原文传递
斜拉桥地震响应分析与桥塔MTMD风振控制研究
| 论文题名： | 斜拉桥地震响应分析与桥塔MTMD风振控制研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;抗震设计;风振响应;振动控制;多调谐质量阻尼器;有限元分析模型 |
| 摘要： | 大跨度斜拉桥是现代桥梁中最具竞争力的桥型之一。随着桥梁跨度、桥塔高度、桥面柔性和构造复杂性的增加，斜拉桥的抗震和抗风研究已经成为桥梁工程界最关心、最具有挑战性的课题之一。随着桥梁跨度的不断增大，需要采用更高的桥塔结构，因此桥塔变得更加高柔，传统的依靠增加桥塔刚度来减少风荷载作用下的变形的抗风方法已不能满足要求，因此人们开始考虑采用结构控制技术来降低大跨斜拉桥桥塔的风振响应。调谐减振被动控制具有机理明确，可靠性好，易于实现等优点，在结构抗风控制研究领域受到广泛地重视。 本文以某国外新建斜拉桥为工程背景，基于ANSYS建立了三维有限元分析模型，考虑几何非线性，计算研究了斜拉桥的地震响应规律。然后通过M.Shinozuka方法模拟生成桥塔的15维风荷载时程，基于ANSYS对桥塔横桥向风振响应进行了时程响应分析，并进一步对大跨斜拉桥桥塔的MTMD风振控制进行了较深入的研究，研究了MTMD参数对桥塔减振效果的影响，从中得出一些有价值的结论： 由于纵向或横向地面运动的反对称性，一维地震波沿桥纵向或横桥向输入时，将更多的激起反对称振型，塔的纵向弯曲、横向弯曲多为同向。纵向地震波主要激发结构竖直平面内的反应，横向地震波主要激发结构竖直平面外的反应。地震波的频谱特性对结构的地震响应影响较大。 MTMD的减振能力的大小决定于MTMD本身的参数、主结构的动力特性以及输入的风荷载特性。MTMD的总质量保持一定时，随着TMD数目的增加，减振效果有一定程度的增加，但当TMD数目达到一定值时，减振效果趋于稳定。MTMD的总质量保持一定的情况下，仅依靠增加TMD数量并不能大幅提高减振率，但采用MTMD可以增加振动控制的稳定性。在单个TMD质量比保持不变的前提下，MTMD的减振效果一般随MTMD的总质量比的增加而增加，质量比越大，减振效果越好。当质量比达到一定值后，随着质量比的进一步增加，减振率增加的有限。中心频率比对振动控制效果有较大的影响，当MTMD中心频率比为1时，此时达到最好的控制效果。在TMD的数目、总质量比一定且阻尼比较小时，减振率呈曲线变化的规律，首先随频率带宽的增加而增加，当达到最大值后随频率带宽的增加而减少。 |
| 作者： | 曹永睿 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 钟铁毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
