土木工程结构振动控制技术及其应用研究.

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图6模拟结构阻尼比随TLMD频率比变化曲线

模拟结构阻尼比达到极值。频率比在0.96~0.98区间,即频率比在最优值附近改变±1%时,模拟结构阻尼比变化较为平缓且均在6%以上。

实桥通常采用多重TLMD(MTLMD进行减振,为此在室内进行了MTLMD减振性能试验。分别将1~4台频率和阻尼均调为优化值的减振器固定到上述模拟结构上进行试验,得到模拟结构阻尼比随TLMD总质量比变化的曲线如图7所示,按TMD 理论计算的相应曲线亦绘于图7。从图7可知,模拟结构的阻尼比随TLMD总质量比增加而增大,4台TLMD(质量比1.91%时,模拟结构阻尼比达到7.13%,抑振效果非常好。1~4台TLMD 的试验值与同质量比下的TMD理论计算值比较,模拟结构阻尼比分别提高27%、23%、35%和46%,说明新型TLMD双调谐减振器由于同时具有TLD 和TMD的抑振效能,抑振性能在TMD基础上有大幅提升。

图7MTLMD抑振性能的试验值与TMD理论僵对比3.1.3实桥试验

选取九江长江大桥三大拱中2根典型吊杆(C32A32和C10A10,对该新型减振器进行了减振性能实桥试验。在每根吊杆上安装4台活动质量均为10kg的减振器,如图8所示。首先撤下吊杆原有TMD减振器,分别进行激振并得到吊杆自身的自振特性;然后安装试验用新型减振器TLMD对吊杆激振,进行新型TLMD减振性能试验;最后对撤下的既有TMD减振器进行检修,使之恢复最佳状态,重新安装到吊杆上进行综合减振性能试验。试验结果如图9所示。

由图9可知,吊杆C32A32和C10A10在TLMD质量比分别为1.57%与1.56%的情形下,

图8新型TLMD实桥安装

图9实桥试验结果

目标振型阻尼比达到了5.09%和3.58%,阻尼分别提高了50.9倍和35.8倍。对非目标振型,结构阻尼比也有所提高。对比原TMD在质量比为1.9%时,目标振型阻尼比为3%左右,TLMD具有更好的减振效果。TLMD与TMD减振器共同工作时,目标振型的结构阻尼比进一步增加到5.47%和4.98%,非目标振型的结构阻尼比有更明显的提高。

由于九江长江大桥公路面二期恒载变化等因素影响,吊杆频率发生变化,本次减振器的频率根据早期实测频率设计,C32A32及C10AlO实际频率比分别为0.945和o.936,未调节到最优值,抑振效果略低于室内试验。在准确测试吊杆频率和精确调试TLMD参数的情况下,实桥TLMD减振性能将得到提升。

3.2杠杆质量阻尼器(LMD减振技术

随着斜拉桥的大量兴建,斜拉桥的跨度逐渐增大,斜拉索的长径比也越来越大,拉索的刚度、阻尼相应不断降低,通常斜拉索前几阶自振频率在2Hz 以下,未采取减振措施时模态阻尼比在0.1%左右,拉索极易在风、风雨、地震及交通等外界激励下产生大幅振动。斜拉索振动引起其疲劳损伤与应力腐蚀,还会使过往行人和车辆产生不舒适感和不安全感,影响桥梁的正常运营。解决斜拉索振动问题是

