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原文传递大跨度桥梁纵向振动控制的研究

论文题名：	大跨度桥梁纵向振动控制的研究
关键词：	大跨度桥梁;地震作用;振动控制;有限元模型
摘要：	桥梁属于交通系统的重要组成部分，随着桥梁工程技术的进步和世界经济的发展，为了满足人们的需求，桥梁的跨度越来越大。大跨度桥梁选择最多的是斜拉桥和悬索桥这两种桥型。　　众所周知，地震对桥梁结构有着很大的危害，尤其是大跨度桥梁，如果受到地震的破坏，带来的损失是巨大的。大跨度桥梁纵向刚度一般比较小，在地震作用下可能产生超过结构允许的变形。地震会在短时间内对结构带来很大的动能，一般的减震装置很难在短时间内有效地吸收结构的能量。为了提高大跨度桥梁在地震作用下的振动控制的效果，受调谐质量阻尼器（TMD）装置的启发，本文介绍了一种加速振子阻尼器（Accel-erator oscillator damper），简称AOD装置。AOD装置能够有效地把被控制结构的位移和速度通过传动装置放大一定的倍数传递给它的质量块。根据能量守恒原理，AOD装置吸收了被控制结构的大量动能，那么被控制结构的响应就会减小，从而达到振动控制的目的。　　本文简单介绍了大跨度桥梁的发展和大跨度桥梁纵向振动控制研究现状，然后详细介绍了AOD装置的工作原理，并进行了微分方程的推导和求解。发现AOD装置的控制效果与其传动比r和质量m有很大的关系，当r取8，m取被控制结构质量的1%左右时，即可以得到较为理想的控制效果。并且在三跨连续梁模型上得到了验证。　　采用ANSYS对大连市星海湾大桥建立了有限元模型，对其进行了模态分析，根据星海湾大桥场地条件选择了三条地震波，并进行了一定的调整，采用非线性一致纵向输入，对其进行了时程分析。发现中央扣能够提高桥梁纵向刚度，能够减小主梁在地震作用下的纵向位移。观察星海湾大桥在不同地震波纵向输入下的各种响应。虽然对地震波做了一定的调整，但发现对于不同的地震波，桥梁结构的响应还是有一定差别的。　　星海湾大桥是采用粘滞阻尼器来进行纵向振动控制的，在桥塔和锚碇处放置8个非线性粘滞阻尼器能取得不错的控制效果。把AOD装置应用到星海湾大桥上，比较了三种不同放置位置的控制效果，最终选择采用布置方式①，即在主梁的梁端各布置两个AOD装置，全桥一共布置4个AOD装置。AOD装置变速比r=8，质量块质量m=100吨，弹簧刚度k=107N/m。对梁端位移的减震率可以达到65.6%，对塔顶位移减震率能达到17.4%，对塔底弯矩减震率达到16.8%。并与粘滞阻尼器进行了对比，得出了AOD对于星海湾大桥控制效果优于粘滞阻尼器的结论。
作者：	管如意
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	檀永刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文