【摘 要】
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碰撞调谐质量阻尼器（pounding tuned mass damper,PTMD）是对传统调谐质量阻尼器（tuned mass damper,TMD）改进得到的一种新型阻尼器,它通过在距离质量体一定间隙的位置增设限位装置,在原有调谐吸能的基础上增加了碰撞耗能方式,实现了对受控结构输入能量的进一步消耗,相较于传统TMD具备更好的减震效果。本文基于已有的PTMD减震理论,采用遗传算法对碰撞间隙进行优
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碰撞调谐质量阻尼器（pounding tuned mass damper,PTMD）是对传统调谐质量阻尼器（tuned mass damper,TMD）改进得到的一种新型阻尼器,它通过在距离质量体一定间隙的位置增设限位装置,在原有调谐吸能的基础上增加了碰撞耗能方式,实现了对受控结构输入能量的进一步消耗,相较于传统TMD具备更好的减震效果。本文基于已有的PTMD减震理论,采用遗传算法对碰撞间隙进行优化,提出了一种耗能效率更高的非对称碰撞调谐质量阻尼器（Asymmetric Pounding Tuned Mass Damper,APTMD）。根据PTMD和APTMD两种新型碰撞调谐阻尼器,展开对大跨度矮塔斜拉桥在地震动作用下的响应控制研究。主要内容分述如下:（1）以大连长山大桥为背景,采用ANSYS建立三维空间有限元模型,通过模态分析了解斜拉桥的自振特性,并提取结构的自振频率、振型等信息。根据实桥所在地区的地质条件选择了6条实际记录的地震波,计算了桥梁在无控制状态下的地震时程响应。（2）研究了从TMD到APTMD的发展过程,通过阐述各阻尼器的减震机理了解了PTMD和APTMD的独特优势。根据PTMD的减震原理分别基于MATLAB/Simulink工具箱和ANSYS/APDL语言建立了PTMD减震系统的数值模型,经对比发现二者拟合良好。（3）根据斜拉桥的纵向动力特性建立单质点振子模型,基于该模型研究了阻尼器的质量比、受控频率、碰撞间隙、布设位置以及碰撞参数对减震率的影响,分析了当阻尼器出现频率失谐、阻尼失谐现象以及受到不同外荷载激励时对减震效果的影响,发现PTMD和APTMD较传统TMD具备更好的鲁棒性。（4）基于PTMD的参数影响研究,在斜拉桥模型中设置了TMD、PTMD和APTMD三种控制方式,选取关键截面位置的动力和内力响应作为控制参数,并分别按桥梁的纵向和横向展开减震效果分析。结果表明三种阻尼器均能达到良好的控制效果,但相比之下APTMD的减震率整体高于PTMD和TMD。研究表明,碰撞调谐质量阻尼器能够有效抑制桥体关键部位在地震作用下的响应程度,在未来桥梁抗震领域中有较好应用前景。
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