斜拉橋地震響應(yīng)分析與橋塔MTMD風振控制研究.pdf

1、大跨度斜拉橋是現(xiàn)代橋梁中最具競爭力的橋型之一。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減少風荷載作用下的變形的抗風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)來降低大跨斜拉橋橋塔的風振響應(yīng)。調(diào)諧減振被動控制具有機理明確，可靠性好，易于實現(xiàn)等優(yōu)點，在結(jié)構(gòu)抗

2、風控制研究領(lǐng)域受到廣泛地重視。 本文以某國外新建斜拉橋為工程背景，基于ANSYS建立了三維有限元分析模型，考慮幾何非線性，計算研究了斜拉橋的地震響應(yīng)規(guī)律。然后通過M.Shinozuka方法模擬生成橋塔的15維風荷載時程，基于ANSYS對橋塔橫橋向風振響應(yīng)進行了時程響應(yīng)分析，并進一步對大跨斜拉橋橋塔的MTMD風振控制進行了較深入的研究，研究了MTMD參數(shù)對橋塔減振效果的影響，從中得出一些有價值的結(jié)論： 由于縱向或橫向地面運

3、動的反對稱性，一維地震波沿橋縱向或橫橋向輸入時，將更多的激起反對稱振型，塔的縱向彎曲、橫向彎曲多為同向?？v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)的動力特性以及輸入的風荷載特性。MTMD的總質(zhì)量保持一定時，隨著TMD數(shù)目的增加，減振效果有一定程度的增加，但當TMD數(shù)目達到一定值時，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可以增加振動控制的穩(wěn)定性。在單個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。當質(zhì)量比達到一定值后，隨著質(zhì)量比的進一步增加，減振率增加的有限。中心頻率比對振動控制效果有較大的影響，當MTMD中心頻率比為1時，此時達到最好的控制效果。在TMD的數(shù)目、總質(zhì)量比一定且阻尼比較小時，減