钢结构登机桥的竖向TMD减振控制

当钢结构登机桥跨度较大时,其竖向自振频率接近人行走或者跑动的频率,容易产生共振;此时,竖向加速度将超过人体舒适度极限,给登机者心理上造成恐慌。采用调谐质量阻尼器(TMD)来达到减少登机桥的竖向振动反应将是一个很好的办法。本文简单介绍了行人载荷模型,并结合一座40m跨钢结构登机桥实例,采用SAP2000有限元软件进行了竖向TMD减振控制计算;采用TMD后,登机桥的最大加速度大幅减小,满足了舒适度的要求。结果表明,TMD是钢结构登机桥竖向舒适度控制的有效手段,望其能对今后类似工程提供参考。     

电涡流TMD应用于登机桥人致振动控制的研究

登机桥在高密度人群的步行力作用下,可能产生较大的振动,从而引起行人的不舒适,甚至引发人群恐慌。文章根据南宁吴圩国际机场新航站楼登机桥采用电涡流TMD控制其竖向振动、提高整体结构的阻尼以及降低结构在人群激励下的加速度响应,进行理论分析以及试验研究。     

崇启大桥主桥钢箱梁TMD系统设计参数计算研究

崇启大桥主桥为六跨双幅钢箱连续梁桥,其跨径布置为:102m+4×185m+102m=944m。风洞试验识别出大桥有发生竖向涡激振动的可能,为制止运营期可能发生的涡激振动,对比主动控制和被动控制技术方案,综合比选采用TMD(Tuned Mass Damper,调谐质量阻尼器)制振措施。计算主桥动力特性并进行实桥风洞试验,对试验结果进行频谱分析后确定一阶竖向反对称是涡激振动的主振型,基于该振型特点初步确定TMD布置位置。根据理论和数值计算初步确定了TMD频率、质量、阻尼比、行程等参数,利用谐响应和时程两种方法对TMD减振效果进行设计验证,指出低频TMD设计的主要难点和解决思路;为指导TMD安装施工,进行频率、质量、阻尼比的参数敏感性分析,明确TMD主要设计参数安装容许偏差,提出安装完成后验收指标。崇启大桥是国内首座采用TMD控制涡激振动的特大型桥梁,研究对类似结构的风致涡激振动控制积累了工程经验,对TMD设计、检验评定、制造验收等相关规范的编制具有一定的参考价值。     

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。     

大跨斜拉桥在移动荷载作用下的振动控制

多重调质阻尼器(MTMD)是由多个具有不同频率、不同质量或不同阻尼的调质阻尼器构成的动力吸振器群,被广泛应用于结构的被动控制中。采用频域分析方法考虑TMD在多自由度结构中的布置,推演了具有MTMD多自由度结构振动控制振型广义坐标的频率响应方程,以一座大跨斜拉桥为例,针对结构振动的控制振型,进行了MTMD参数分析,并研究了MTMD控制下斜拉桥在移动荷载作用下的竖向振动,计算结果表明,在随机不平顺桥面条件下,MTMD能够有效减小结构在移动荷载激励下的竖向动力响应。     

基于TMD的机场登机桥舒适度研究

调谐质量阻尼器(TMD)是目前高层建筑和大跨度结构振动控制中应用最早的被动装置之一.根据调谐质量阻尼器的参数核算,将附加质量比控制在结构允许范围,结构总阻尼比提高至预定值,对其结果进行进一步分析可解决按传统方法直接进行抗震计算遇到的舒适度问题.采用振动控制设计增强了本工程的结构安全性,提升了振动过程中的舒适度,对建筑本身和客户体验有着积极意义.以西南某机场项目为基础进行TMD舒适度的计算,结果表明TMD很好地解决了航站楼登机桥的舒适度问题.     

人行激励下某连廊的TMD减振控制与分析北大核心

连廊作为连接两幢或几幢建筑之间的走廊,一般其竖向自振频率接近于人行走频率或者跑步频率,容易产生共振,而产生舒适度问题,因此必要时需要采用有效的减振措施来控制连廊结构的振动。采用调谐质量阻尼器(TMD)对一钢连廊实际工程进行减振控制设计,通过时程分析方法模拟随机人行荷载激励,分为步行荷载工况和跑步荷载工况对其进行人致振动分析。对比分析了钢连廊结构在相同人行激励下加设TMD前后的振动响应。结果表明,安装TMD后钢连廊的最大加速度幅值明显减小,满足舒适度要求。TMD是钢连廊竖向舒适度控制的一种有效手段,可为以后类似工程的减振设计提供参考。     

