控制和参数分析程序。以一座斜拉桥为算例,着重分析了模态间气动耦合效应对TMD最优参数和控制效率的影响。     

大跨结构的振动舒适度与TMD减振频域分析

将大跨结构的动力特性转化到广义坐标系并结合频率响应函数,计算有或无调谐质量阻尼器(TMD)的多阶模态结构在人行荷载的多阶谐波激振下的加速度反应谱.通过引入结构频率调整系数,能够预测结构实际频率与计算频率产生偏差的情况.利用有或无TMD的结构频响函数得到窄带激振下的TMD减振率,分析TMD频率比和阻尼比偏离最优解对TMD...     

被动TMD对大跨斜拉桥风致抖振的控制

本文根据调质阻尼器(TMD)的基本原理及R.H.Scanlan教授提出的大跨悬吊桥梁风致抖振的分析理论,导出了TMD用于控制桥梁弯扭抖振的理论公式,在此基础上,讨论了一些工程约束条件,给出了按照这一方法设计TMD的步骤。最后,以国内新建成的一座大跨斜拉桥为例,分析了TMD的参数对抖振控制效果的影响。     

斜拉桥风振减振基于H_2范数的ATMD和传感器配置优化

斜拉桥在风荷载作用下易出现多模态参与的大幅振动,宜采用主动式ATMD(active tuned mass damper)减振。针对斜拉桥风振减振设计中的ATMD及传感器的位置和数量配置问题,在建立风荷载作用下斜拉桥与ATMD组合系统模型的基础上,用模态坐标表示H2范数,提出包括外激励影响的分别针对作动器和传感器配置优化的H2范数指标,推导ATMD对结构的共振激振模型,考虑ATMD和加速度传感器的动力性能并对配置指标进行修正,建立能够以开环方式有效实现ATMD和加速度传感器配置的优化方法。以南京长江第三大桥的风振减振为例,定量分析ATMD和加速度传感器的优化位置和数量。结果表明,采用考虑外激励权重的H2范数指标,并结合考虑ATMD动力性能,能够有效实现针对结构多模态参与的风振减振的ATMD和加速度传感器的配置优化。     

湍流风速谱有效模态的POD分析法

大跨度桥梁和极端天气的出现,使得桥梁的抖振问题备受关注。然而抖振分析的最重要参数之一是风速谱,传统的抖振分析方法认为所有频率的风速会激发桥梁的抖振响应,针对此问题本文提出了基于本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition)方法对风速谱分解。以某斜拉桥为算例通过对风速谱的分解研究了其有效参与模态对桥梁抖振的贡献。研究发现并不是所有频率的风速谱会激发桥梁的抖振响应,其响应与结构的自振模态和风速谱的有效湍流参与系数有关。     

分布式TMD减振系统参数研究

调谐质量阻尼器TMD(Tuned Mass Damper)的主要缺点是对频率调谐或最优阻尼比的波动十分敏感。在实际应用中,TMD的频率调谐很难达到预期的最优状态,而且地震作用时结构的动力参数将产生摄动,TMD固有频率与结构受控频率的调谐漂移,导致TMD有效性明显降低。因此分布式TMD减振系统能更为广泛的应用于工程之中。通过振动力学中的迦辽金方法并运用计算机程序Matlab模拟和实际工程结合分析,对照各个不同参数的分布式TMD减振系统的减振效果,得出TMD个数、质量比和分布间隔等参数对整体减振效果的影响规律,从而对减振系统进行合理优化,为实际工程应用提供参考。     

改进遗传算法的结构调谐质量阻尼器风振控制的优化设计

为获得带调谐质量阻尼器(TMD)的建筑结构在随机风荷载作用下基于舒适度及动力可靠度的TMD装置的最优参数,在获得与舒适度相关的结构一阶模态加速度风振响应的解析解的基础上,根据随机过程极值理论,获得受控结构平均最大风振位移的解析解;然后,定义结构在设置TM,和不设置TMD的平均最大风振位移之比作为减振效果指标,并以之为优...     

