橋梁自立曲桿風(fēng)致及橋致振動(dòng)控制及其優(yōu)化.pdf

1、橋梁自立曲桿是橋梁結(jié)構(gòu)上用于安裝照明燈具和交通監(jiān)控設(shè)備的結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱(chēng).橋梁自立曲桿結(jié)構(gòu)在包括風(fēng)荷載和橋梁振動(dòng)等環(huán)境因素作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),這類(lèi)振動(dòng)會(huì)引起結(jié)構(gòu)疲勞、縮短照明燈具和監(jiān)控設(shè)施等的附屬設(shè)施的使用壽命以及降低交通監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控質(zhì)量等的后果.因此,對(duì)其進(jìn)行研究并加以控制具有一定的實(shí)際意義. 本文首先建立了橋梁自立曲桿結(jié)構(gòu)的空間有限元模型.采用殼單元對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬,通過(guò)自由度靜態(tài)縮聚方法對(duì)三維空間有限元模型進(jìn)行自由度縮聚,由此得到

2、橋梁自立曲桿結(jié)構(gòu)的二維豎向串聯(lián)多自由度計(jì)算模型. 通過(guò)數(shù)值風(fēng)洞模擬探討了橋梁自立曲桿表面風(fēng)壓分布特性.根據(jù)平均Ⅳ-S方程及κ-ε湍流模型對(duì)橋梁自立曲桿模型進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了不同風(fēng)向角下的平均風(fēng)壓、風(fēng)壓系數(shù)及體型系數(shù)等風(fēng)荷載參數(shù),并將結(jié)果與建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范進(jìn)行比較.基于諧波合成法對(duì)橋梁自立曲桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行脈動(dòng)風(fēng)風(fēng)速模擬,最后根據(jù)準(zhǔn)定常假設(shè)獲得橋梁自立曲桿結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)風(fēng)荷載樣本. 根據(jù)所得到的風(fēng)荷載,對(duì)橋梁自立曲桿的風(fēng)致響應(yīng)進(jìn)

3、行時(shí)域和頻域內(nèi)分析. 針對(duì)橋梁自立曲桿體系的動(dòng)力特性,本文采用被動(dòng)耗能裝置--調(diào)諧質(zhì)量阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)控制,討論了阻尼器的參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題,得到了阻尼器的等效阻尼比隨TMD各個(gè)參數(shù)的變化曲線(xiàn).文章還分別在時(shí)域和頻域內(nèi)給出了振動(dòng)控制前后的橋梁自立曲桿結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)結(jié)果對(duì)比,表明采用本文的優(yōu)化曲線(xiàn)進(jìn)行TMD布置,可以獲得較為理想的振動(dòng)控制效果. 由于橋梁振動(dòng)也是引起橋梁自立曲桿振動(dòng)的一個(gè)原因,因此本文對(duì)其振動(dòng)機(jī)理及振