杭州灣大橋抖振分析及振動控制研究.pdf

1、21世紀的橋梁工程將進入建設跨海聯(lián)島的新時期，會出現(xiàn)許多超大跨度的橋梁，風對橋梁的作用問題越加顯著，過大的抖振響應會影響行車的舒適性甚至危及安全，并加速橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。本文采用試驗研究與理論分析相結(jié)合的方法深入考察為抗震設置的粘滯阻尼器對杭州灣大橋風致振動的影響，并進一步采用TMD技術對該橋主梁一階豎彎抖振進行風振控制研究，主要完成了以下幾方面的工作：
　　 1、成功完成了大跨度橋梁全橋氣彈模型全方位風偏角風洞試驗。根據(jù)試驗

2、中橋梁的風致響應，進行了多組特定風偏角工況橋梁模型無阻尼器控制與設置粘滯阻尼器的對比試驗。試驗中觀察到90°風偏角與60°風偏角工況，橋梁的振動響應幅度明顯大于其它位置工況的響應幅度；90°及其它風偏角工況，阻尼器沒有啟動工作，60°風偏角工況，阻尼器在高風速時啟動工作。
　　 2、采用功率譜分析法詳細分析了橋梁風致振動試驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)自身的動力特性揭示了杭州灣大橋風致振動的根本原因。分析結(jié)果表明，杭州灣大橋的風致振動主

3、要是豎向抖振，即使在大大超過設計風速(39m/s)的極端風速(120m/s)作用下也未發(fā)生發(fā)散振動；主梁的縱向位移主要是由主梁豎向彎曲振動引起的變形所致，縱向阻尼器可間接控制主梁跨中豎向振動響應。
　　 3、對采集的時程數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，用均方差(RMS)來描述試驗模型在各工況下抖振響應的幅度。分析結(jié)果表明，60°風偏角斜風作用下的主梁跨中抖振響應幅度RMS值可達到同等風速的法向風(90°風偏角)作用下的響應值；用位移平均值表示

4、靜風作用下結(jié)構(gòu)的響應，并應用RMS值和平均值的分析結(jié)果來詳細解釋各試驗現(xiàn)象。
　　 4、基于現(xiàn)有的抖振分析方法，進行了杭州灣大橋的抖振時域分析。結(jié)果表明，試驗研究與理論分析的各階模態(tài)振型對結(jié)構(gòu)響應的貢獻一致；但由于目前還沒有較完善的橋梁斷面氣動導納等原因，使風荷載模擬不夠準確，從而使兩者抖振響應的RMS值存在一定差距。
　　 5、深入分析了粘滯阻尼器參數(shù)對其耗能能力的影響；將為抗震設置的粘滯阻尼器應用于橋梁風致抖振控制，