斜拉橋地震響應(yīng)分析與橋塔MTMD風(fēng)振控制研究.pdf

1、大跨度斜拉橋是現(xiàn)代橋梁中最具競(jìng)爭(zhēng)力的橋型之一。隨著橋梁跨度、橋塔高度、橋面柔性和構(gòu)造復(fù)雜性的增加，斜拉橋的抗震和抗風(fēng)研究已經(jīng)成為橋梁工程界最關(guān)心、最具有挑戰(zhàn)性的課題之一。隨著橋梁跨度的不斷增大，需要采用更高的橋塔結(jié)構(gòu)，因此橋塔變得更加高柔，傳統(tǒng)的依靠增加橋塔剛度來(lái)減少風(fēng)荷載作用下的變形的抗風(fēng)方法已不能滿足要求，因此人們開始考慮采用結(jié)構(gòu)控制技術(shù)來(lái)降低大跨斜拉橋橋塔的風(fēng)振響應(yīng)。調(diào)諧減振被動(dòng)控制具有機(jī)理明確，可靠性好，易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)抗

2、風(fēng)控制研究領(lǐng)域受到廣泛地重視。 本文以某國(guó)外新建斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?，基于ANSYS建立了三維有限元分析模型，考慮幾何非線性，計(jì)算研究了斜拉橋的地震響應(yīng)規(guī)律。然后通過(guò)M.Shinozuka方法模擬生成橋塔的15維風(fēng)荷載時(shí)程，基于ANSYS對(duì)橋塔橫橋向風(fēng)振響應(yīng)進(jìn)行了時(shí)程響應(yīng)分析，并進(jìn)一步對(duì)大跨斜拉橋橋塔的MTMD風(fēng)振控制進(jìn)行了較深入的研究，研究了MTMD參數(shù)對(duì)橋塔減振效果的影響，從中得出一些有價(jià)值的結(jié)論： 由于縱向或橫向地面運(yùn)

3、動(dòng)的反對(duì)稱性，一維地震波沿橋縱向或橫橋向輸入時(shí)，將更多的激起反對(duì)稱振型，塔的縱向彎曲、橫向彎曲多為同向。縱向地震波主要激發(fā)結(jié)構(gòu)豎直平面內(nèi)的反應(yīng)，橫向地震波主要激發(fā)結(jié)構(gòu)豎直平面外的反應(yīng)。地震波的頻譜特性對(duì)結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)影響較大。 MTMD的減振能力的大小決定于MTMD本身的參數(shù)、主結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性以及輸入的風(fēng)荷載特性。MTMD的總質(zhì)量保持一定時(shí)，隨著TMD數(shù)目的增加，減振效果有一定程度的增加，但當(dāng)TMD數(shù)目達(dá)到一定值時(shí)，減振效果趨于

4、穩(wěn)定。MTMD的總質(zhì)量保持一定的情況下，僅依靠增加TMD數(shù)量并不能大幅提高減振率，但采用MTMD可以增加振動(dòng)控制的穩(wěn)定性。在單個(gè)TMD質(zhì)量比保持不變的前提下，MTMD的減振效果一般隨MTMD的總質(zhì)量比的增加而增加，質(zhì)量比越大，減振效果越好。當(dāng)質(zhì)量比達(dá)到一定值后，隨著質(zhì)量比的進(jìn)一步增加，減振率增加的有限。中心頻率比對(duì)振動(dòng)控制效果有較大的影響，當(dāng)MTMD中心頻率比為1時(shí)，此時(shí)達(dá)到最好的控制效果。在TMD的數(shù)目、總質(zhì)量比一定且阻尼比較小時(shí)，減