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采用惯性质量阻尼器的斜拉索振动控制研究
| 论文题名： | 采用惯性质量阻尼器的斜拉索振动控制研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;斜拉索;振动控制;惯性质量阻尼器 |
| 摘要： | 斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一，也是保证斜拉桥整体结构安全的关键构件。但是斜拉索本身具有柔度大、阻尼小、质量小的特点，在环境荷载和支座移动等作用下，容易发生大幅振动，对斜拉桥的安全性、耐久性、适用性产生不利影响。因此如何有效控制斜拉索的振动，以保证斜拉桥的安全经营成为桥梁设计中日益关注与研究的热点问题。目前斜拉索振动控制的工程应用大多采用在斜拉索靠近梁端安装外置式被动阻尼器，但是对于长索，被动阻尼器难以提供足够的阻尼，而采用半主动磁流变阻尼器虽然可以提高阻尼，但是较高的实施费用和技术难度阻碍了其工程应用。鉴于此，本文提出属于被动控制的惯性质量阻尼器，将其安装在拉索较低位置仍然能够提供给拉索较高的阻尼，能够有效抑制拉索的振动。本文具体开展的研究工作如下: (1)综述了国内外负刚度阻尼器、惯性质量阻尼器的研究现状; (2)建立了拉索为水平张紧弦的拉索—惯性质量阻尼器系统数学模型，分析了惯性质量阻尼器的无量纲惯性质量和阻尼系数对系统模态阻尼比的影响。结果表明:存在一个最优参数值，使得安装惯性质量阻尼器的系统获得近9倍于安装传统粘性阻尼器的系统最优模态阻尼比;对于高阶振动模态，系统的模态阻尼比随惯性质量和阻尼系数变化较为敏感; (3)建立了考虑拉索垂度影响的斜拉索—惯性质量阻尼器系统数学模型，分析了垂度参数对系统模态阻尼比的影响。结果表明:在实际斜拉桥拉索垂度范围内，随着垂度参数的增加，系统可获得的最优一阶模态阻尼比减小，对应的无量纲阻尼系数、惯性质量均随之减小; (4)使用实验室一根模型拉索的参数进行建模，研究了正弦或白噪声激励下，惯性质量阻尼器的减振效果，结果表明惯性质量阻尼器的减振能力远优于传统粘性阻尼器。 (5)针对缩尺模型斜拉索，设计和制作了缩尺模型惯质阻尼器，完成了阻尼器的性能测试和考虑惯质阻尼器惯性质量、阻尼系数影响的模型拉索减振试验。试验结果表明:安装惯质阻尼器的系统获得的模态阻尼比远超安装粘性阻尼器的系统，验证了负刚度对提升系统模态阻尼比的有效性，体现了采用惯性质量阻尼器进行拉索减振的重要工程应用价值。 |
| 作者： | 莫凯程 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 段元锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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