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。     

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     

高层钢结构建筑TMD风振舒适度控制设计

本文研究了ＴＭＤ－高层钢结构系统的风振舒适度控制设计方法。导出了受控高层钢结构的风振加速度设计计算公式。给出了受控高层钢结构脉动增大系数及有关ＴＭＤ系统参数实用设计表格。给出了高层结构－ＴＭＤ系统风振舒适度控制设计过程。算例表明ＴＭＤ对高层钢结构风振加速度的控制是十分有效的。     

用TMD控制电视塔的风振

一种有效的被动控制振动系统是用调谐质量阻尼装置(ＴｕｎｅｄＭａｓｓＤａｍｐｅｒ),简称ＴＭＤ,早在100年前的机电工程中就有应用,它的计算模型如图1所示的两自由度有阻尼动力吸振器。近20年来国内外学者借鉴它的理论和技术方法,并用多个小的ＴＭＤ代替一个大的ＴＭＤ理论,称多个调谐质量阻尼系统(ＭｕｌｔｉｐｌｅＴｕｎｅｄＭａｓｓＤａｍｐｅｒｓ),简称ＭＴＭＤ,用这种方法来控制特大或特高结构物的随机振动,如高耸电视塔(或观光塔)受风激励产生的随机振动,从测试振动信号及频谱分析可见,它的能量往往集中在一个频带上。把这个频带分成…     

悬吊TMD对高柔结构风振反应的半主动控制

通过南京电视塔这个工程实例，系统地介绍了悬吊ＴＭＤ（ＴｕｎｅｄＭａｓｓＤａｍｐｅｒ）对高柔结构脉动风振反应半主动控制的基本原理和设计计算方法。文中，在建立悬吊ＴＭＤ和结构受控响应运动方程的基础上，应用随机振动和等价线性化的方法得到了ＴＭＤ装置中环型质量ＭＴ，弹簧刚度ＫＴ和阻尼器参数ＣＴ的求取方法。同时，根据可调阻尼器所产生的半主动阻尼力应尽量接近最优主动控制力的原理，得到了可调阻尼器阀门阻尼系数的调整公式。依据上述结果，在设计了悬吊ＴＭＤ参数的基础上，对悬吊ＴＭＤ对南京电视塔的风振控制进行了计算机模拟。结果表明，悬吊ＴＭＤ对高柔电视塔风振反应的半主动控制有很好的效果，它使太空舱的风振加速度响应减小了３８％。     

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。     

用调质阻尼器控制桥梁颤振

本文建立了具有被动调质阻尼器（ＴＭＤ）的桥梁在边界层风场中的系统颤振运动方程，导出了系统的特征方程。根据霍维茨定理，求解颤振临界风速。以汕头海湾大桥为对象，分析了ＴＭＤ对提高颤振临界风速的有效性，及ＴＭＤ参数对控制效果的影响。     

TMD-高层钢结构系统风振舒适度控制设计方法

高层钢结构风振舒适度控制是结构设计的一项重要内容。舒适度主要判断标准是结构的加速度响应。本文研究了 Ｔ Ｍ Ｄ高层钢结构系统的风振舒适度控制设计方法,导出了 Ｔ Ｍ Ｄ高层钢结构系统的传递函数和减振系统 Ｄ Ｒ Ｆ的表达式,同时对 Ｄ Ｒ Ｆ 进行数值分析。最后给出了设计步骤、算例及结论。     

单片机实现DTMF拨号接收的软件设计

本文介绍了一种用单片机实现ＤＴＭＦ拨号接收的软件设计方法，重点研究了软件重码及去抖处理技术和软件算法的容错设计技术。应用该技术设计的程控调度机，实践证明，接收ＤＴＭＦ拨号准确可靠。     

高层钢结构抗风抗震控制若干问题探讨

综合了高层钢结构抗风抗震控制的发展。阐述了高层钢结构水平位移指标设计限值有待于进一步探讨。指出了现代控制技术对高层钢结构风振舒适度控制及外伸臂对框架－核心筒结构体系水平位移指标控制的实现。阐明了ＴＭＤ／ＴＬＤ及主动控制对高层钢结构抗风抗震控制的现实意义及发展。     

