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桥塔自立状态风致振动试验研究及TLD控制系统设计
| 论文题名： | 桥塔自立状态风致振动试验研究及TLD控制系统设计 |
| 关键词： | 桥塔状态;风致振动;风洞试验;控制系统;斜拉桥 |
| 摘要： | 随着我国桥梁建设水平和建设质量的提升，桥梁的跨越能力也越来越强，桥塔的高度也越来越高，桥塔的刚度也随之减小，因此，大跨径斜拉桥和悬索桥桥塔的抗风性能和美学性能是当前值得研究的重要课题之一。在现代大跨径桥梁的建设过程中，桥塔没有索和梁体系的约束，很长时间处于自立状态。在此期间，与桥梁完全建成时相比，桥塔对风荷载更为敏感，因此，自立状态下桥塔风致振动问题是影响设计方案和桥塔选型的关键因素之一。 低阻尼的钢桥塔易受横风向的作用，而对于高度很高的混凝土桥塔同样存在这一问题。混凝土桥塔数量上远远超过钢桥塔，它的开裂甚至破坏更是不可逆的，造成的结果更为严重。同时对施工过程中的现场施工员和施工机具的作业安全性也有很大的影响。 本文通过双柱式桥塔的风洞试验，对比FLUENT模拟结果，分别得到迎风侧单柱、背风侧单柱和单柱的三分力系数，根据结果选定要研究的风向角，在单一变量塔柱间净距比变化的过程中，研究塔柱间气动干扰效应对桥塔静三分力系数的影响，为桥塔设计提供数据支持；使用ANSYS通用有限元计算软件对桥塔进行了动力特性分析，在风洞实验室制作了试验模型，模拟风场进行了桥塔气弹模型风洞试验，研究了风荷载作用下桥塔的动力响应，并收集其他桥塔风洞试验资料，考虑风荷载对桥塔选型的影响。此外，本文针对桥塔的风致振动控制措施进行了研究，介绍 TLD设计流程并通过试验证明，自立状态下施加调液阻尼器经济方便，快捷有效，可以为以后同类桥塔 TLD设计积累经验。 本文的主要结论： 1）通过风洞试验发现，双柱式桥塔由于气动干扰效应的存在会影响其静三分力系数，在Fluent数值模拟结果中同样得到验证，归纳出规律。 2）改变塔柱间净距与塔柱宽度的比值，进一步探究塔柱间气动干扰的规律，得到双柱式桥塔之间净距应满足5~6倍或者10倍以上塔柱宽度的设计区间，通过气弹模型风洞试验反面论证结论。 3）针对前文设计区间之外而出现涡振的桥塔气弹模型，提出采用TLD这种减振措施，并通过风洞试验验证其可行性。 |
| 作者： | 闫冰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李加武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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