杭州灣大橋抖振分析及振動(dòng)控制研究.pdf

1、21世紀(jì)的橋梁工程將進(jìn)入建設(shè)跨海聯(lián)島的新時(shí)期，會(huì)出現(xiàn)許多超大跨度的橋梁，風(fēng)對(duì)橋梁的作用問(wèn)題越加顯著，過(guò)大的抖振響應(yīng)會(huì)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(yàn)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(duì)杭州灣大橋風(fēng)致振動(dòng)的影響，并進(jìn)一步采用TMD技術(shù)對(duì)該橋主梁一階豎彎抖振進(jìn)行風(fēng)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(fēng)偏角風(fēng)洞試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)

2、中橋梁的風(fēng)致響應(yīng)，進(jìn)行了多組特定風(fēng)偏角工況橋梁模型無(wú)阻尼器控制與設(shè)置粘滯阻尼器的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)中觀察到90°風(fēng)偏角與60°風(fēng)偏角工況，橋梁的振動(dòng)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(fēng)偏角工況，阻尼器沒(méi)有啟動(dòng)工作，60°風(fēng)偏角工況，阻尼器在高風(fēng)速時(shí)啟動(dòng)工作。
　　 2、采用功率譜分析法詳細(xì)分析了橋梁風(fēng)致振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力特性揭示了杭州灣大橋風(fēng)致振動(dòng)的根本原因。分析結(jié)果表明，杭州灣大橋的風(fēng)致振動(dòng)主

3、要是豎向抖振，即使在大大超過(guò)設(shè)計(jì)風(fēng)速(39m/s)的極端風(fēng)速(120m/s)作用下也未發(fā)生發(fā)散振動(dòng)；主梁的縱向位移主要是由主梁豎向彎曲振動(dòng)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(dòng)響應(yīng)。
　　 3、對(duì)采集的時(shí)程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用均方差(RMS)來(lái)描述試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诟鞴r下抖振響應(yīng)的幅度。分析結(jié)果表明，60°風(fēng)偏角斜風(fēng)作用下的主梁跨中抖振響應(yīng)幅度RMS值可達(dá)到同等風(fēng)速的法向風(fēng)(90°風(fēng)偏角)作用下的響應(yīng)值；用位移平均值表示

4、靜風(fēng)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(lái)詳細(xì)解釋各試驗(yàn)現(xiàn)象。
　　 4、基于現(xiàn)有的抖振分析方法，進(jìn)行了杭州灣大橋的抖振時(shí)域分析。結(jié)果表明，試驗(yàn)研究與理論分析的各階模態(tài)振型對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的貢獻(xiàn)一致；但由于目前還沒(méi)有較完善的橋梁斷面氣動(dòng)導(dǎo)納等原因，使風(fēng)荷載模擬不夠準(zhǔn)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(duì)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(fēng)致抖振控制，