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大跨度连续钢箱梁涡激振动及振动控制研究
| 论文题名： | 大跨度连续钢箱梁涡激振动及振动控制研究 |
| 关键词： | 涡激振动;大跨连续钢箱梁;调质阻尼器;风洞试验;舒适度评价 |
| 摘要： | 对于大跨度连续钢箱梁桥，当截面形式较钝，结构较柔，质量轻，阻尼低时，将在低于设计风速下极易发生明显的涡激共振。观察到发生涡激振动的连续钢箱梁桥以日本东京湾通道大桥，巴西Rio-Niteroi大桥为典型代表。涡激共振虽是一种限幅振动，但发生振动的风速较低，频率较高，过大的振幅将引起结构疲劳，人体不适，甚至危及行车安全。然而国内对大跨度连续钢箱梁桥风致振动，因重视程度不高，研究很少，减振措施几乎无经验可借鉴。 本文以国内某最大跨度的连续钢箱梁桥为工程背景，研究了大跨度连续钢箱梁桥的涡激振动及振动控制的措施。本文主要进行了如下工作： 首先，回顾了涡激振动的理论和研究方法，针对该桥上部结构为6跨变截面平行双幅分离式钢箱梁进行了1:45成桥态全桥气动弹性模型风洞试验研究。最后对试验结果分析，借助CFD数值模拟桥梁关键断面风压和风速分布情况，定性解释涡激振动。 其二：利用有限元软件模拟桥-TMD系统，简要的探讨了TMD的质量比，频率比，阻尼比对结构动力特性的影响，为TMD参数选取提供了合理范围。 其三：基于Scanlan非线性涡激理论建立TMD控制的主梁竖向涡激振动模型，利用前面风洞试验结果识别出涡振气动参数，探讨了不同的TMD质量比，频率比，阻尼比对主梁发生涡激振动时最大振幅的影响，总结了TMD参数优化的经验公式，并编制了逐步迭代的搜寻TMD最优参数的Matlab优化程序验证，还结合规范和TMD谐振模型检验了TMD涡振控制理论的可信性。 最后，利用优化后的TMD参数，设计出TMD被动控制方案，理论计算加TMD控制前后各种风攻角和结构阻尼比下主梁的涡激振动振幅，加速度等，结合抗风规范的振幅限值规定，采用舒适度评价指标(加速度指标，振幅的狄克曼指标)对控制前后桥梁的行人舒适度做评价，结果证实了TMD对涡激振动具有很高的控制效率。 |
| 作者： | 李江刚 |
| 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： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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