某项目大跨度钢结构连体楼盖减振分析

项目位于广东省肇庆市高新区,其中两栋为连体结构,主体高度47.3 m,且连体部位跨度约30 m。主体结构采用钢筋混凝土结构,连体部分采用钢结构。由于连体跨度较大,大跨度钢结构楼盖也存在着竖向刚度较弱、自振频率较低、易受人行荷载激励等问题,影响了楼盖的振动舒适度。故通过有限元软件计算分析,来判断其舒适度。在舒适度不满足相关规范要求时,通过设置调谐质量阻尼器（TMD）的方法,以达到抑制人行荷载作用下的楼板振动。最后通过理论分析和数值模拟,对不同调谐质量阻尼器（TMD）的布置方案的减振效果进行了比较和评估,得出结论：TMD的布置应结合楼板的实际振动频率及布置TMD后的振动频率确定,并尽量布置在跨中位置,减振效果最好。     

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。     

人行激励下某连廊的TMD减振控制与分析

连廊作为连接两幢或几幢建筑之间的走廊,一般其竖向自振频率接近于人行走频率或者跑步频率,容易产生共振,而产生舒适度问题,因此必要时需要采用有效的减振措施来控制连廊结构的振动。采用调谐质量阻尼器(TMD)对一钢连廊实际工程进行减振控制设计,通过时程分析方法模拟随机人行荷载激励,分为步行荷载工况和跑步荷载工况对其进行人致振动分析。对比分析了钢连廊结构在相同人行激励下加设TMD前后的振动响应。结果表明,安装TMD后钢连廊的最大加速度幅值明显减小,满足舒适度要求。TMD是钢连廊竖向舒适度控制的一种有效手段,可为以后类似工程的减振设计提供参考。     

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。     

自变频TMD减振性能的数值模拟

为改善被动调谐质量阻尼器(TMD)对频率调谐敏感的缺点,本文利用Hilbert-Huang变换识别主结构瞬时频率的技术,提出了一种自变频TMD。自变频TMD由可调节质量的箱体质量块、弹簧、阻尼器和伺服控制系统组成,能够实时调节自身质量,使调谐自身频率与结构的瞬时响应频率一致。本文介绍了自变频TMD的一种具体构造形式和控制算法,并用数值模拟对比了在不同TMD控制下的模型结构,以及在不同频率的简谐激励和人行激励作用下的加速度响应,结果表明:自变频TMD在TMD频率偏离主结构频率以及激励频率偏离TMD控制频率时,均能实时调节自身频率,降低主结构的加速度响应。     

TMD系统在单层球面网壳竖向减震中的应用北大核心

随着空间网格结构朝着大跨度、大空间的方向发展,结构在竖向地震作用下的响应不容忽视。为降低单层球面网壳在竖向地震作用下的结构响应,采用TMD系统对其进行竖向减震控制。以K8型单层球面网壳为研究对象,基于Kanai-Tajimi过滤白噪声模型合成了4条代表不同场地类别的激励波进行动力时程分析,以结构最大节点位移、最大Mises应力和最大加速度综合减震率为参考指标,探求了TMD质量比、调谐频率、阻尼比等参数对减震效果的影响规律,并优化分析了TMD系统在网壳上的布置位置。对网壳结构进行了矢跨比参数分析,比较发现:网壳矢跨比分别为1/7、1/5和1/3时,TMD系统减震效果呈随矢跨比增大而下降的趋势。建议TMD系统应用于单层球面网壳上时,其矢跨比不宜大于1/5。     

某大跨度连桥结构设计

某工程连桥最大跨度达62m,结构总高度仅为2.4m,采用空间钢桁架结构。由于连桥竖向自振频率与步行频率接近,为满足结构安全及舒适性使用要求,采用TMD系统进行减振设计。实测结果表明,TMD减振效果良好,可为类似工程参考。     

悬带式城市人行天桥中的受力性能分析及减振方案设计

悬带桥是以受力性能好的缆索或钢拱肋为主要受力体系,结合轻薄梁体的一种新型桥梁结构。目前悬带桥尚未被广泛推广应用,设计及施工等均无法找到足够多的案例作为参考,故深入研究悬带桥的应用具有重要的意义。以珠海市梅华路的悬带桥人行天桥为工程背景,采用Midas Civil建立悬带桥有限元模型,依据国内外现行规范,对结构整体稳定性、强度、挠度、局部构件和自振频率等方面进行验算,并提出一种安装调谐质量阻尼器(TMD)的减振方案,可为悬带桥的推广与应用提供参考。结果表明:在全桥受力分析中,该桥的整体稳定性、强度、挠度、局部构件的验算均可满足国内现行的规范要求;当在桥梁跨中设置TMD进行减振后,桥梁竖向大振动加速度减少了87.6%,桥梁横向大振动加速度减少了87.9%,可以满足人致振动CL1级舒适性要求。     

