TMD和ATMD组合系统对施工状态斜拉桥的风振减振研究

该文研究分布式TMD（tuned mass dampers）和ATMD（active tuned mass dampers）对斜拉桥抖振响应竖向减振的优化设计和减振效果,采用H∞控制理论设计分布式TMD和ATMD,并通过对竖向减振效果的评价实现控制方案优化。以处于施工状态的南京长江三桥为例,考虑自激力对气动刚度和阻尼的...     

高层建筑风振控制ATMD的完整反馈方法

本文对以最小化顶层位移方差为设计目标,在频域内进行增益优化的两种ＡＴＭＤ完整反馈设计方法进行了对比分析。针对受Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ谱风激励作用的ＳＤＯＦ结构情形,对一超高层建筑进行数值分析以量化和评价控制性能。分析表明,完整反馈控制Ⅱ总体性能优于完整反馈控制Ⅰ,所设计的ＡＴＭＤ能更有效地抑制高层建筑的风振响应。此外,完整反馈控制Ⅱ具有明确的物理意义和灵活的形式,便于针对不同的激励和响应状况设计变增益控制,提高控制效率及满足控制力和行程的实际限制。     

用于杨浦大桥抖振控制的MTMD研究

研究了利用多重调谐质量阻尼器（ＭＴＭＤ）系统控制杨浦大桥抖振的基本方法。提出了分析ＭＴＭＤ系统频率特性的方法和一种新的杠杆式ＴＭＤ结构形式。研究表明ＭＴＭＤ系统的控制效率与它的中心频率比和频率带宽比有很大关系。杠杆式ＴＭＤ与传统ＴＭＤ相比，对安装的净空要求较低。设计了分别对应不同质量比的七种ＭＴＭＤ系统。根据需要的控制效率和许可的预算，可任意选取一组用于对杨浦大桥的抖振控制     

用于斜拉桥抖振控制的多重调质阻尼器性能研究

多重调质阻尼器(MTMD)控制技术是近年来兴起的一种有效的被动控制方法.MTMD克服了过去常采用的STMD(单调质阻尼器)在结构频率发生漂移时控制效果不稳定的缺点,在工程上具有良好的应用前景.本文通过对杨浦大桥抖振在MTMD控制下的计算,着重分析了考虑背景响应的情况,对MTMD的各个参数分别进行了研究,得出了一些在MTMD设计和评价中有益的结论.     

大跨斜拉桥的侧向弯曲抖振及其控制

采用被动控制的传递函数算法，分析了被动调质阻尼器（ＴＭＤ）对长大跨径斜拉桥在悬臂施工和运营状态下的侧向弯曲抖振的控制效率；定义了有效控制域；给出了ＴＭＤ参数的计算公式。分析表明：被动ＴＭＤ对侧向弯曲抖振是一种有效的机械控制手段。     

多塔斜拉桥风致抖振响应的粘滞阻尼器控制研究

以六塔斜拉桥型的嘉绍大桥为工程背景,基于ANSYS瞬态动力学分析功能进行了嘉绍大桥风致抖振响应的非线性时域分析,在此基础上研究了采用粘滞阻尼器的多塔斜拉桥结构减振控制效果。研究结果表明：1) 多塔斜拉桥主梁和桥塔风振控制存在最大减振率,阻尼指数α愈小,最大减振率对应的阻尼系数c也愈小;2) 嘉绍大桥主梁跨中处设置刚性铰使主梁横桥向抖振响应显著增大,设置粘滞阻尼器后主梁中跨横向位移的最大减振率达到近50%;3) 嘉绍大桥采用次边塔与主梁固结的部分约束体系,使得次边塔的塔底内力明显大于其余塔的塔底内力,设置粘滞阻尼器后次边塔塔底内力的最大减振率达到近55%;4) 设置粘滞阻尼器使得多塔斜拉桥各塔和各梁跨的风振响应幅值趋于一致。因此,对于抖振响应相对较小的塔和梁跨其减振效果相对较小。     

斜拉桥主梁振动对拉索阻尼器减振效果影响的试验研究

采用拉索索端阻尼器是大跨度斜拉桥拉索减振的主要措施之一.设计了索、梁和阻尼器组合系统的简化力学模型,研究了组合系统在具备不同力学特性时,主梁振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响.分析结果表明,主粱振动降低了拉索附加阻尼器的减振效果;在大跨度斜拉桥拉索的减振设计中,尤其是对于有可能产生索、梁耦合大幅振动的拉索必须考虑主梁参与振动的影响.     

