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(shè)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(yīng)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(shè)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(shù)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(yīng)，進行了多組特定風偏角工況橋梁模型無阻尼器控制與設(shè)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(yīng)幅度明顯大于其它位置工況的響應(yīng)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(shè)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(yīng)。
　　 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?zāi)Ｐ驮诟鞴r下抖振響應(yīng)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(yīng)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(yīng)值；用位移平均值表示

4、靜風作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，并應(yīng)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(yīng)的貢獻一致；但由于目前還沒有較完善的橋梁斷面氣動導(dǎo)納等原因，使風荷載模擬不夠準確，從而使兩者抖振響應(yīng)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(shè)置的粘滯阻尼器應(yīng)用于橋梁風致抖振控制，