结合工程实例的大跨度人行桥减振设计与研究

本文针对大跨人行桥在行人激励下发生大幅度振动及行走舒适性不足的问题,分析研究了提高人行桥的自振频率和安装调频质量阻尼器（TMD）等措施来抑制振动的方法。以四川省绵阳会客厅一号桥为例,计算分析其动力特性以及在行人激励下的动力响应,根据计算结果提出设置连杆与安装TMD的减振措施。     

空间曲梁单边悬索桥的振动舒适性评估及减振设计

以上海国际旅游度假区空间曲梁单边悬索桥西桥为例,介绍了人行桥人致激励振动分析的一般过程。阐述了人致激励的原理以及人行荷载的简化数学模型,并且给出了人行桥舒适性评价指标。利用有限元软件,模拟了人群在随机步行状态下对人行桥的人致激励作用,最后根据人行桥舒适性评估结果,提出安装调频质量阻尼器对该桥进行振动控制。计算结果表明,该人行桥经过减振设计之后将不会出现超过人行舒适性的人致振动。     

TMD减振系统在大跨人行桥中的应用

大跨钢结构人行桥在人行荷载作用下容易产生过大的振动使行人产生不舒适感,而采用具有减振效果明显、施工简单等优点的调频质量阻尼器进行减振则是一种切实可行的方法。因此,以国内某大跨钢结构人行桥为研究对象,阐述了在步行荷载作用下的桥梁动力设计及减振设计方法。该桥的TMD减振系统的应用可为类似工程的减振设计提供参考。     

某超高层建筑结构风致混合减振控制研究

为改善某高度为450 m的超高层建筑结构的风振舒适性,基于线性滤波法模拟研究了该结构顺风向和横风向脉动风荷载时程,采用非线性黏滞阻尼器和调频质量阻尼器相结合的混合减振技术对其开展了风致振动控制研究。结果表明,线性滤波法能够用于模拟超高层结构的脉动风荷载时程,模拟功率谱函数与目标功率谱具有良好的吻合性;混合减振技术不仅有效降低了该超高层建筑结构的风致振动反应,大量耗散风振输入能量,改善结构风振舒适度,而且充分利用结构自身资源设计了调频质量阻尼减振装置,既节省空间,又在一定程度上提高了结构的经济性。     

人群激励下梁式人行桥振动控制和MTMD优化设计

通过对人群荷载的频谱分析,说明当人行桥的自振频率位于人群的激振频率范围内时,人行桥将产生共振。因而,对于此类人行桥,需要安装调谐质量阻尼器(TMD)对其进行减振控制。通过人群荷载功率谱密度分布求得人行桥的均方根加速度,然后将其作为目标函数提出了多重调谐质量阻尼器(MTMD)阻尼比和频率比任意分布的优化表达式,并采用遗传算法求解该问题。人群激励下人行桥的振动分析表明,人-桥共振时采用MTMD将比单个TMD具有更高的减振效率,通过保持MTMD中心频率不变而适当等比例扩大最优频率比可以有效提高人-桥-MTMD系统减振效率的鲁棒性。计算同时表明,MTMD的相对运动位移较小,完全可以满足人行桥对安装空间的要求。     

人行天桥动力特性参数时变性分析及其TMD减振控制

人行天桥动力特性是影响桥上行人舒适度的主要因素。针对随机人群行走对人行天桥模态阻尼比和模态频率的影响,考虑人-人相互作用的行人步态主被动调整策略,基于考虑行人同步率的随机人群集中模型,推导了随机人群-人行天桥-TMD系统的耦合动力方程,分析了人行天桥动力特性参数时变规律,提出了基于人行天桥动力特性参数时变的TMD减振设计方法。结果表明:考虑人-人相互作用时,在随机人群行走下,人行天桥一阶瞬时阻尼比随人群密度的增大而大幅提高,提高的幅度与人行天桥基频和模态质量呈正相关;在随机人群行走下,人行天桥一阶瞬时频率随人群密度的增大而不断下降,降低的幅度与人行天桥基频呈负相关。基于人行天桥动力特性参数时变的减振设计方法能有效地减小单人定频行走、单人随机行走和随机人群行走下结构的竖向振动响应,其中0.6人/m²随机人群行走工况下,人行桥竖向振动加速度减振率达到72%。     

