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。     

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.     

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,并给出抖振惯性荷载的计算公式,抖振加速度和抖振惯性荷载进行参数分析,最后给出了数值算例,分析结果表明：给出的简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。     

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     

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．     

混合自激力模型在桥梁风致抖振时域分析中的应用

提出一种可应用于大跨度桥梁抖振时域分析的混合自激力模型。其中直接自激力采用Y．K．Lin自激力模型,仅采用一个线性滤波器来模拟非定常自激气动力,耦合自激力由准定常气动力模型经完全泰勒展开获得。当风洞试验不能给出完整气动导数试验数据特别是耦合气动导数时,采用本文中所提出的混合自激力模型是一个很好的选择。最后以崖门大桥为例,采用本文方法进行计算,所得结果与紊流场全桥气动弹性模型风洞试验结果吻合良好。     

大跨度桥梁耦合抖振响应的时域分析

提出了一个大跨度桥梁的耦合抖域分析方法，作用了桥面上的风荷载被转化到时域中，以汕头海湾大桥为工程背景，用文中方法的计算与频域反应谱理论以及紊流场中全桥横型风洞试验结果相当吻合，另外，本文方法计及有效攻角的瞬时变化和紊流对自激力的影响，显示出频域反谱方法所不具备的优点。     

大跨度桥梁耦合抖振正交组合分析方法的应用

结合耦合抖振分析有限元完全正交组合（CQC）方法，编制了大跨度桥梁结构三维抖振分析模块，并选择薄平板截面简支梁结构的耦合抖振问题作为算例进行验证，从分析中发现，此方法的分析结果与Scanlan方法的结果相当吻合，还对主跨跨度1385m的江阴长江大桥的耦合抖振问题进行了分析和研究。分析结果表明，振动模态的气动耦合对系统复模态的阻尼比有较大的影响，在大跨度悬索桥中，对于主梁的竖向和扭转位移抖振响应多模态效应和模态耦合效应非常显著，在高风速区传统的SRSS方法将低估这些抖振响应。广义抖振力的交叉功率谱密度对大跨度桥梁结构耦合抖振响应的作用不可忽略。此外，对江阴悬索桥来说，在设计风速下纵向和竖向脉动风速的交叉风谱对结构抖振响应有明显的影响，在以后研究分析中应该给予重视。     

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。     

大跨度钢箱梁斜拉桥施工过程风致抖振时域分析及抗风措施

以杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥为背景,采用ANSYS有限元分析软件对其施工中最大双悬臂及最大单悬臂状态进行了风致抖振响应时域分析.采用谐波合成法进行了随机风场模拟,对塔、梁和索承受的风荷载分别进行了简化,并给出了静风力、抖振力和自激力的时域表达式及自激力在ANSYS中的实现方法;采用“鱼骨式”模型作为斜拉桥主梁的计算模型,分析考虑了结构的几何、气动非线性.分析结果表明:在施工阶段设计风荷载下,主梁悬臂端及塔顶处位移响应较小,风荷载效应与恒载效应组合后,塔根部截面最大拉应力为0.707 MPa;根据抖振响应分析结果和其他因素综合考虑,对杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥提出了施工过程中有效可行的抗风措施.     

钢拱桥刚性细长吊杆减振用调谐质量阻尼器的试验研究

针对钢拱桥刚性细长吊杆空气动力性能较差的问题,给出了采用调谐质量阻尼器(TMD)的吊杆减振初步设计方法,并研制了适用于吊杆减振的永磁式电涡流TMD样机。不仅实现了TMD刚度与阻尼的完全分离,且阻尼很容易地通过调整磁场间隙进行调节。试验与分析结果表明,研制的TMD具有较好的耐久性与工程应用可行性。     

大跨悬索桥地震响应控制的阻尼器最优布置方法

从地震位移控制的原理出发,根据大跨悬索桥结构地震响应的特点,建立了其地震位移控制效果的3种评估函数,提出了一种基于罚函数和一阶优化原理的阻尼器最优布置方法.以主跨1 490 m的润扬悬索桥为研究对象,基于ANSYS建立了该桥的空间有限元计算模型,采用Combin14单元对阻尼器进行模拟,用以研究大跨悬索桥地震位移控制的阻尼器空间最优布置,并给出了该桥在给定地震输入下阻尼器的最优布置.研究结果表明,对于大跨悬索桥而言,只要阻尼器数目及参数选取合理,按合理方式设置均能有效地控制结构的地震位移响应及减小大多数关键截面的地震力,但采用不同控制效果评估函数得到的阻尼器最优布置方案略有差别.     