斜拉桥索塔施工中的风致抖振影响及减振措施

详细阐述了抖振的定义,分析了抖振对于施工期斜拉桥自立索塔的影响以及抖振研究的三种基本方法,在此基础上,详细论述了目前针对施工阶段斜拉桥自立索塔的减振措施,以减少主塔顶端的抖振响应。     

TMD结构基于Davenport谱的随机风振响应的虚拟激励法

质量调制阻尼器(TMD)具有良好的抗风减振性能,本文研究了设置TMD的建筑结构基于Davenport风速谱下的风振系列响应的简明显示解.本文运用复模态法将考虑多振型的TMD结构系统解耦为一阶广义复模态的线性组合并获得了结构层绝对位移和层间位移的显示频域解;然后利用虚拟激励法获得了TMD结构系列响应绝对位移的功率谱的简明形式;最后,根据谱矩定义,获得了TMD结构风振系列响应方差和0-2阶谱矩及绝对加速度方差的数值解.算例验证了本文方法的正确性和分析精度的影响因素.     

某大跨度结构楼盖振动舒适度分析与控制

为分析与控制某大跨度结构楼盖振动舒适度,以某项目为案例,采用Midas/gen软件进行了有控结构(TMD)和无控结构的舒适度分析,并针对有控结构进行敏感参数分析。分析结果表明:该结构楼盖竖向刚度较小,人行激励下,楼板加速度响应较大,采用TMD减振技术后,楼板加速度响应得到有效降低,减振率最高达70.5%,平均减振率约为54.12%;结构频率的一半或者三分之一可能引起结构的多阶共振,分析设计时应进行重点关注;TMD的分散或集中布置对减振率的影响较小,为方便起吊和安装建议,适当分散布置。TMD频率与楼面竖向振动频率误差越大,相对减振率越小,为确保TMD充分发挥作用,建议TMD生产前应进行结构频率测试,结合测试结果进行TMD的设计和生产。     

三塔大跨斜拉桥风致响应研究

为研究三塔大跨斜拉桥的风致动力响应,文章以某三塔大跨斜拉桥为研究背景,首先通过节段模型风洞试验测量了主梁静力气动力参数,然后利用计算流体动力学软件FLUENT计算分析了桥塔关键截面静风气动力参数,并采用静力分析方法和Scanlan准定常气动力模型,对三塔大跨斜拉桥成桥状态的风致动力响应进行了计算分析。计算结果表明:在设计风速下,主梁静风竖向线位移较横桥向线位移大,抖振竖向线位移较横桥向线位移大,总响应以竖向为主,且静风响应较抖振响应大。研究结论可为三塔大跨斜拉桥的设计和优化提供一定的参考。     

拉索-TMD系统的参数化建模分析

针对TMD各参数对拉索减振的影响,提出拉索-TMD系统的减振模型.运用复模态方法分析得到系统自由振动阻尼特性的数学解析式,求得拉索-TMD系统的最优模态阻尼比近似解表达式,即得到TMD对拉索减振的具体影响参数,并以此为基础借助有限元软件,建立拉索-TMD系统模型.以TMD各参数为控制变量,通过外界正弦激励,记录拉索的时程数据曲线.通过对所得数据的分析得出TMD各参数变化对拉索阻尼比的影响规律.结果表明:TMD对拉索减振起到明显的作用.通过拉索-TMD系统的有限元模拟可以确定TMD各参数对系统减振的具体影响,得到的优化参数可以对工程中TMD优化设计提供指导.     

台风作用下超大跨度斜拉桥抖振响应现场实测研究

大跨度桥梁抖振响应的现场实测研究,对桥梁风工程的发展具有重要意义。2008年7月,"凤凰"台风突袭江苏,本文以遭受该台风袭击的世界第一大跨斜拉桥——苏通大桥为工程背景,综合利用现场实测风特性数据和该桥结构健康监测系统(SHMS)中加速度传感器实时采集的数据,采用频谱分析和统计方法对超大跨度斜拉桥的抖振响应进行了现场实测案例研究,主要研究内容包括桥址区的强风特性分析、主梁和拉索振动响应特性分析、振动与风速的关系、上下游拉索的振动特性对比以及斜拉索阻尼器的减振效果分析等。研究结果可用于验证现有抖振理论分析方法的可靠性,同时可为超大跨度斜拉桥的抗风设计提供参考。     

