原文传递
格栅矩形水箱TLD振动特性及在结构减振中的应用
| 论文题名： | 格栅矩形水箱TLD振动特性及在结构减振中的应用 |
| 关键词： | 桥梁结构;参数优化;格栅矩形水箱;TLD振动特性 |
| 摘要： | 随着轻质高强材料的大量应用及设计方法的进步，桥梁结构向大跨、轻柔及低阻尼方向发展，加剧了结构在风、地震及行人等动力荷载作用下响应。过大的结构振动影响舒适性，造成结构疲劳，严重时威胁结构安全。开发和应用阻尼器抑制结构的振动一直是桥梁抗风抗震等领域的前沿研究课题。调谐液体阻尼器（Tuned Liquid Dampers，简称TLD）由于具有造价低、易于安装、多方向控制、在小振幅下启动等优点，已在很多高层建筑上应用。刚性水箱中液体晃动具有很强的非线性特性，与激励幅值、激励频率等参数有关，造成TLD的力学模型相当复杂。本文主要研究纯水及格栅 TLD的动力学特性及应用TLD进行人行桥的侧向减振问题。论文主要内容包括以下几个方面： （1）本文首先回顾了用于模拟纯水 TLD的等效 non-linear stiffness and damping(简称NSD)模型及模型参数（非线性刚度和非线性阻尼）的影响因素。基于等效 NSD模型建立结构—TLD的运动方程，导出两自由度系统在简谐激励下主结构的位移动力放大因子，得到动力放大因子最大值最小化的TLD的参数优化，并进行了参数分析。最后以一倒立式框架为例，设计制作了TLD水箱，进行了控制结构一阶侧向振动响应的TLD—结构振动台试验，测定结构在不同激振频率作用下的稳态位移响应，并与数值优化的结果进行对比，验证了参数优化的有效性。 （2）为解决纯水 TLD中阻尼过低引起的液面晃动强非线性问题，研究了格栅TLD的振动特性。采用振动台试验及无接触视频位移测试系统测定了不同激振幅值、格栅个数、格栅放置位置、格栅阻塞比等参数下水箱侧壁无量纲波高随激振频率的变化，结果表明增设格栅后 TLD的非线性特性显著降低，基本避免了纯水TLD中存在的“跳频”、“频率偏移”等非线性特征。基于波动理论推导了增加格栅的TLD的等效线性调谐质量阻尼器（tuned mass dampers简称TMD）模型，得到了模拟TLD的等效质量、等效刚度及依激励幅值而变化的等效阻尼比。最后对格栅TLD—主结构的响应进行参数优化得到格栅 TLD的最优参数数值解。 （3）建立某景区人行悬索桥有限元模型，分析得到结构的各阶振型、模态频率和模态质量等动力特性参数，并基于等效简谐力荷载及随机步行力荷载两种模型分析了人行桥的侧向动力响应。以控制该桥横向振动为目标，进行TLD的参数优化以及TLD在人行桥上的分布位置，最后通过分析得到人行桥在两类荷载模型作用下在安装TLD前后的侧向加速度响应，得出TLD控制人行桥振动的有效性。 |
| 作者： | 吴炳成 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 华旭刚;郭鑫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