某拱索支撑人行桥人致振动响应分析及控制

随着人行天桥逐渐向大跨度、轻柔化和桥型新颖别致的方向发展,由此引发的人致振动的问题日益突出。以某拱索支撑人行桥为研究对象,建立空间有限元模型研究其动力特性;选取IABSE推荐的人行荷载模型,考虑非活动人群的质量,采用时程分析法对该桥进行人致振动作用下舒适度的分析;根据Den Hartog提出的不考虑主结构阻尼的最佳阻尼器参数表达式得到阻尼器的设计参数,并在人行桥合适的部位设置调谐质量阻尼器(TMD)进行振动控制。结果表明:该人行桥具有明显的竖向振型,且该振型的频率与人行步频十分接近;采用TMD进行振动控制后,共振激励作用下的竖向加速度减小80%~90%,并且满足规范中对人行桥舒适度的要求;在考虑非活动人群质量的影响后,TMD的减振效果更好。     

大跨钢箱梁人行桥振动响应分析与MTMD减振控制

人行桥的自振频率与行人步频接近时,容易发生人桥共振,本文以一频率处于行人步频范围内的大跨钢箱梁人行桥为例,考虑了随机行走、结伴行走和跳跃等11种荷载工况,研究了各工况人行荷载激励下人行桥的竖向振动响应,并针对不满足舒适度要求的工况,采用多调谐质量阻尼器(multiple tuned mass damper简称MTMD)对人行桥进行减振控制。结果表明,人行桥在无控状况下产生了较大的振动响应,其竖向加速度超过舒适度限值要求,而当在人行桥加装MTMD系统后,其振动响应大幅降低,减振效果达到70%以上,实现了人行桥在人行荷载激励下的舒适度控制要求。     

输电塔-线体系风雨致振控制研究

为了研究风雨作用下被动减振装置对输电塔-线体系的控制效果,基于调谐质量阻尼器原理,设计了双向调频减振装置。利用有限元软件SAP 2000建立了输电塔-线体系有限元模型;通过线性滤波法模拟了脉动风速时程;根据降雨形成特征和雨滴谱与强降雨的关系,运用力学平衡和动量定理,得到了雨荷载;根据风雨荷载的组合原则,得到了风雨荷载的时程曲线。运用非线性动力时程分析方法,验证了该双向调频阻尼装置的有效性。     

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。     

大跨度天桥调谐质量减振器安装调试研究

调谐质量减振器(TMD)减振控制国内目前在人行桥结构中得到应用,其减振情况较好,但是由于设计计算参数与实际桥梁状况有差异,并且安装复杂,限制调频质量减振器应用,发挥调频质量减振器的最大效果具有很强的工程实用价值和意义。首先对相应项目进行动力分析及调谐质量减振方案的理论分析,在此基础上安装调谐质量减振器并进行了现场振动测试和调试,取得了较好效果。     

某大跨度登机桥人致振动减振研究

针对某钢结构登机桥的人致振动减振控制,采用结构减振控制理论,选取调频质量阻尼器(TMD)对结构进行人群荷载作用下的振动控制与舒适度设计。采用有限元分析软件MIDAS/Gen建立结构三维分析模型,对多种人群荷载工况输入下减振前后楼盖结构的动力响应进行时程分析;对大跨度楼盖动力特性与安装TMD前后的人群荷载下最大加速度响应进行现场振动测试,对减振前后结构的实测加速度响应进行对比分析。结果表明,采用TMD减振方案并根据实测结构动力特性调整其刚度可以使结构满足人群荷载作用下的舒适度要求,TMD起到了良好的减振效果。     

超高层建筑风振控制方案的对比分析

以天津某超高层结构的风振控制为研究对象,分析了风荷载的动力特性。针对该工程的自身特点提出了设置粘滞阻尼器(A)、设置双向调频质量阻尼器(B)、设置粘滞阻尼器和双向调频质量阻尼器(C)的三种减振控制方案,采用具有三维空间相关性的自回归过滤技术,进行了不同控制方案下的风振控制动力分析,对比分析了不同方案下的控制效果。结果表明:在特定的加强层处设置粘滞阻尼器及在顶层设置调谐质量阻尼设备均能够耗散风振作用输入能量的30%以上,进而有效衰减结构的风致振动响应,保证主体结构的正常使用工作状态。依据分析结果对超高层结构体系风振控制的分析与设计提出了建议。     

