TLMD阻尼器在桥梁工程上的应用研究

为有效抑制九江长江大桥三大拱吊杆的涡激振动,曾为其加装了TMD阻尼器.近20 a来其涡激振动得到了控制,但却造成了阻尼器长期大幅振动状态下的疲劳损伤.为避免当损伤积累后将削弱减振效果并危及结构安全,依托该桥三大拱吊杆新型液体-质量双调谐阻尼器(TLMD)研发项目,研究了阻尼器安装质量比与主振系统及阻尼系统动力放大系数的关系,并对阻尼器振动幅值进行了理论分析.研究发现:为保证阻尼器的安全与可靠,应选取合理的阻尼器安装质量比,使得该类阻尼器的动力放大系数不超过30倍.并据此指导了该桥吊杆新增阻尼器实施方案的设计.测试结果表明减振效果良好,且未见阻尼器疲劳损伤现象.     

金沙江公铁两用大桥吊杆阻尼器参数设计及优化

金沙江公铁两用大桥主桥为主跨336m的钢箱系杆拱桥,封闭式箱形刚性吊杆为柔细构件,易发生风致振动,因吊杆侧壁未开人孔,须在吊杆拼接吊装前安装阻尼器,无法采取成桥后实测吊杆动力特性的手段来指导阻尼器设计。鉴于此,为解决其可能出现的振动问题,采用调谐液体质量阻尼器(TLMD)进行减振设计及优化。首先采用有限元法分析吊杆的自振频率,利用振型归一化方法计算吊杆的模态质量;然后在质量比分析的基础上,确定阻尼器的基本技术参数;最后考虑数值模拟的偏差,采用频率分布式设计方法,拓宽阻尼器工作的频率范围,基于多目标满意度优化方法,优化各阻尼器的设计参数。将优化后的多重调谐液体质量阻尼器(MTLMD)方案与吊杆未安装阻尼器、单一频率方案的结果进行对比,得到优化后的方案可以有效降低吊杆的动力放大系数,达到减振的目的。     

大跨度钢拱桥吊杆减振的新型电涡流TMD开发与应用

针对吊杆频率低、阻尼小、易发生风振的弱点,以厦深线榕江特大桥钢吊杆为工程背景,首先通过风洞试验、理论分析和现场实测评估了吊杆的抗风稳定性以及减振设计所需参数.然后基于被动控制和电涡流耗能原理,采用等强度悬臂梁开发了一款耐疲劳、免维护的新型电涡流TMD(被动调谐质量阻尼器)用于改善吊杆风振性能.最后通过强迫振动法实测了吊杆-TMD系统的等效阻尼比以评估其减振效果.试验结果表明:开发的新型减振系统可以使长吊杆强轴(横桥向)和弱轴(顺桥向)的阻尼比分别达到1％和3％以上,完全满足台风区钢拱桥吊杆减振的需要.     

钢绞线斜拉索粘性阻尼器设计方法及应用

本文给出了斜拉桥钢绞线斜拉索粘性剪切型阻尼器的设计和安装方法。在描述了斜拉索常见的风致振动及其危害后,介绍了目前所采用的斜拉索减振措施。根据国内粘性剪切型阻尼器研究现状,针对钢绞线斜拉索,采用AN SY S有限元程序进行设计计算;分析了影响粘性剪切型阻尼器减振效果的因素。通过在安庆长江大桥上进行实桥试验,验证了本粘性剪切型阻尼器设计计算方法的可行性和减振效果。     

