人行桥风致与人致振动响应及减振TMD方案研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hamjh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着我国城镇化建设和旅游景区开发的推进,以玻璃桥面为代表的人行桥建设方兴未艾,且呈现出“刚度小、质量轻、阻尼低”的特点,结构外形也更加奇特。本文以两座典型的索支撑人行桥结构为对象,通过风洞试验和有限元分析研究了二者的风致与人致振动响应,并研究了常用的调谐质量减振器(TMD)的参数设计与优化方案。完成的主要工作和成果如下:
  (1)通过气弹模型或节段模型风洞试验发现开槽变截面主梁单悬臂斜拉人行桥的颤振稳定性能极好,但是涡振性能特别差。9种工况下的颤振临界风速均大于104.4m/s,5种工况下都出现了一阶竖弯、一阶扭转及二阶竖弯涡激共振现象。采取透风式栏杆方案可消除各阶涡振。纵横钢框架玻璃桥面的人行悬索桥同时存在颤振和涡振(竖弯和扭转)的问题。安装30cm厚的风嘴后可将颤振临界风速提升到颤振检验风速以上,但仍不能消除涡激共振。
  (2)基于德国人行桥设计指南和有限元分析可知单悬臂斜拉桥主梁各点人致振动加速度响应与振型位移呈正相关。随着时间的变化,加速度具有“先增大,后减小,之后趋于稳定”的规律。随着人群密度的增大,等效同步行人数呈非线性增长,加速度与之成正比。游客在端部聚集对其人致振动性能有利。人行悬索桥上对称布置的抗风缆可以减少竖向和侧向加速度超限的模态,增加侧向失稳临界人数。随着抗风缆水平张力的增大,侧向和竖向超限模态数几乎不变,侧向失稳临界人数会近乎线性增加,不过二阶竖向脚步荷载的响应会渐渐突出。非对称布置依然可提高竖向的行人舒适度,但是会导致侧弯和竖弯振动耦合,降低人行桥的侧向舒适度。
  (3)依靠有限元分析或风洞试验可知,针对单悬臂斜拉桥二阶竖弯人致振动,二阶竖弯TMD的减振率有77.03%,同时布置三阶竖弯TMD时减振率仅增加0.26%。TMD减振率在振型驻点附近会降低约30%。布置各阶STMD之后,一阶竖弯、一阶扭转及二阶竖弯涡振减振效率依次达到了46%、47%和77%,涡振风速锁定区间不变,振幅最大值对应的风速值减小。
  (4)结合单自由度共振理论可以发现,STMD在控制敏感频率密集的人行悬索桥人致振动时会顾此失彼。根据平均后的模态质量和超限的模态频率范围(1.5~2.1Hz),质量比和阻尼比分别取为0.01和0.061,可设计一套MTMD系统,将各阶模态的加速度峰值都降低到舒适度限值以下。将MTMD的频率范围向右平移0.1HZ后,减振效果没有明显的变化。如果把质量比减半,频率间距减小一半,TMD的个数增加一倍,减振效率会变高。
其他文献
目前,国内对UHPC抗氯离子的渗透性能优劣评定没有统一的标准和规范,因此通过测试在不同配合比下UHPC氯离子迁移系数,研究以下变量如何影响UHPC抗氯离子的渗透性能:硅灰掺量、水胶比、粗骨料掺量,以及钢纤维类型和掺量。这样有助于进一步开展对UHPC的研究。且近年来,关于含粗骨料UHPC相关研究已大量出现,但大多是对其力学性能方面的研究,粗骨料对UHPC渗透性能方面影响的研究较为缺乏,这不利于含粗骨
装配式建筑是我国建筑行业未来发展的重要方向,大力发展装配式建筑能够推动我国建筑行业的升级转型。虽然目前国内学者研究了很多装配式墙体,但是涉及到砌体结构的相关装配式研究却较少,而我国村镇地区的建筑很多都是现场砌筑的砌体结构,这类砌体结构在人工砌筑时会耗费较高的人力成本和较长的建设时间,同时也具有工期不稳定、施工方法复杂、以及成品质量无法控制等诸多缺点。同时,国内现有的大部分的墙材厂家生产成本高,收益