基于小波变换的苏通大桥非平稳抖振响应演变谱实测研究

台风风速具有较为明显的非平稳特征,使得非平稳风荷载作用下大跨斜拉桥的动力响应也势必表现出非平稳特性。为考察台风作用下大跨桥梁抖振响应的非平稳性,该文以苏通大桥为研究背景,采用基于小波变换的非平稳时间序列演变功率谱密度估计方法分析了该桥在“海葵”和“达维”台风期间的非平稳抖振响应。研究表明,苏通大桥主梁振动能量主要集中在若干特定频段内;由于台风风速存在非平稳性,主梁抖振响应也表现出一定程度的非平稳特征;基于小波变换的演变谱估计方法适用于开展实测结构响应的演变特性分析,可较好地弥补传统傅里叶方法用于非平稳分析的不足。研究结论可用于验证大跨度斜拉桥非平稳抖振分析理论的可靠性,同时可为大跨度斜拉桥的抗风设计提供参考。     

三塔斜拉桥抖振的耦合行为研究

三塔斜拉桥较为柔性,振动模态较为密集,对风更为敏感.以京沪高速铁路南京长江大桥为工程背景,基于多模态耦合振动分析理论,对三塔斜拉桥抖振的耦合性能进行了研究.分别采用多模态耦合抖振分析方法和非耦合的单模态SRSS(Square Root of Sum of Squares)方法对结构在设计风速下的抖振响应进行了分析,将两种分析方法所得抖振响应的均方根及功率谱密度函数进行比较.为明确模态间的耦合关系,进一步分析了结构抖振响应随参与分析模态数的变化情况.分析结果表明:三塔斜拉桥抖振响应存在明显的多模态耦合效应,模态间的耦合作用将增大结构的抖振响应.对于大跨度桥梁的精细化分析,抖振的耦合行为不容忽视.     

基于经验线性涡激力的桥梁涡激振动TMD控制

涡激振动是大跨度桥梁在低风速下容易发生的一种风致振动,是大跨度桥梁抗风设计中的重要环节。为了有效抑制桥梁的涡激振动,研究了TMD对桥梁涡激振动的控制。建立了桥梁与TMD组成的振动系统的运动方程,在复频率里对运动方程进行求解,推导了振动系统的频率响应函数,给出了TMD参数优化设计的方法。以一大跨度悬索桥为实例,对该悬索桥进行了1∶20的大节段模型涡激振动风洞试验,获取了桥梁的涡激振动气动参数,分析了TMD对桥梁涡激振动的控制。TMD参数优化结果表明：质量比越大,控制率越高,但工程中应综合经济性等因素考虑合适的质量比;TMD质量比一定时,TMD与桥梁的频率比趋近于1附近,相位差趋近于π/2附近,控制率较高;当桥梁主梁高度对TMD行程有限制时,涡振控制效果将受到影响,利用TMD进行桥梁涡激振动控制需结合TMD的行程来综合考虑参数的优化取值;就本桥而言,当按质量比为1%设计TMD最优参数时,在整个涡振区风速范围内,桥梁的涡激振动都得到了有效的抑制。     

斜风作用下大跨度斜拉桥双悬臂状态抖振性能

通过气弹模型风洞试验对斜风作用下湛江海湾大桥施工阶段最长双悬臂状态的抖振性能进行了研究,结果显示:对于大跨度斜拉桥梁抖振响应法向风不一定是最不利的情况;抖振响应随风偏角呈非单调变化,最大值可能在0°~15°风偏角范围内发生;抖振响应随风速的增加近似地按两次曲线增加,并且基本固有模态对抖振响应的贡献占到了主要成份;最长双悬臂状态塔顶纵向抖振响应显著地大于裸塔塔顶纵向抖振响应,而两者随风偏角的变化形态也互不相同.试验和分析结果的比较表明,只要解决好诸如气动导纳等气动参数的取值问题,可以对大跨度桥梁抖振响应作出合理的理论预测.     