大跨度悬索桥长吊索宽频调谐阻尼减振技术研究

为实现大跨度悬索桥长吊索宽频(0～30 Hz)阻尼减振,以广西龙门大桥为背景,对该桥50 m以上长吊索宽频减振技术进行研究。考虑该桥长吊索原刚性减振架方案无法有效控制多根吊索同相位振动,且不能为吊索提供结构阻尼,根据理论分析和参数优化,提出采用3个小阻尼比(阻尼比为2%)、小质量比(质量比为0.10%)调谐质量阻尼器(TMD)和6个大阻尼比(阻尼比为10%)、大质量比(质量比为0.50%)TMD协同作用实现吊索0～30 Hz全模态阻尼减振目标,选用质量和刚度分布具有各向同性、控制频率和自身阻尼比便于调节的摆锤式调谐质量阻尼器(PTMD)进行减振设计,并进行有限元模拟和模型试验以验证可行性。结果表明：多个PTMD协同控制可实现吊索的宽频阻尼减振,其各向同性特征可实现吊索多向振动控制;建议龙门大桥采用在加强原有刚性减振架的基础上,将多个PTMD按振型参与最大原则离散布置在刚性减振架上,集成刚性减振架刚性连接和PTMD调谐减振功能,实现该桥长吊索宽频阻尼减振。     

吊杆抑振用复摆式调谐质量阻尼器调试与安装

瑞安飞云江五桥主桥为连续钢桁系杆拱桥,针对该桥窄翼缘H形截面刚性吊杆涡激振动问题,为其研发了复摆式调谐质量阻尼器。该阻尼器采用电涡流提供阻尼,采用复摆-弹簧提供刚度,消除了摆杆疲劳和刚度-阻尼耦合问题,阻尼器频率和阻尼参数调试便捷,且实现了连续可调,紧凑耐用,便于安装维护,景观效果好。安装阻尼器后的吊杆激振试验表明,阻尼器的抑振效果达到设计目标要求。     

新型吊杆减振器(TLMD)在南京大胜关长江大桥中的应用

南京大胜关长江大桥采用长方切角断面吊杆,通过吊杆风洞试验可知长度大于40 m吊杆的抗风性能不满足要求.针对该桥吊杆构造、力学特性及其施工期间的大幅风致振动,为防止桥梁运营期间吊杆振动影响结构及运营安全,特为其安装了新型的液体质量双调谐减振器(TLMD).安装过程中通过螺栓孔将各减振器连接为一个整体,然后通过焊接在底部隔板的挡块固定,防止工作时偏转及滑动.安装减振器后的测试结果显示,9根吊杆中有6根阻尼比在4％以上,个别吊杆甚至达到4.66％,TLMD减振器对吊杆的抑振效果良好,同时,该减振器具有方便的安装维护性、良好的耐久性.     

虎门二桥主桥吊索阻尼减振技术研究及应用

虎门二桥的主航道桥由坭洲水道桥和大沙水道桥两座大跨度悬索桥组成,其吊索在施工期发生了复杂的风致振动问题。为了抑制吊索的振动,通过分析吊索的振动特性,研究基于不同作用机理的减振措施并进行方案比选,优选出适合本桥吊索减振的措施。通过实桥试验验证了外置式阻尼器(PLD)、多重调谐式阻尼器(MTMD)和冲击质量阻尼器(IMD)的减振效果。最终采用了PLD、MTMD和IMD这3种阻尼器的组合阻尼减振方案,有效抑制了吊索的振动。     

钢绞线斜拉索与平行钢丝斜拉索阻尼减振研究

钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索构造不同,引起风致振动特性和减振需求也不同。为给斜拉索振动控制设计提供依据,对比国内外规范中关于斜拉索阻尼减振指标的规定,分析不同参数对钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索减振指标的影响,以2座典型桥梁为背景,对比分析钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索的阻尼减振措施。结果表明：《斜拉索外置式黏滞阻尼器》(JT/T 1038—2016)和欧洲规范CIP-2002、FIB-2005采用特定阻尼对数衰减率δ控制斜拉索风雨振,而美国规范PTI-2018采用质量阻尼参数S_c≥10控制斜拉索风雨振,质量阻尼参数考虑因素全面、科学,推荐使用;为了保证斜拉索的减振安全,建议阻尼减振同时满足国内外多个现行规范,平行钢丝斜拉索采用δ≥3%作为阻尼减振指标,钢绞线斜拉索的阻尼减振指标建议按照PTI-2018根据索的参数和气动措施情况进行选择;博斯普鲁斯海峡三桥钢绞线斜拉索阻尼器尺寸偏大,安装阻尼器后斜拉索的面内阻尼对数衰减率为4%和6%,可满足低阶大幅振动控制要求;沪苏通长江公铁大桥平行钢丝斜拉索振动模态丰富,采用2种阻尼器协同减振,实现多模态振动控制,控制中、低阶大幅振...     

