格柵矩形水箱TLD振動特性及在結(jié)構(gòu)減振中的應(yīng)用.pdf

1、隨著輕質(zhì)高強材料的大量應(yīng)用及設(shè)計方法的進步，橋梁結(jié)構(gòu)向大跨、輕柔及低阻尼方向發(fā)展，加劇了結(jié)構(gòu)在風、地震及行人等動力荷載作用下響應(yīng)。過大的結(jié)構(gòu)振動影響舒適性，造成結(jié)構(gòu)疲勞，嚴重時威脅結(jié)構(gòu)安全。開發(fā)和應(yīng)用阻尼器抑制結(jié)構(gòu)的振動一直是橋梁抗風抗震等領(lǐng)域的前沿研究課題。調(diào)諧液體阻尼器（Tuned Liquid Dampers，簡稱TLD）由于具有造價低、易于安裝、多方向控制、在小振幅下啟動等優(yōu)點，已在很多高層建筑上應(yīng)用。剛性水箱中液體晃動具有很強

2、的非線性特性，與激勵幅值、激勵頻率等參數(shù)有關(guān)，造成TLD的力學(xué)模型相當復(fù)雜。本文主要研究純水及格柵 TLD的動力學(xué)特性及應(yīng)用TLD進行人行橋的側(cè)向減振問題。論文主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　?。?）本文首先回顧了用于模擬純水 TLD的等效 non-linear stiffness and damping(簡稱NSD)模型及模型參數(shù)（非線性剛度和非線性阻尼）的影響因素?；诘刃?NSD模型建立結(jié)構(gòu)—TLD的運動方程，導(dǎo)出兩自由度系統(tǒng)

3、在簡諧激勵下主結(jié)構(gòu)的位移動力放大因子，得到動力放大因子最大值最小化的TLD的參數(shù)優(yōu)化，并進行了參數(shù)分析。最后以一倒立式框架為例，設(shè)計制作了TLD水箱，進行了控制結(jié)構(gòu)一階側(cè)向振動響應(yīng)的TLD—結(jié)構(gòu)振動臺試驗，測定結(jié)構(gòu)在不同激振頻率作用下的穩(wěn)態(tài)位移響應(yīng)，并與數(shù)值優(yōu)化的結(jié)果進行對比，驗證了參數(shù)優(yōu)化的有效性。
　?。?）為解決純水 TLD中阻尼過低引起的液面晃動強非線性問題，研究了格柵TLD的振動特性。采用振動臺試驗及無接觸視頻位移測試系

4、統(tǒng)測定了不同激振幅值、格柵個數(shù)、格柵放置位置、格柵阻塞比等參數(shù)下水箱側(cè)壁無量綱波高隨激振頻率的變化，結(jié)果表明增設(shè)格柵后 TLD的非線性特性顯著降低，基本避免了純水TLD中存在的“跳頻”、“頻率偏移”等非線性特征。基于波動理論推導(dǎo)了增加格柵的TLD的等效線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（tuned mass dampers簡稱TMD）模型，得到了模擬TLD的等效質(zhì)量、等效剛度及依激勵幅值而變化的等效阻尼比。最后對格柵TLD—主結(jié)構(gòu)的響應(yīng)進行參數(shù)優(yōu)化得到