TMD系统在单层球面网壳竖向减震中的应用

随着空间网格结构朝着大跨度、大空间的方向发展,结构在竖向地震作用下的响应不容忽视。为降低单层球面网壳在竖向地震作用下的结构响应,采用TMD系统对其进行竖向减震控制。以K8型单层球面网壳为研究对象,基于Kanai-Tajimi过滤白噪声模型合成了4条代表不同场地类别的激励波进行动力时程分析,以结构最大节点位移、最大Mises应力和最大加速度综合减震率为参考指标,探求了TMD质量比、调谐频率、阻尼比等参数对减震效果的影响规律,并优化分析了TMD系统在网壳上的布置位置。对网壳结构进行了矢跨比参数分析,比较发现:网壳矢跨比分别为1/7、1/5和1/3时,TMD系统减震效果呈随矢跨比增大而下降的趋势。建议TMD系统应用于单层球面网壳上时,其矢跨比不宜大于1/5。     

大跨维修机库竖向地震响应的被动控制研究

大跨维修机库屋盖竖向模态频率分布密集,竖向地震响应显著。针对机库结构,研究其屋盖竖向振动被动控制方法。结合大跨机库的动力特性,提出采用调谐质量阻尼器(TMD)系统减振方案,并针对某机库进行减震分析,从时域、频域不同角度研究屋盖节点竖向地震响应的减震效果。进一步提出大跨机库多组TMD系统减震方案,分析不同参数组合下频域内机库屋盖节点的减震效果及其分布规律。研究结果表明,地震波频谱特性对机库采用调谐质量阻尼器的减震效果具有较大的影响,应根据具体结构动力特性及场地特点来确定合理的减震方案。     

大跨度钢结构连体TMD减振优化设计

百度科技园项目中一个81.9m大跨度钢结构连体的竖向振动频率小于3Hz,不能满足规范舒适度设计要求。为解决这个问题,采用TMD系统进行了减振优化设计。首先确定合理的单人及人群荷载模式,通过最优阻尼器参数公式确定初始的TMD系统设计参数,然后通过调整TMD系统阻尼系数的方式进行试算,最终确定优化后的TMD减振方案。采用优化的TMD减振方案后的设计结果表明:在人行荷载下,最大竖向加速度减小了46%,最大侧向加速度减小了39%,并且能够满足规范舒适度设计要求。     

自调频TMD及其减振效果的数值模拟

利用可调节水量的水箱代替TMD的质量块,加速度传感器和单片机电路板组成伺服控制系统,在特定的外界激励作用下,自发地启动驱动装置改变TMD质量块质量以调节TMD频率至控制结构频率附近,形成自调频TMD。建立单自由度体系在TMD控制下的动力学方程,利用Matlab的Simulink模块模拟变频率调节过程,及其在脉冲激励和不同频率的正弦激励下的结构响应,结果表明:自调频TMD在TMD频率偏离结构自振频率情况下,能调节自身频率至控制结构频率附近,降低结构加速度响应峰值,提高结构阻尼比。     

绿地南昌国际会展中心二期大跨度楼盖人致振动分析与实测研究

大跨度楼盖在结构高度受限时,除了满足强度和变形的要求,在人致振动下还应具有适宜的舒适度。不满足舒适度要求时,在振动最大的跨中位置安装调谐质量阻尼器(简称TMD)是一种高效的减振方案。设计阶段,对主体结构的竖向振动频率只能依据理论分析结果,难以预估结构楼板、建筑面层、建筑装修等因素对主体结构竖向振动频率的影响,须在结构建成后,通过一定的人行激励方式模拟将来的实际使用状况,现场测试大跨度楼盖的竖向振动频率,再通过调整TMD的参数,以期达到最优的减振效果。南昌国际会展中心二期宴会厅和会议厅上下叠放,综合建筑净高、结构经济性、使用舒适度等因素后,采用实腹钢梁+TMD减振装置的结构方案。在设计阶段进行了深入的理论计算分析,现场主体结构施工完成,TMD安装后,对楼板固有频率和振动特性进行了测试分析,并与理论分析进行对比。分析结果可以用于指导后续类似项目的设计。