人口的持续增长和城市的不断扩张使混凝土需求量逐年增加,混凝土的大量生产导致了对天然砂石骨料大量的消耗。将海砂和再生粗骨料应用于混凝土结构具有极大的社会和经济价值。  再生混凝土存在孔隙率大、吸水率大、界面过渡区薄弱等天然缺陷。而海砂混凝土由于Cl-含量较高,存在易被腐蚀、耐久性差等问题。针对这些问题,本文提出了GFRP约束纤维增强海砂再生混凝土这一组合结构。将短切纤维掺入再生混凝土中,可有效改善混
作为工程结构振动领域中的反问题研究,有效识别车辆荷载对于评估桥梁结构的性能状态具有重要意义。现有测试技术大多依赖于桥梁动态称重系统(Bridge weigh-in-motion, BWIM)开展。针对其所存在的硬件设施成本较高及安装维护过程需全面或部分封闭交通等不足之处,提出了一种基于深度学习理论及机器视觉技术的桥梁上车辆荷载识别技术,为无需BWIM系统支撑的中小型桥梁结构性能监测研究提供新思路。
我国城市化和工业化进程的推进带动着建筑产业的迅速发展,老旧建筑物的拆除产生了大量的建筑垃圾,其中废弃混凝土和废砖含量达到60%以上,若能将这部分建筑垃圾合理再利用,对于实现建筑垃圾资源化具有重大意义,因此,本文使用废弃混凝土和废砖制成的再生粗骨料(RecycledCoarseAggregates,简称RCA)配制成再生混凝土,研究了再生混凝土的工作性能以及收缩性能,并进一步以再生混凝土为原料制作了
剪力墙是高层建筑钢筋混凝土结构中最重要的耗能和抗侧力构件。已有研究表明,在剪力墙中设置暗支撑可以有效提高其承载力、延性及耗能能力,并改善传力路径,如何使带钢板暗支撑的钢筋混凝土剪力墙的抗震性能进一步提高,本文提出了两种方式,其一是采用具有高延性和高韧性的高阻尼ECC材料来浇筑墙身,其二是在暗柱区域配置具有高抗拉强度和线弹性力学性能的CFRP筋。为研究这两种改善剪力墙抗震性能的方式,本文完成了1片高
学位
结构抗震混合试验方法将数值模拟与真实试验相结合,将结构中强非线性的构件进行真实试验,其余部分利用计算机进行数值仿真,能够准确获得结构的地震反应。然而,随着结构的复杂化程度加大,数值子结构中强非线性的构件数量增多,只取其中一个构件进行试验实测的混合试验效率会逐步下降。为提高混合试验方法的精度和效率,本文基于离线模型参数修正提出一种新的结构混合试验方法。从获取结构系统层次地震响应的目标出发,该方法先从
学位
地震是现阶段人类面临的最大自然灾害之一,大震对框架结构的损害十分严重。以往关于地震作用下框架结构的研究主要集中在水平地震作用时,而某些实际震损分析表明竖向地震产生的轴力变化给框架结构构件性能可能带来较大的影响。本文开展对轴力变化时特别是竖向地震作用引起轴力变化时钢筋混凝土柱抗震性能的研究,主要完成了下列工作:  首先,根据现行规范设计了一7层3跨平面RC框架作为原型,取其在双向地震作用时轴力变化幅
目前,胶合木/竹-混凝土组合梁(Timber/Bamboo-concretecompositebeams,简称TCC/BCC梁)的研究与应用主要集中在混凝土板的“湿”连接方面,即上部混凝土板通过现浇方式与木/竹梁结合在一起,其在施工效率、力学性能及长期变形等方面存在明显缺陷,而基于“干”连接的装配式组合梁可以有效克服上述问题,是TCC/BCC研究的新方向。设计出同时具备高刚度、高承载力、高延性,且
学位
随着我国科技的发展,桥梁建设水平的不断提高,为了加快城际之间的交流与发展,桥梁正在扮演着重要的角色。尤其是大跨度桥梁,具有较强的跨越能力,是跨越山谷、江海的首选桥型。但在强地震作用下,其一旦受到破坏,将给人们带来不可估量的生命财产损失。鉴于此,需要重视大跨度桥梁的抗震性能,同时对其减震措施的研究也显得非常重要。本文提出了一种新型非线性限位器减震措施,并对其进行了数值分析以及结合一座双塔不对称混合梁