液体质量双调谐减振器(TLMD)研究与应用

为解决调谐质量阻尼器(TMD)普遍存在的耐久性及参数调谐困难等问题,基于理论及试验研究,在TMD的基础上,利用调谐液体阻尼器(TLD)的优点,研发了新型液体质量双调谐减振器(TLMD)。TLMD减振器是TMD和TLD减振器的复合体,由于流体与固体的耦合作用,TLMD有比两者组合更好的减振效果。TLMD减振器应用于南京大胜关长江大桥吊杆涡振的振动控制中,实桥试验结果显示,在模态质量比仅为8‰左右时,所有被测吊杆的阻尼比均在3.2%以上,个别吊杆甚至达到4.66%,减振效果显著。     

斜拉索-阻尼器系统空间布置减振方法

针对目前长索的振动控制及斜拉索的面外振动控制减振效果不理想的现状,提出一种新的减振方法——斜拉索-阻尼器系统空间布置减振方法。该方法为每3根斜拉索1组,按三角形空间布置,两两连接阻尼器,阻尼器安装方便,可对每一根斜拉索实现任意方向上的振动控制。为验证其减振效果采用零阶优化法对斜拉索参数进行设计,并建立斜拉索-阻尼器体系算例模型,与原索模型、无索间连接的三索模型进行对比。结果表明,采用斜拉索-阻尼器系统的三索空间布置,斜拉索的振动幅度、振动频率均受到显著抑制,对斜拉索面内外振动可给予有效控制。     

大跨度悬索桥吊索阻尼减振设计

为了解决虎门二桥大跨度悬索桥长吊索的振动问题,采用阻尼减振的方式对其进行振动控制。本文首先通过分析吊索的振动特性,包括振动方向、可能发生振动的振型阶次,确定阻尼减振的目标;在此基础上,对大沙水道桥和坭洲水道桥超过80m长的吊索进行阻尼减振设计:利用防撞栏杆为阻尼器的支撑,80~130m的吊索采用油气耦合阻尼器、130m以上的吊索采用摆式阻尼器进行控制。当吊索发生面内或者面外振动时,阻尼器内部发生相对运动,通过阻尼耗能作用控制吊索的振动;最后通过数值计算分析安装阻尼器后的减振效果。结果表明:各受控振型的阻尼对数衰减率δ均大于3%,满足减振的要求。     

斜拉桥拉索粘性剪切型阻尼器的试验研究

介绍一种新型的斜拉桥拉索用粘性剪切型阻尼器，并给出了该阻尼器的设计原理和方法。采用动力试验方法对其减振性能及减振规律进行了室内及实桥试验研究，并对试验结果进行了分析。研究表明，这种阻尼器减振性能优良，完全可用于实桥拉索的振动控制。     

斜拉索磁流变智能阻尼控制系统分析与设计

在结构主动、半主动和智能控制系统优化设计方法的基础上,研究了斜拉索磁流变智能阻尼控制系统的设计方法,并采用所建立的设计方法完成了山东滨州黄河公路大桥斜拉索磁流变智能阻尼减振系统的优化设计。采用限界HROVAT最优控制算法确定磁流变阻尼器的半主动控制力,数值计算了斜拉索磁流变阻尼控制系统的风振反应。进一步分析比较了主动控制、半主动控制、Passive-on被动控制和Passive-off被动控制策略下的磁流变阻尼器控制斜拉索风致振动的控制效果,验证了磁流变阻尼器优化设计方法的正确性和磁流变阻尼器控制策略的有效性。     

大跨混合梁斜拉桥拉索的阻尼器选型研究

阻尼器在斜拉索振动控制上应用广泛、形式多样。在斜拉索端部安装阻尼器可给斜拉索提供附加阻尼,从而提高斜拉索的结构阻尼,增大斜拉索的模态阻尼。斜拉索阻尼器的研究目前都集中在减振性能测试及影响减振效果的因素分析方面,而在阻尼器选型方面的研究还较少。为此进行斜拉索内置阻尼器的选型、安装位置的试设计,重点研究内置式阻尼器(如摩擦阻尼器与橡胶阻尼器)的拉索阻尼器减振方案。     

钢桁拱桥吊杆风致振动影响因素分析

以钢桁拱桥的H型吊杆的风致振动为工程背景,分析了吊杆的雷诺数Re、振动因子ξ、应力大小及应力状态、边界条件、断面形状对钢桁拱桥吊杆振动的影响程度.     

