大跨度桥梁耦合抖振的TMD控制

文章推导了装有TMD的结构在考虑气动自激力以及抖振力作用下的动力微分方程;为了提高计算效率使用基于模态空间中虚拟激励分析手段,在对原始的桥梁结构进行耦合抖振分析后,对安装了TMD的桥梁-TMD系统进行耦合抖振分析,以抑制抖振响应;对某在建的跨江三塔悬索桥进行了原结构耦合抖振分析和TMD-结构耦合抖振分析,探讨了TMD控制参数对抑制大跨度桥梁抖振响应的影响。     

桥梁长索结构风致振动研究新进展

随着桥梁跨径的增大,桥梁索结构的长细比越来越大、频率越来越低,出现了一些 新的风致振动问题,如悬索桥吊索风致振动、斜拉索高阶涡激共振、安装亮化灯具的桥梁索结 构驰振等. 针对这些新挑战,采用现场观测、风洞试验和理论分析等手段,研究人员进行了系统 的机理研究,并提出了一些有效的振动控制措施. 结果表明：悬索桥吊索风致振动的机理复杂, 在斜拉索上积累的振动控制经验难以直接应用,安装刚性分隔架是抑制索股相对振动的有效 手段;已在多座大跨径斜拉桥上观测到斜拉索高阶涡激共振,增加了斜拉索振动控制的难度, 采用双阻尼器是可同时控制斜拉索高阶涡激共振和低阶风雨激振的有效方案;在桥梁索结构 上安装亮化灯具极易引发驰振,增加阻尼器和优化灯具气动外形是避免该类振动的有效措施.     

进入21世纪的桥梁风工程研究

对21世纪初桥梁风工程的重点方向进行展望，从桥梁风振理论的精细化、桥梁风振机理研究、计算流体动力学（CFD）的应用、气动参数识别的改进和超大跨度桥梁的抗风对策等几个方面说明其 重要性以及研究的主攻方向，以期在新世纪初利用我国大规模桥梁建设的有利形势，使 我国的桥梁风工程研究通过创新，实现跨越式前进，达到世界先进水平。     

大跨度桥梁风致侧向抖振混合控制

提出在桥塔和主梁之间安装6个粘滞阻尼器（VD）及在主梁跨中2箱中各设置9个侧向调谐质量阻尼器（TMD）的混合控制系统来控制桥梁侧向抖振响应的方案.以某大跨度桥梁为例建立三维空间有限元模型,利用谐波合成法模拟桥梁脉动风荷载,通过与无控结构、仅安装VD结构、仅安装TMD结构的桥梁有限元模型进行了对比分析,结果表明：在侧向风...     

大跨度桥梁分析方法的一些进展

介绍了大跨度桥梁设计中抗震,抗风分析和振动控制技术的一些近期进展。首先,针对大跨度桥梁的地震响应分析的特点,介绍了精胡度高效平稳／非平稳随机振动计算方法;其次,介绍了基于有限元模型用于求解大跨度桥梁颤振和抖振问题的理论模式体系及全桥三维风振分析方法;最后,针对大跨度桥梁地震响应控制和风振响应控制问题,介绍了各类控制方案的应用和研究进展,概述了主动控制系统实现的多种控制策略及算法研究方面的进展。     

浅谈桥梁风工程研究

本文介绍了风对桥梁的影响,对桥梁风振控制研究成果进行了归纳,在此基础上进一步探讨了桥梁风工程存在的一些薄弱点。     

大跨度桥梁耦合抖振分析的有限元正交组合方法

基于结构的固有模态坐标，提出了用于大跨度桥梁耦合抖振响应分析的 有限元正交组合（complete quadratic combination,CQC)方法。在合理假设基础上，推导出桥梁结构的节点等效气动抖振力公式。结合有限元方法和随机振动理论，给 出了桥梁结构节点位移和单元内力功率谱密度和方差响应的计算方法。该方法可以考虑自然风的任意风谱和空间相关性以及结构抖振响应的多模态耦合效应，且计算效率较高。     

桥梁涡振可靠度参数不确定性影响分析

通过风洞试验获取桥梁涡振涉及的风-桥梁相互作用、桥梁结构特性等参数,借鉴已有研究成果确定上述参数的经验分布类型和统计特性;选取不同的涡振最大振幅模型建立了3种形式的桥梁涡振功能函数,应用基于最佳平方逼近理论的二次四阶矩法和Monte Carlo模拟法,估算参数随机特性的传递对桥梁涡振的影响;选取一座大跨度桥梁分析了参数变异系数、偏度系数、峰度系数和分布类型等不确定性对桥梁涡振失效概率的影响.研究表明,运用基于最佳平方逼近理论的二次四阶矩法计算桥梁涡振失效概率具有较高的精度和效率,且该失效概率对Strouhal数和Scruton数敏感,对功能函数的表达形式不敏感;参数的变异系数对桥梁涡振失效概率的影响比偏度系数和峰度系数大,在不改变参数前四阶矩的前提下,其分布类型对失效概率无影响,建议在估算桥梁涡振可靠度时需对参数不确定性进行深入分析.     