基于刚度-阻尼器ATMD模型的性能评价

提出了基于刚度-阻尼器主动调谐质量阻尼器(SD-ATMD)新模型。利用导出的SD-ATMD-结构系统的传递函数，建立了SD-ATMD-结构系统的动力放大系数。于是SD-ATMD的最优参数与有效性的评价准则可定义为设置SD-ATMD结构最大动力放大系数中最小值的最小化。而SD-ATMD冲程的评价准则定义为SD-ATMD动力放大系数的最大值。基于上述两个评价准则，研究了刚度比(R)对SD-ATMD性能(最优参数、有效性和冲程)的影响。为比较，同时考虑了传统的ATMD(即R=0．0的SD-ATMD)的数值结果。。     

斜拉桥主梁振动对拉索阻尼器减振效果的影响分析

采用拉索索端阻尼器是大跨度斜拉桥拉索减振的主要措施之一。现有拉索阻尼器设计理论均假定索的两端为固结;然而,随着斜拉桥跨度的增大,桥梁结构整体刚度下降,主梁振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响成为大跨度斜拉桥拉索减振设计需要考虑的问题。该文建立了索、梁和阻尼器组合系统的简化理论模型,并对其进行了复模态分析。以跨径分别为400m、650m和1km的3座斜拉桥主跨最长索为算例,分析了主梁振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响,指出了现有阻尼器设计理论的不足。分析结果表明:主梁振动降低了拉索附加阻尼器的减振效果;在大跨度斜拉桥拉索的减振设计中,必须考虑主梁参与振动的影响。     

地震作用下不规则建筑ATMD控制的动力特性研究

主要研究地震作用下不规则建筑主动调谐质量阻尼器（ATMD）控制的动力特性。定义ATMD的最优参数准则为：设置ATMD不规则建筑的最大平动和扭转角位移动力放大系数最小值的最小化。评价ATMD有效性的准则定义为：设置ATMD不规则建筑最大位移动力放大系数最小值的最小化与未设置ATMD不规则建筑的最大位移动力放大系数之比。基于定义的准则，研究了不规则建筑的标准化偏心系数（NER）和扭转对侧向频率比（TTFR）对ATMD控制不规则建筑位移响应时的最优参数和有效性的影响。     

大跨度斜拉桥颤振主动控制研究

对受气动荷载作用的大跨度斜拉桥进行分析,对安装主动质量阻尼器（ＡＭＤ）的斜拉桥建立了全桥的三维运动方程,采用实模态对运动方程进行降阶,并根据最优控制理论,对ＡＭＤ用于大跨度斜拉桥的颤振实施主动控制进行了理论研究,推导了ＡＭＤ用于控制斜拉桥颤振的理论公式,并编写了相应的计算程序。最后,以一座斜拉桥为例,分析了ＡＭＤ对颤振的主动控制效果。     

跨声速风洞测力模型的降阶及[H∞]减振控制

在风洞测力试验中,尾部支撑是一种广泛采用的模型安装方式。以该方式安装的风洞测力模型中,总体呈现低刚度特性。在试验进入大攻角状态时,低频气流脉动压力极易引起模型低频大幅俯仰振动,导致测试精度降低,甚至以疲劳方式破坏试验设备。针对一种采用尾部支撑方式的跨声速风洞测力模型,建立其有限元模型,结合模态截断及平衡降阶两种方法,对高维有限元模型进行降阶;基于低维的降阶模型及柔性结构的特点,采用简化的混合灵敏度优化方法,实现对测试中模型低频俯仰振动的主动抑制。仿真分析表明该主动减振方案有效且易于实现,对于大型复杂结构具有重要的实用价值。     

用于斜拉抖振控制的多重调质阻尼器性能研究

多重调质阻尼器控制技术是近年来兴起的一种有效的被动控制方法。ＭＴＭＤ克服了过去常采用的ＳＴＭＤ在结构频率发生漂移时控制效果不稳定的缺点，在工程上具有良好的应用前景。本文通过对杨浦大桥抖振在ＭＴＭＤ控制下的计算，着重分析了考虑背景响应的情况，对ＭＴＭＤ的各个参数分别进行了研究，得出了一些在ＭＴＭＤ设计和评价中有益的结论。     

大跨度斜拉桥颤振被动控制的研究

本文研究了利用调频质量阻尼器（ＴＭＤ）进行斜拉桥颤振的被动控制，提出了用ＴＭＤ提高斜拉桥颤振临界风速的分析理论，建立了受ＴＭＤ控制的在气动荷载作用下的斜拉桥的三维运动方程及ＴＭＤ的运动方程，引入状态空间向量，求解了受控斜拉桥的颤振临界风速。计算结果表明，ＴＭＤ可以提高斜拉桥的颤振临界风速。     