沪苏通长江公铁大桥主航道桥斜拉索振动控制技术

沪苏通长江公铁大桥主航道桥为主跨1 092m的公铁两用钢桁梁斜拉桥,斜拉索最长达576.193m、重达83.5t。针对该桥斜拉索超长、超重的特点,施工期和运营期分别采用临时阻尼减振装置和永久附加阻尼减振装置来抑制斜拉索振动。施工期斜拉索临时阻尼减振装置通过在传统钢丝绳措施上串联1个阻尼模块,适应不同施工阶段斜拉索的状态变化,并控制斜拉索施工期的振动。运营期采用新型电涡流杠杆质量阻尼器(ELMD),利用电涡流阻尼器控制斜拉索面内振动、油阻尼器控制斜拉索面外振动,并进行实桥试验验证。结果表明:斜拉索的阻尼对数衰减率达7%,满足斜拉索阻尼减振要求;ELMD阻尼器安装后,风荷载激励下的振幅从2.15g降低至0.04g,共振主频消失、减振效果明显。     

新型斜拉索永磁式磁流变阻尼器及其参数优化研究

为改善目前永磁式磁流变阻尼器的薄弱环节(活塞杆为薄壁构件),提出一种将径向永磁铁设置在活塞内部的新型斜拉索永磁式磁流变阻尼器。分析该新型永磁式磁流变阻尼器的阻尼力调节机理,通过出力调节试验验证阻尼器的作用机理,对斜拉索永磁式磁流变阻尼器进行参数优化,并验证其减振效果。结果表明:提出的新型斜拉索永磁式磁流变阻尼器可通过改变永磁铁的磁极方向实现阻尼力的调节,具有良好的工作性能;通过合理优化阻尼器的参数,可使斜拉索的各阶对数衰减率同时达到较大值;与线性粘滞阻尼器相比,新型永磁式磁流变阻尼器对斜拉索各阶振动的控制效果均较好。     

铁路钢拱桥钢板式吊杆的设计与疲劳评估

为研究铁路钢拱桥钢板吊杆的设计及计算方法,先给出该类吊杆的设计特点、构造细节(包括钢板吊杆和拱肋、主梁连接的典型构造)和其潜在开裂位置及对应的疲劳强度,再给出德国推荐的风荷载引起的横向涡激振动荷载的计算方法及驰振引起的不同高宽比矩形截面吊杆的弯曲或扭转振动评估方法,最后将列车活载产生的疲劳应力幅和横向风荷载产生的疲劳应力幅叠加,进行钢板吊杆的疲劳评估.采用推荐的方法对欧洲某主跨96 m的双线铁路钢拱桥跨中钢板吊杆进行疲劳评估,评估结果表明该桥吊杆的疲劳应力幅及驰振引起的扭转振动均满足要求.     

大跨度斜拉桥主梁单悬臂施工风振控制

大跨度斜拉桥悬臂施工期抖振响应明显,采用谐波合成法对桥梁节点脉动风速时程进行模拟,基于Davenport抖振理论建立了大跨桥梁抖振时域分析方法。针对在建的某大桥主梁单悬臂施工期可能面遭遇台风袭击的情况,分别提出采用下拉索和调谐质量阻尼器(TMD)两种抗风措施方案,并进行减振效果对比分析。研究表明:大跨斜拉桥主梁悬臂施工期梁端风致振动响应较大,应予以重视;综合考虑航道等因素,采用调谐质量阻尼器(TMD)进行大跨度斜拉桥主梁悬臂施工期主梁振动控制效果较好。