【摘 要】
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随着斜拉桥跨度的不断增大,斜拉索作为主要承重结构,其长度也逐渐增加;长大斜拉索的振动控制问题也就成为影响全桥安全性和耐久性的重要因素。TMD(调谐质量阻尼器)在桥梁振动控制中得到广泛应用,但在斜拉索的振动控制中应用较少。相对于常用粘滞阻尼器,TMD在斜拉索振动控制中可以不受位置的影响,相关研究相对较少。因此,开展长大斜拉索-TMD系统减振的可行性研究显得十分必要。为此,本文在未安装TMD的斜拉索参
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随着斜拉桥跨度的不断增大,斜拉索作为主要承重结构,其长度也逐渐增加;长大斜拉索的振动控制问题也就成为影响全桥安全性和耐久性的重要因素。TMD(调谐质量阻尼器)在桥梁振动控制中得到广泛应用,但在斜拉索的振动控制中应用较少。相对于常用粘滞阻尼器,TMD在斜拉索振动控制中可以不受位置的影响,相关研究相对较少。因此,开展长大斜拉索-TMD系统减振的可行性研究显得十分必要。为此,本文在未安装TMD的斜拉索参数振动、考虑TMD影响的斜拉索动力特性、斜拉索-TMD系统减振性能中的温度效应等三个方面开展研究。本文研究内容具体分为以下几个方面:(1)建立在端部周期位移激励下的斜拉索参数振动模型,推导出考虑前两阶模态的耦合方程组,利用多尺度法、四阶龙格-库塔法对耦合方程组进行共振特性分析、数值求解。分析结果表明:对于短索、中长索和长索,一阶模态,在内共振频比点1和2时斜拉索发生主共振和参数共振;二阶模态,在内共振频比点2和4时发生参数振动。(2)建立斜拉索-TMD系统在端部激励下的减振模型,推导出其在复频域内的解析解,分析TMD与斜拉索质量比、TMD阻尼比以及安装位置对减振性能的影响。分析结果表明:斜拉索-TMD系统在一阶调频时减振性能最优;质量比越大系统减振性能越好;对于同一质量比,拉索幅值随阻尼比的增大而逐渐减小,然而TMD阻尼比过大会对系统减振起抑制作用;每个质量比对应各自最优TMD阻尼比;TMD安装位置越接近跨中,系统减振性能越好。(3)建立斜拉桥有限元模型分析温度效应对斜拉索内力、支撑点位移变化规律。在此基础上,探究温度变化对斜拉索参数振动的影响规律,分析结果表明:拉索内力、支撑点位移与温度大致成线性关系;整体升温和整体降温对斜拉索参数振动影响较小,梯度升温对斜拉索参数振动影响较大;梯度降温对斜拉索参数振动一阶模态影响较小,对二阶模态影响较大。(4)温度效应对斜拉索-TMD体系减振性能影响的分析结果表明:整体升温与梯度升温对减振效果有所提高,整体降温和梯度降温使系统减振性能降低。
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