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基于TRID系统的大跨度桥梁结构风致颤振控制方法及其数值模拟
| 论文题名： | 基于TRID系统的大跨度桥梁结构风致颤振控制方法及其数值模拟 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;风致颤振;扭转运动;控制系统;转动惯量阻尼器 |
| 摘要： | 随着社会经济的发展和科学技术的进步，我国大跨桥梁建造得到了迅猛发展。对于轻柔、大跨度桥梁来说，风致振动往往对结构设计起控制作用，桥梁颤振现象的出现可能导致桥梁结构的整体破坏，所以设计中必须杜绝桥梁颤振的发生。目前控制桥梁颤振大多采用TMD、DTMD、MTMD等机械装置来控制桥梁竖向运动或扭转运动。但众多实验表明：TMD仅能单纯控制竖向运动，尽管DTMD可以控制一部分扭转运动，但DTMD不是主要控制扭转运动的装置。本文以控制桥梁扭转运动为主要目标，利用TMD吸振原理设计而成的对回转运动控制有效的调谐转动惯量阻尼器(Tuned Rotary Inertia Damper,TRID)作为桥梁风致颤振的新型控制系统。 本文从大跨度桥梁系统建模入手，主要包括以下几方面的内容： 首先，概述了桥梁颤振的基本理论和桥梁颤振临界状态，以及研究桥梁颤振的常用方法，介绍目前风致桥梁颤振控制的研究现状。 其次，基于拉格朗日函数原理，建立了大跨度桥梁运动模型，以虎门大桥为例，用Scanlan方法和状态空间法两种方法进行求解，得出桥梁颤振理论风速。 再次，建立了TRID系统控制的桥梁节段模型，分析TRID频率比、阻尼比及不同转动惯量比对控制效果的影响规律，给出TRID系统的最优频率比和最优阻尼比；结合Scanlan方法和状态空间法，进行大量的TRID控制仿真分析，仿真结果表明，TRID控制系统有效提高桥梁颤振临界风速，有效控制桥梁扭转运动进而避免桥梁颤振的发生。 最后，从桥梁颤振机理分析虎门大桥发生颤振的原因。 |
| 作者： | 李飞 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 李冀龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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