原文传递
杭州湾大桥抖振分析及振动控制研究
| 论文题名： | 杭州湾大桥抖振分析及振动控制研究 |
| 关键词： | 桥梁工程;调谐质量阻尼器;风振控制;粘滞阻尼器;耗能能力 |
| 摘要： | 21世纪的桥梁工程将进入建设跨海联岛的新时期，会出现许多超大跨度的桥梁，风对桥梁的作用问题越加显著，过大的抖振响应会影响行车的舒适性甚至危及安全，并加速桥梁结构的疲劳破坏。本文采用试验研究与理论分析相结合的方法深入考察为抗震设置的粘滞阻尼器对杭州湾大桥风致振动的影响，并进一步采用TMD技术对该桥主梁一阶竖弯抖振进行风振控制研究，主要完成了以下几方面的工作： 1、成功完成了大跨度桥梁全桥气弹模型全方位风偏角风洞试验。根据试验中桥梁的风致响应，进行了多组特定风偏角工况桥梁模型无阻尼器控制与设置粘滞阻尼器的对比试验。试验中观察到90°风偏角与60°风偏角工况，桥梁的振动响应幅度明显大于其它位置工况的响应幅度；90°及其它风偏角工况，阻尼器没有启动工作，60°风偏角工况，阻尼器在高风速时启动工作。 2、采用功率谱分析法详细分析了桥梁风致振动试验数据，并根据桥梁结构自身的动力特性揭示了杭州湾大桥风致振动的根本原因。分析结果表明，杭州湾大桥的风致振动主要是竖向抖振，即使在大大超过设计风速(39m/s)的极端风速(120m/s)作用下也未发生发散振动；主梁的纵向位移主要是由主梁竖向弯曲振动引起的变形所致，纵向阻尼器可间接控制主梁跨中竖向振动响应。 3、对采集的时程数据进行统计分析，用均方差(RMS)来描述试验模型在各工况下抖振响应的幅度。分析结果表明，60°风偏角斜风作用下的主梁跨中抖振响应幅度RMS值可达到同等风速的法向风(90°风偏角)作用下的响应值；用位移平均值表示静风作用下结构的响应，并应用RMS值和平均值的分析结果来详细解释各试验现象。 4、基于现有的抖振分析方法，进行了杭州湾大桥的抖振时域分析。结果表明，试验研究与理论分析的各阶模态振型对结构响应的贡献一致；但由于目前还没有较完善的桥梁断面气动导纳等原因，使风荷载模拟不够准确，从而使两者抖振响应的RMS值存在一定差距。 5、深入分析了粘滞阻尼器参数对其耗能能力的影响；将为抗震设置的粘滞阻尼器应用于桥梁风致抖振控制，并进行了阻尼参数优化，完成了该桥抖振响应时域分析。研究结果表明，为抗震设置的纵向粘滞阻尼器对主梁跨中的竖向位移有减振效果，但效果十分有限，宜采取其它更有效的减振措施进行控制。 6、基于调谐质量阻尼器(TMD)装置的工作机理，分析了TMD参数对其减振效果的影响规律。针对杭州湾大桥主梁一阶竖弯振型的控制需求，进行了该桥设置TMD装置的抖振响应时域分析，优化TMD参数。分析结果表明，TMD减振效果可达30％左右。 |
| 作者： | 张元壮 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 徐秀丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京工业大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
