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倒角方形桥塔气动性能风洞试验及减振措施研究
| 论文题名： | 倒角方形桥塔气动性能风洞试验及减振措施研究 |
| 关键词： | 桥塔;气动性能;风洞试验;减振措施 |
| 摘要： | 桥塔是桥梁的主要承重结构之一，高度会随着桥跨的增加而显著地增大。对于大跨桥梁中的桥塔结构，当其截面形式较钝，结构较柔，质量轻，阻尼低时，将极易出现横风向驰振以及涡激共振现象。本文着重研究了带倒角正方形截面形式桥塔的驰振和涡激振动性能以及TMD的减振设计方法。以下几个方面是本论文所进行的主要工作: (1)研究分析了该截面形式桥塔的驰振最不利风向角，并找出了两种对桥塔驰振稳定性能有良好改善作用的空气动力措施，即在倒角处加圆弧形导流板或者加矩形垂直翼板，然后就导流板圆弧半径以及矩形垂直翼板的透风率对桥塔驰振性能改善作用的影响规律展开讨论。 (2)以驰振是单自由度竖向颤振这一理论为基础，将颤振导数H*1、H*4引入到驰振计算中，使桥塔的驰振问题分析计入了非准定常的效应，并着重研究了该截面形式桥塔的H*1随无量纲风速V*的变化规律。 (3)基于Den Hartog准定常理论计算出桥塔的驰振临界风速，并与通过桥塔气动弹性模型试验得出的驰振临界风速值进行了比较，结果证明准定常理论计算出的驰振临界风速偏于保守。又进行了考虑非准定常效应（即计入颤振导数H*1、H*4）后驰振临界风速的计算，其结果已非常接近于通过桥塔气动弹性模型试验测出的临界风速值。 (4)研究了该截面形式桥塔的涡激振动性能，通过一种类似于经典的半功率宽度法的方法（本论文简称“类半宽带法”）识别出线性涡激力模型中的气动参数，并对识别出的气动参数的精度进行检验，结果证明识别精度可以满足工程需要。然后分别研究了系统阻尼比和加设空气动力措施对桥塔涡振性能的影响规律。 (5)讨论了TMD的减振设计方法。以单自由度体系附加一个TMD的系统为例，研究分析了TMD基本参数，主要包括阻尼比ξT、频率比f、质量比μ，对减振效果的影响规律，并重点分析了简谐荷载作用与随机荷载激励两类不同工况下TMD参数优化设计的实用方法，然后又就两类荷载工况分别作用于主结构或基底情况时的TMD参数设计问题进行了对比分析。 (6)针对传统的基于TMD的涡激振动控制设计方法中，无法考虑涡激气动力中的气动刚度和气动阻尼效应这一问题，通过“类半宽带法”识别出线性涡激力模型中的气动参数，并建立了考虑涡激力气动刚度和气动阻尼效应的TMD参数优化设计理论模型。 |
| 作者： | 刘仰昭 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 廖海黎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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