一个非常重要的工程课题。

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１８桥梁建设２００９年增刊２桥梁景观的不良影响小，易于安装、养护，且减振效果更好，是一种更适于超长斜拉索的振动控制的“广谱”减振器。Ａ大样参［１］考文献：Ｗ，ＢｅｒｇｍａｎＬＡ，ＣａｕｇｈｅｙＴＫ，以ａ１．ａｎｄＨｏｕｓｎｅｒＧＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＣｏｎｔｒｏｌ：Ｐａｓｔ，ＰｒｅｓｅｎｔＦｕｔｕｒｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＡＳＣＥ，１９９７，１２３（９）：８９７—９７１．［２］ＰｅｒｔｅｒｓｅｎＮＲ．ＤｅｓｉｇｎｏｆＤａｍｐｅｒｓ．ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＬａｒｇｅＳｃａｌｅＴｕｎｅｄＭａｓｓＣｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］．Ｎｏｒｔｈ—ＨｏｌｌａｎｄＳＭＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ，１９８０：５８１—５９６．［３］顾金钧，赵煜澄，邵克华．九江长江大桥应用新型ＴＭＤ抑制吊杆涡振［Ｊ］．土木工程学报，１９９４，２７（３）：图１ｌＬＭＤ一斜拉索系统室内模拟试验整体布置２—２０．（ＧＵ采用复模态分析法对有ＬＭＤ试验索的减振效果进行了计算分析，并与实测结果

进行了对比，如图１２所示。Ｊｉｎ－ｊｕｎ，ＺＨＡ０Ｙｕ—ｃｈｅｎｇ。ＳＨＡＯＫｅ－ｈｕａ．Ｓｕｐ—ｏｎｐｒｅｓｓｉｎｇＶｏｒｔｅｘ－ＩｎｄｕｃｅｄＶｉｂｒａｔｉｏｎＨａｎｇｅｒｓｏｆａＪｉｕ‘ ｊｉａｎｇＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅ，ＵｓｉｎｇＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｅｗＴｙｐｅｏｆＴＭＤ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＪｏｕｒｎａｌ，１９９４，２７（３）：２—２０．ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［４］汪正兴，任文敏，苏继宏，等．多重调谐质量阻尼器参数优化的一种改进算法及其应用［Ｊ］．工程力学，２００５，２２（５）：２６—３０．（ＷＡＮＧＺｈｅｎｇ－ｘｉｎｇ，ＲＥＮＷｅｎ－ｍｉｎ，ＳＵＪｉ—ｈｏｎｇ，ｄａ１．ＡｎＩｍｐｒｏｖｅｄｔｉｏｎｏｆ阶披ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＰａｒａｍｅｔｅｒＯｐｔｉｍｉｚａ—ＭＴＭＤａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２００５，２２（５）：２６—３０．ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）图１２有ＬＭＤ试验泵前１５阶对数衰减翠实测值与计算值的对比［５］欧进萍．结构振动控制一主动、半主动和智能控制［Ｍ］．北京：科学出版社，２００３．［６］Ｉｔｏ由图１２可见，安装ＬＭＤ后，试验索前１５阶对数衰减率艿从０．００５提高到０．０４～ｏ．１２，计算值与实测值基本吻合。斜拉索振动控制上需要提供较大附加阻尼的４～６阶艿值可达０．１１左右，通常刚性连接的粘性剪切阻尼器（ＶＳＤ）对斜拉索提供的最大附加阻尼仅约０．０６，可见与ＶＳＤ相比，ＬＭＤ具有更好的整体减振效果。Ｍ．ＭｅａｓｕｒｅｓＡｇａｉｎｓｔＷｉｎｄ—ＩｎｄｕｃｅｄＶｉｂｒａｔｉｏｎｓｏｆｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＣｏｎｇｒｅｓｓｔＳＴＢｒｉｄｇｅ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＤｉｖ，ＡＳＣＥ，１９８７．［７］ＦｕｊｉｎｏＹ．ＲｅｃｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＩｎｄｕｃｅｄＶｉｂｒａｔｉｏｎｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆｏｎＷｉｎｄ．ＪａｐａｎＢｒｉｄｇｅｓｉｎ［ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｎｏｆ４ｔｈＥａｓｔＡｓｉａ—ＰａｃｉｆｉｃＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｓｅｏｕｌ．Ｋｏｒｅａ，１９９３，Ｉ：４３—４８．［８３４