多重滚动碰撞式调谐质量阻尼器及其减振性能研究

在以往滚动碰撞式调谐质量阻尼器（PTRMD）的研究基础上,提出了一种能分散布设在空腔楼板预制腔体内的多重滚动碰撞式调谐质量阻尼装置（MPTRMD）。该方式隐藏了控制装置,不额外占用建筑的使用空间,不影响结构的布置和使用功能,且布置灵活,可根据优化情况在结构平面和高度方向上按需设置。同时,该装置将振子质量分散到多个阻尼器,使其在不影响减振性能的情况下做到控制装置小型化,从而对有大附加质量需求的质量阻尼器在技术上提供了可能。推导了设有该装置的受控系统动力学方程,并对其减振性能进行了研究。结果表明,所提多重滚动碰撞式调谐质量阻尼装置在不同布置方式下均能有效减小结构的动力响应,具有很强的耗能能力。对于阻尼器拆分数量的分析表明,将PTRMD的振子拆分后,在开始个数不多时阻尼器的控制效果快速提升,但随着数量进一步增多,达到一定程度后,其提升能力趋缓并出现下降趋势,存有一个最优区间。     

施工中大桥桥塔的TMD减振研究

施工中大桥桥塔的风致振动对施工具有很大的危害,采用调谐质量阻尼器(TMD)对其进行减振。首先,通过一个二自由度的振动模型来阐述TMD装置的工作原理,并导出了TMD参数和外激励频率与减振效果的之间的关系。然后,在讨论大桥桥塔结构按一阶模态向一个单自由度系统的等效简化问题中,提出了一种基于固有频率的等效质量简便算法。最后,结合崖门大桥的桥塔施工进行实例TMD减振分析, 实测结果表明TMD的减振效果非常好但其设计过程也很复杂。     

MR阻尼器在风雨激振的斜拉索中的减振应用

在考虑拉索垂度等条件下建立了拉索的风雨激振空间力学模型。在假设水线简谐运动,其频率和拉索一阶频率相等的条件下,得到了拉索在不加阻尼器的情况下距顶端1/2处和3/4处的面内、面外位移响应以及它们的幅频曲线,从而得出拉索主要是以单模态振动,且面内振动是安全的主要威胁。选用一对MR阻尼器对斜拉索进行减振,研究了模态阻尼比和阻尼器安装位置以及电压的关系,得到了拉索振动平稳后的位移响应。结果表明模态阻尼比存在最优电压值,而当阻尼器安装位置较高时,具有较好的减振效果。     

地震作用下偏心结构最优ATMD控制的冲程评价

评价了偏心结构主动调谐质量阻尼器（ATMD）减震时的冲程。基于建立的地震地面运动模型下偏心结构动力方程及其状态空间方程，ATMD最优参数的评价准则定义为设置ATMD结构的最大位移动力放大系数的最小值的最小化。ATMD有效性评价准则定义为设置ATMD结构的最大位移动力放大系数的最小值的最小化与未设置ATMD结构的最大位移动力放大系数之比。ATMD冲程的评价准则定义为：ATMD相对位移的最大位移动力放大系数。使用定义的评价准则，首先获得ATMD的最优参数，进而评价ATMD的冲程。     

磁流变式调谐液柱阻尼器对结构风致抖振控制研究

磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)是由调谐液柱阻尼器(TLCD)和磁流变液阻尼器(MRD)组成的新型半主动控制装置.建立了含有半主动控制力项的MR-TLCD力学模型以及MR-TLCD与单自由结构耦合运动方程,等效线性化处理了MR-TLCD力学方程中的非线性阻尼项.采用谱分析方法研究了MR-TLCD对单自由结构风致抖振情况下控制效果.研究结果表明,在质量比和频率比一定的情况下,MR-TLCD能够通过只改变外接电源进而改变MR-TLCD阻尼力即可实现良好的优化减振性能.且加速度控制效果优于位移控制效果.     

大跨越输电塔-线体系风振控制研究

大跨越输电塔是一种高耸柔性结构,对动荷载,尤其是风荷载比较敏感,易产生较大的动力响应。对大跨越输电塔进行振动控制研究已成为电力工程与土木工程界的一个重要研究课题,既有其重要的理论意义,又有其重要的经济价值。该文以我国"十一五"期间的重大工程之一,特高压项目晋东南-南阳-荆门1000kV汉江大跨越输电线路工程为研究背景。介绍了橡胶铅芯阻尼器在输电塔-线体系风振控制中的应用;风速场的数值模拟;不同风向角动风作用下的风振控制效果研究。并通过对钢管的轴向变形、纯刚度的影响、静风荷载的响应和输电塔可靠度的研究,验证了阻尼器的控制效果。通过对五种风向角动风作用下塔身位移、主材内力的分析计算表明:所设计的控制方案在不同风向角作用下都能达到很好的减振效果,为将来类似的工程应用提供了参考。