大跨度桥梁结构施工控制过程中的变形控制研究

以一座实桥为工程背景,对采用分节段悬臂浇筑施工的大跨度桥梁结构施工控制过程中的变形控制进行了研究,提出了变形控制过程和实现的方法．同时根据所采用国际通用大型计算软件一ANSYS软件,应用“生”、“死”单元的方法,建立了统一计算模型,即：全桥模型,减小了计算工作量．最后,通过对该实桥变形监控结果的分析,证明了本文所提方法的正确性和有效性．     

超大跨度悬索桥涡激振动响应与振动控制

超大跨度钢箱梁悬索桥的结构阻尼和刚度较小,其竖向模态频率低且密集,随风速变化加劲梁可能先后发生多次涡激振动。首先针对某超大跨度悬索桥,进行有限元建模和动力分析。为研究悬索桥多模态涡激振动响应机理和有效抑振措施,在忽略气动刚度和气动阻尼影响时,通过简化Scanlan经验非线性涡激力数学模型得到简谐涡激力数学模型。然后以各竖向模态涡振最大位移响应为优化目标,基于液体黏滞阻尼器参数敏感性分析和调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)参数优化设计方法,分别确定阻尼器参数和TMD参数。最后探讨了黏滞阻尼器耗能系统控制悬索桥多阶竖向模态涡振的可行性,详细分析了TMD系统控制涡激振动的效果。结果表明：在塔梁间设置黏滞阻尼器对各竖向模态主要起振区域的涡振位移控制效果不理想;TMD系统能有效抑制常遇风速范围内加劲梁的多阶竖向模态涡振响应,将最大振幅严格控制在容许值以内,提高了加劲梁抵抗涡振变形的能力。     

屋顶花园TMD减震控制研究

为降低结构的振动响应和充分利用屋顶花园,文章提出由多高层建筑屋顶花园结合叠层钢板橡胶垫组成屋顶花园TMD减震系统,并介绍了该减震系统的控制原理;对系统参数进行分析,得出屋顶花园TMD减震系统最优阻尼比、最优频率比;结合工程实例,探讨了利用屋顶花园进行减震控制的方法,并利用屋顶花园质量可调的优点,确定了合理的阻尼比、质量比,数值分析表明减震效果良好,系统性能稳定。     

被动调制阻尼器对斜拉桥弯扭耦合抖振的控制分析

基于Ｒ．Ｈ．Ｓｃａｎｌａｎ教授的斜拉桥风致抖振分析理论，作者导出了调质阻尼器（ＴＭＤ）作用下斜拉桥弯扭耦合抖振响应的计算公式。经过大量的数据处理，给出了ＴＭＤ参数的优化公式。并以美国的ＢａｙｔｏｗｎＢｒｉｄｇｅ为例，对该桥有无ＴＭＤ情况下的抖振响应作了对比分析，结果表明，被动ＴＭＤ对该桥的抖振具有较好的抑制效果。     

地震作用下基于多准则的最优调谐质量阻尼器

利用导出的设置调谐质量阻尼器（TMD）时结构的位移和加速度传递函数的统一模式，建立了结构的位移动力放大系数、位移动力减振系数，加速度动力放大系数和加速度动力减振系统设计公式。TMD的优化准则定义为：最大位移和加速度动力放大系数最小值的最小化与最小位移和加速度动力减振系数的最小化，基于这四个优化准则，研究了TMD在控制结构位移和加速度响应时的最优参数（包括最优调谐频率比和阻尼比），评价了分别基于位移动力放大和减振系统准则，加速度动力放大和减振系数准则设计的TMD最优动力特性，结果表明，位移和加速度动力放大系数准则是更可取的优化设计准则。     

基于SMA阻尼器的大跨桥梁地震位移控制分析

通过超弹性形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)拉伸试验研究,建立了SMA四折线本构模型.利用SMA超弹滞回耗能特性,提出一种拉压型SMA阻尼器,并给出其最大输出控制力的计算公式.针对某七跨连续刚构桥,分析了桥梁伸缩缝在无限位器、安装钢棒限位器和安装超弹性SMA阻尼器3种情况下的地震位移.结果表明:安装SMA阻尼器后,伸缩缝处相对位移降低80.3%,中跨跨中水平位移和竖向位移分别降低78.8%和65.9%.因此,SMA阻尼器可以有效控制桥梁结构地震位移,对桥段相对位移的控制效果优于钢棒限位器.