响应谱MC模拟的桥梁抖振首次超越研究

在桥梁耦合抖振谱分析的基础上,采用谐波合成技术,依据Monte Carlo思想大量模拟位移谱时程,由此便可以方便、快捷地计算桥梁抖振响应首次超越失效概率,克服传统Monte Carlo方法时域内再现桥梁抖振首次超越小失效概率事件效率偏低的问题。采用江阴长江大桥和上海杨浦大桥作为算例,比较了抖振首次超越响应谱Monte Carlo模拟结果与目前广泛使用的基于Poisson、Poisson包络、Markov过程三种假定的近似解析算法结果差异,表明由于考虑大气紊流环境下桥梁抖振背景分量,在较高阈值情况下,近似解析算法不再适用,而本文方法具有更高的精度。     

斜拉桥结构基于模态分析的减震控制研究

本文提出基于模态分析的线性二次最优减震控制算法和基于模态分析的滑动状态减震控制算法,并将这两种算法应用于斜拉桥结构的减震控制中。通过仿真控制研究表明这两种算法对大跨度斜拉桥结构的减震控制是可行的有效的。但就本文算例而言,基于模态分析的滑动状态减震控制比线性二次最优控制用较少的外部能量就可达到较好的控制效果。     

基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应预测

传统大跨度桥梁抖振响应计算是基于颤抖振理论,并借助节段模型测压或测力试验进行,目前鲜有通过节段模型测振试验实现桥梁抖振响应预测的报道。基于抖振分析理论推导了考虑三维效应的两波数抖振力,并根据综合传递函数的概念提出了基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应预测方法。以某流线型箱梁悬索桥为例,通过节段模型及全桥气弹模型试验研究了该预测方法的精度及可行性。结果表明:结构展宽比对综合传递函数识别精度存在影响,展宽比越大,识别精度越高。即使在湍流积分尺度并未远大于结构宽度的前提下,增大模型展宽比可有效减弱三维效应的影响。基于节段模型测振试验识别综合传递函数的方法可用于大跨度桥梁抖振响应的预测,该方法预测结果偏于保守。     

大跨度斜拉桥气弹模型对结构静风响应的反应能力的数值研究

通过有限元方法探讨了全桥气动弹性模型主梁轴向刚度失真和主梁初内力失真的问题,以及它们对大跨度斜拉桥风致静力响应的反应能力。分析发现,两个失真因素均会较明显地导致实际结构的风致静力响应被低估,但两者对试验结果准确性的影响趋势可能相反而相互抵消。当两个失真因素同时作用时,风洞试验会低估实际结构主梁竖向风致静力位移10%左右,主梁侧向和扭转风致静力位移3%左右。由于斜拉桥风致静力失稳现象主要表现为主梁扭转发散,基于全桥气动弹性模型的风洞试验对大跨度斜拉桥风致静力响应的模拟结果在可接受的精度范围之内。     

A Comparative Assessment of Aerodynamic Models for Buffeting and Flutter of Long-Span Bridges

Wind-induced vibrations commonly represent the leading criterion in the design of long-span bridges. The aerodynamic forces in bridge aerodynamics are mainly based on the quasi-steady and linear unsteady theory. This paper aims to investigate different formulations of self-excited and buffeting forces in the time domain by comparing the dynamic response of a multi-span cable-stayed bridge during the critical erection condition. The bridge is selected to represent a typical reference object with a bluff concrete box girder for large river crossings. The models are viewed from a perspective of model complexity, comparing the influence of the aerodynamic properties implied in the aerodynamic models, such as aerodynamic damping and stiffness, fluid memory in the buffeting and self-excited forces, aerodynamic nonlinearity, and aerodynamic coupling on the bridge response. The selected models are studied for a wind-speed range that is typical for the construction stage for two levels of turbulence intensity. Furthermore, a simplified method for the computation of buffeting forces including the aerodynamic admittance is presented, in which rational approximation is avoided. The critical flutter velocities are also compared for the selected models under laminar flow.     

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。