大跨度中承式拱桥的耦合抖振有限元分析

大跨度中承式的拱桥属于柔性空间结构,风荷载及抖振分析相当复杂。基于结构的固有模态坐标,考虑风速沿主拱高度变化,推导了桥梁结构的节点等效气动抖振力公式,进行了大跨度中承式拱桥的抖振有限元分析。该分析方法可以考虑作用于主拱的干扰风谱、风载的空间相干性及主桥及主拱的多模态耦合效应。以重庆菜园坝长江大桥为例,计算了桥梁结构节点位移和单元脉动内力功率谱密度和方差。     

双频率调谐质量阻尼器在桥梁抖振控制中的应用

DTMD是一种新型的具有双频率的调谐质量阻尼器,与普通TMD（调谐质量阻尼器）相比,可以同时实现对桥梁主梁竖向和扭转振动的控制.文中基于多模态耦合抖振理论,导出带有DTMD的桥梁抖振系统运动微分方程,列式中考虑了多模态参与作用和模态间的气动耦合效应,并应用随机振动理论求解系统运动微分方程.最后以一座斜拉桥为例,分析了频率和阻尼比对减振效率的影响,并评价了DTMD对桥梁耦合抖振的双重制振性能.结果表明,与普通TMD相比,DTMD对桥梁抖振具有更高的减振效率.     

刚架桥动力特性测试分析与研究

桥梁结构的动力特性能够很好地表现桥梁的健康状况和损伤状态,分别通过环境随机激振技术和定点跳车激振方法对一座刚架桥的动力特性进行了测试,给出了利用随机振动理论和响应传递函数识别结构的频率、振型和阻尼比的方法,并对两种测试方法进行了比较.通过ANSYS建立空间有限元模型,对桥梁结构的无载和有载动力特性进行了仿真分析.实测与理论分析表明:按本方案测试获得的试验结果较为理想,环境激励测试能获得更多阶的振型和自振频率;而跳车激振方法只能很好地激发结构的基本弯曲振动模态.通过试验研究结果验证了有限元动力分析模型的正确性,可为同类桥梁的测试和分析提供参考.     

多重调质阻尼器制振性能及对桥梁抖振的控制

多重调质阻尼器（MTMD）是由多个具有不同频率、不同阻尼或不同质量的调质阻尼器构成的动力吸振器群,它对宽带激励下结构振动的控制效率在一定条件下要优于单调质阻尼器（STMD）．针对大跨桥梁在紊流风作用下的抖振特点,以上海杨浦大桥为例分析了MTMD的制振机理通过数值分析,讨论了MTMD的频率带宽、阻尼比以及频率比对减振效率和等效阻尼比的影响     

频域和时域两种计算方法对某大桥的抖振响应分析

大跨度桥梁对风荷载敏感性强,静风变形和脉动风荷载下的随机振动响应比较复杂,抖振响应分析就成为了设计的关键问题.分别应用频域和时域的分析方法,对大桥进行了横风向抖振响应分析,进而对比两种方法下抖振响应的位移均方差和最大值.计算结果表明:1)对于均方差求解两种计算方法有很好的一致性,对于最大值的求解两种计算方法有一定的误差;2)抖振位移主要由主梁各方向一阶振动模态控制,高阶模态的参与效应很小.     

基于性能的大跨桥梁颤抖振响应概率性评价

大跨度桥梁颤抖振响应因风场的随机性呈现较大差异,建立基于性能的大跨度桥梁概率性评价方法尤为重要。文章建立了基于性能的大跨度桥梁颤抖振性能概率性评价方法;首先对同风速时的风场进行10～20组多组随机生成,分别计算不同风速、不同随机风场下桥梁的随机振动响应;然后对同风速下多组响应计算结果进行最不利响应曲线拟合,确定结构响应的概率分布;最后基于结构最不利响应,确定不同损伤程度的界限,建立大跨桥梁损伤的评价标准,对桥梁随机振动全过程损伤程度进行评价,建立不同损伤级别下的损伤曲线。研究结果表明:跨中最不利响应的均值在横向与竖向随风速呈幂指数增长;Q-Q图显示同一平均风速下,跨中横向和竖向随机振动的最不利响应符合正态分布且与风速大小无关;基于行人和行车舒适度的评价标准,结构竖向损伤比横向均对风速更加敏感,结构的损伤主要由竖向损伤控制。     

间断型三向TMD桥梁颤振控制

为了控制桥梁结构风致振动,提出了间断型三向调谐质量阻尼器(TMD)的概念,旨在提高桥梁结构的颤振临界风速,并提出了间断型三向TMD控制系统及其相应的理论和计算方法.间断型三向TMD能同时控制桥梁结构横向、竖向和扭转三个方向的风致振动.通过最优控制理论计算得出系统的最优参数,通过风洞试验和Ansys软件模拟计算,得到重要结论:参数合理的间断型三向TMD系统能显著提高桥梁结构颤振临界风速.     