输电塔风振响应双调谐质量阻尼器优化控制研究~

建立加装双调谐质量阻尼器(DTMD)输电塔的多自由度模型和控制方程,推导了"输电塔-DTMD"系统的频响函数并采用频域法进行风振控制分析针对输电塔结构在全生命周期运行中会存在一定范围内的频率摄动问题,研究调谐质量阻尼器(TMD)和DTMD考虑结构频率摄动的优化目标及减振效果的鲁棒性。基于输电塔结构频率固定与摄动两种情况,提出"单频优化"和"宽频优化"两类优化目标,分别搜寻两类优化目标下的DTMD和TMD最优参数,并比较相应的减振效果鲁棒性。结果表明,当结构频率摄动时,基于宽频最优设计的DTMD减振效果表现出较强的鲁棒性,相比于单频目标下的TMD减振效果优势明显,其最小减振率可从13.9%提高到26.4%。因此基于宽频最优设计的DTMD,对输电塔结构全生命周期的风振控制具有更强的适用性。     

大跨度输煤栈桥TMD振动控制研究

本文利用Sap2000有限元软件,对某一大跨度输煤栈桥进行竖向调谐质量阻尼减振器(TMD)减振分析,阐述了TMD的减振原理及参数优化方法,确定了TMD位置、质量比及其数量。通过模态分析及谐响应分析,说明了对安装TMD后的结构进行动力特性复核是有必要的,对比安装TMD前后结构的谐响应分析及在机械设备振动下的弹性动力时程分析结果,说明了合理安装TMD能够有效减小输煤栈桥的共振反应。     

网壳-TMD风振控制分析

本文对 TMD在网壳结构风振控制中的应用作了较为系统的研究和探讨。文中给出了网壳- TMD风振控制系统的计算模型和计算方法。推导了网壳- TMD系统独立模态空间下的频率响应函数及系统的脉动增大系数平方矩阵的计算公式,提出了 TMD影响函数概念,并给出了显式表达公式,该函数可用于 TMD参数优化及模态污染分析。     

简谐激励下非线性黏滞阻尼调频质量阻尼器减振结构的稳态响应分析

对非线性黏滞阻尼在调频质量阻尼器(TMD)中的应用进行了研究。基于慢变参数法推导简谐激励下采用非线性黏滞阻尼调频质量阻尼器减振结构位移的稳态响应解析解,进而研究其优化参数求解公式。以主结构位移动力放大系数为目标,对线性和非线性黏滞阻尼TMD的减振效果进行了对比分析,结果表明:非线性黏滞阻尼TMD的减振效果要优于线性的,其最优阻尼比受到激励幅值的影响。     

某高耸结构TMD风振控制研究

针对某高耸结构进行了脉动风荷载模拟并分析了该结构风振响应的TMD控制。用Sap2000建立模型,根据顶点位移控制率进行TMD参数优选,结果表明最优参数TMD对该结构风振响应控制效果很好,为以后同类结构的设计积累了经验。     

大跨度桁架景观桥振动分析与减振设计

本文以某城市桁架桥主体结构为背景,通过设计TMD减振方案,使桥梁的振动满足相关规范设计要求。全文在桁架有限元模态计算结果基础上,加载调谐质量阻尼器(TMD)装置,并计算行人荷栽作用下结构的动力时程响应,最后对安装TMD装置的桥梁进行现场振动测试,通过对比减振前后桥梁的加速度响应结果,显示本工程安装TMD装置后桥梁的阻尼比提高10倍左右,振动峰值减小60%左右。证明采用TMD减振技术可以使桥梁满足人群激励下的舒适度要求,起到良好的减振效果。     

深圳京基金融中心横风向风振控制试验研究

在边界层风洞试验中应用气弹模型技术对深圳京基金融中心（KFT）进行风振控制试验,通过在KFT顶层设计安装悬臂式调谐质量阻尼器(TMD)对结构横风向风振响应进行控制,研究了不同TMD参数对控制效果的影响,并将试验结果和基于刚性模型的高频压力积分(HFPI)计算结果进行比较。结果表明：使用TMD能有效抑制KFT的风致振动响应,当TMD频率接近结构1阶自振频率时,减振效果最佳,且由于结构阻尼的存在,最佳TMD频率略小于结构自振频率;TMD阻尼比为3.86%和1.67%时,结构顶层加速度响应分别减小20%和15%,而TMD阻尼比不大于0.07%时则可能对结构风致振动响应的控制不起作用。