人行桥人致振动及TMD减振性能分析

随着钢结构人行桥的建设和发展,该类型桥梁的振动及人行舒适性问题也愈来愈突出。笔者结合国内外人行桥设计规范,利用有限元分析软件,对某大跨径人行廊桥进行了人致振动时程模拟分析,并根据该廊桥的最大加速度响应时程曲线及模态分析结果,设置了相应的TMD减振系统,进行了减振效果分析和舒适度评价,表明TMD减振系统对人行桥具有较好的减振效果,对类似桥梁减振设计具有一定的借鉴意义。     

高层结构调谐质量阻尼器动力测试与评价研究进展及工程实践

通过调谐质量阻尼器控制结构动力响应，改善高层建筑使用舒适度和服务功能品质，提升高层结构安全性能，已成为防灾减灾技术发展的重要趋势之一。考虑真实高层结构的复杂性与不确定性，对高层结构及其调谐质量阻尼器进行现场动力测试成为评价其减振/减震效果和结构性能评价的重要手段。基于已有的工程研究与实践，系统梳理国内外高层建筑采用调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)减振技术的应用现状，归纳国内外现有高层结构TMD动力激振试验类型及其监测物理量。利用“高层结构、调谐质量阻尼器”耦合系统动力模型，提出结构动力性能评价指标体系。同时展示了工程实例的TMD自由衰减试验与风振控制、主动质量阻尼器(active mass damper, AMD)固定频率与变频率强迫振动试验的典型动力评价结果。已有动力测试与评价结果表明，调谐质量阻尼器减振控制是一类有效且可靠的高层结构防灾减灾技术，TMD及AMD均具备优异的减振控制效果。     

某人行桥舒适性与减振措施分析

文章以某大跨度人行桥为背景,通过理论分析和有限元模拟,对桥梁在行人激励下的动力响应及行人舒适性进行评价,依据评价结果提出减振方案。     

基于TMD减振技术的景观桥人致振动控制研究

人行桥的舒适度现已成为景观类桥梁设计的一个重要指标。本文以国内某景区内的人行景观桥工程为例,采用Midas civil有限元分析软件建立三维有限元模型,分析了该桥的结构动力特性及人致振动响应。人致振动加速度时程响应结果表明该桥的舒适度未能满足设计和规范的要求。因此,提出了采用电涡流调谐质量阻尼器(TMD)的减振设计方案,并通过实际工程中评估了减振效果,证实方案的可行性     

大跨胶合木拱桥人致振动及其优化控制

现代胶合木结构人行桥因轻质高强材料的使用而变得轻柔和低阻尼化，无论采取何种结构形式其基频均难以避开步行频率范围，桥梁将产生共振。为研究木结构人行桥的人致振动特性，舒适度评价和减振优化控制方法，进行了一座大尺寸胶合木拱桥模型的人致振动试验和ANSYS有限元仿真分析。分析结果很好地预测了多重调谐质量阻尼器(MTMD)的减振效率，与试验测试结果吻合良好，验证了该方法的可靠性和实用性，可以应用于木结构人行桥的振动优化控制。研究表明：空载时竖向基频小于3Hz、满载时(2人/m2)横向基频小于1.2Hz的木结构人行桥，需要分别检算其在单人和人群共振荷载作用下的竖向和横向加速度峰值是否小于舒适度容许值；采用固定位置集中加载(原地踏步)代替行人移动作用对人行桥激振，既能简化求解过程，又使结果略偏安全；MTMD在其参数经遗传算法优化后可以将木结构人行桥在共振频率附近较窄频带内的动力响应控制在容许范围内。     

铝合金人行桥振动舒适性研究

人行天桥在人群荷载下会发生竖向和横向振动,从而影响人行走的舒适性。铝合金人行天桥的质量特点和动力特性不同于钢结构和混凝土结构桥梁,铝合金人行桥的振动舒适性有待进一步研究。本文通过实地考察测定了五组不同工况的人行荷载,利用Monte Carlo法抽样产生随机人行荷载样本,通过有限元软件建立铝合金人行天桥三维模型并计算了不同工况下的加速度响应。最后用概率统计的方法对铝合金人行天桥的舒适性进行了评价,给出了振幅过大致使行人不舒适的概率。     

MTMD对铁路钢桁梁桥减振研究

调频质量阻尼器（TMD）是把一个较小的振动系统安装在需要减振的结构上来吸收主结构控制振型的振动能量,从而达到抑制主结构的振动。调频质量阻尼器原理简单,应用广泛,在建筑和机械减振上已经有了很多成功利用的例子,但是在钢桁梁桥减振的应用几乎没有。本文将就阻尼器在铁路钢桁梁桥减振上的应用作一些研究。