不同抗风索措施对大跨度三主桁钢桁拱桥最大单悬臂施工状态抖振响应的影响

为保证施工人员以及桥梁结构的安全,将施工期大跨度钢桁拱桥的抖振位移降低至工程可以接受的范围内,以一座处于沿海强风区的施工期大跨度三主桁钢桁拱拱桥为工程背景,依据大桥施工期面临的不利条件选取最大单悬臂施工状态作为抗风研究工况,通过谐波合成法生成三维脉动风场,基于ANSYS建立最大单悬臂施工状态的桥梁结构有限元模型。开展三维抖振分析,并考查几种不同方式布置的抗风索对施工期桥梁抖振的影响。研究结果表明：大桥的竖向振动位移的均方根值和峰值显著高于横向振动位移的均方根值和峰值；在大桥双侧拱肋悬臂端之间上下交错布设6根抗风索时,大桥的竖向抖振位移显著降低,其中大桥拱肋悬臂端的竖向位移均方根值相比未采用抗风索措施时降低了65.35%,抖振控制效果十分明显,可作为推荐方案。可见本研究可为类似钢桁拱桥施工过程中的抗风措施选取提供一定的参考依据。     

大跨桥梁侧向抖振加速度和抖振惯性荷载

在自然风的作用下桥梁主梁所受到的风荷载一般可分为平均风荷载、背景脉动荷载和抖振惯性荷载三部分来描述,其中抖振惯性荷载可由桥梁抖振加速度得到.根据Ｓｃａｎｌａｎ的颤抖振理论并引入气动导纳的影响,导出了大跨桥梁侧向抖振加速度的简化计算公式,并给出了桥梁抖振惯性荷载的计算公式.对抖振加速度和抖振惯性荷载进行了参数分析,最后给出了数值算例.分析结果表明,给出的进化计算公式具有较好的精度,可适用于设计初步阶段对桥梁的抖振加速度和风荷载的估算大跨桥梁侧向抖振加速度和抖振惯性荷载@刘志刚@陈艾荣@项海帆     

基于实测与规范风谱的三塔悬索桥抖振性能对比

为了描述三塔悬索桥抖振性能,采用实测与规范风谱进行了抖振对比研究.基于润扬、苏通桥址区多次台风现场实测数据及结构健康监测系统数据库的数据资料,采用非线性最小二乘法获得桥址区实测强风风谱模型——实测谱.以世界第一大跨度三塔悬索桥主跨1 080 m的泰州大桥为工程背景,分别采用规范谱和实测风谱为目标谱模拟了桥址区的三维脉动风场,据此开展了基于ANSYS的三塔悬索桥抖振响应对比研究.结果表明:2种主梁抖振位移PSD曲线基本一致,各方向的第一阶振型对主梁抖振响应的贡献最大;泰州大桥主梁沿跨度方向侧向抖振位移RMS分布与两塔悬索桥基本一致,竖向与扭转抖振位移RMS分布表现出了其独有特点;采用实测谱的主梁抖振响应略小,规范谱偏于保守.研究结果可用于该桥的风致抖振分析,同时可对其他同类型桥梁的抗风设计提供重要参考.     

预应力连续刚构桥应力监测分析

阐述了应力监控对进行安全施工的重要性,根据施工过程中实测的控制截面应力数据,分析了振弦应力测试的误差主要来源,提出减少误差的方法。应力实测数据与桥梁结构分析程序BRCAD计算的理论值进行了对比,指导施工,确保施工质量。     

大跨度桥梁抖振响应的空间非线性时程分析法

通常的桥梁抖振分析借助于频域内的反应谱方法，因而局限于线性范围．近年来大跨度桥梁不断兴建，有必要在其风致抖振响应分析中计入结构几何非线性和有效攻角的影响．文中提出了一个桥梁抖振响应的非线性时程分析法．脉动风诱发的抖振力由计算机模拟为多个互相关的随机过程，自激力则表达为桥面运动和脉冲响应函数的卷积形式．在Ｎｅｗｍａｒｋ－β逐步积分算法中，考虑了结构的大变位以及瞬时有效攻角的变化．应用文中方法计算了两座悬索桥的抖振响应时程，并与风洞试验结果进行了对比．