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大跨斜拉桥主梁风振响应及TMD减振设计方法研究
| 论文题名： | 大跨斜拉桥主梁风振响应及TMD减振设计方法研究 |
| 关键词： | 大跨斜拉桥;风致振动;抖振;样条插值函数;MTMD;减振设计 |
| 摘要： | 随着科学技术的进步和社会的发展，我国大跨桥梁的建造得到了长足的发展。对于轻柔、大跨桥梁来说，风致振动往往对结构设计起控制作用。本文在总结了各种风致振动类型的基础上，以某海湾大跨斜拉桥工程为例，对大跨斜拉桥主梁的竖向抖振响应及其TMD减振设计方法进行了深入研究。本文就以下几个方面问题进行了较系统的研究： 1、根据随机振动理论，研究了TMD的基本参数质量比μ、频率比f、TMD阻尼比ζ对减振效果的影响规律，并对TMD与主结构进行了相频分析，结果证明TMD减振效果很好。 2、针对某海湾大跨斜拉桥工程，建立了合理的计算模型，进行了该桥的动力特性分析；研究了斜拉桥力学机理，将斜拉桥主梁简化为带有多点弹性支承的连续梁结构，并分析主梁竖向振动的能量关系，得出了一阶竖向振动频率的近似计算公式。 3、对主梁风振响应进行计算分析，确定其振型函数是较为重要的一步，而规范建议的振型函数（正弦函数）作了较大的简化，针对此，本文首次提出了利用三次样条函数计算斜拉桥弯曲振动振型函数的插值方法，该振型函数可满足斜拉桥主梁所有的几何边界条件（主梁在主塔、过渡墩、辅助墩处和斜拉索在主梁处的位移和转角条件），因此能准确地反映斜拉桥主梁弯曲振动的振型，并与有限元分析结果进行对比，证明了该方法的准确性，从而提高了大跨斜拉桥主梁的风致振动研究的精度。 4、对大跨斜拉桥主梁竖向抖振频域计算分析过程进行了推导，并根据三次样条振型函数，计算了该桥主梁竖向抖振的位移响应。 5、针对大跨斜拉桥主梁竖向抖振位移响应较大的特点，本文提出了采用鲁棒性较好的MTMD对其进行减振控制，并根据数值技术编制了MTMD参数优化程序寻找其最优参数值；对MTMD质量比μ、无量纲频率带宽Δf、频率比f、阻尼比ζ、个数N等基本参数引起主梁动力放大系数DAF的变化规律进行了详细分析。 6、本文所研究的斜拉桥主梁竖向抖振采用MTMD进行控制，并对MTMD各参数采用上述方法进行优化，分析结果表明，MTMD的减振效果明显，达33％。 |
| 作者： | 李升玉 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 王曙光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京工业大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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