倒角方形橋塔氣動(dòng)性能風(fēng)洞試驗(yàn)及減振措施研究.pdf

1、橋塔是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)之一，高度會(huì)隨著橋跨的增加而顯著地增大。對(duì)于大跨橋梁中的橋塔結(jié)構(gòu)，當(dāng)其截面形式較鈍，結(jié)構(gòu)較柔，質(zhì)量輕，阻尼低時(shí)，將極易出現(xiàn)橫風(fēng)向馳振以及渦激共振現(xiàn)象。本文著重研究了帶倒角正方形截面形式橋塔的馳振和渦激振動(dòng)性能以及TMD的減振設(shè)計(jì)方法。以下幾個(gè)方面是本論文所進(jìn)行的主要工作:
　　(1)研究分析了該截面形式橋塔的馳振最不利風(fēng)向角，并找出了兩種對(duì)橋塔馳振穩(wěn)定性能有良好改善作用的空氣動(dòng)力措施，即在倒角處加圓弧形導(dǎo)流

2、板或者加矩形垂直翼板，然后就導(dǎo)流板圓弧半徑以及矩形垂直翼板的透風(fēng)率對(duì)橋塔馳振性能改善作用的影響規(guī)律展開(kāi)討論。
　　(2)以馳振是單自由度豎向顫振這一理論為基礎(chǔ)，將顫振導(dǎo)數(shù)H*1、H*4引入到馳振計(jì)算中，使橋塔的馳振問(wèn)題分析計(jì)入了非準(zhǔn)定常的效應(yīng)，并著重研究了該截面形式橋塔的H*1隨無(wú)量綱風(fēng)速V*的變化規(guī)律。
　　(3)基于Den Hartog準(zhǔn)定常理論計(jì)算出橋塔的馳振臨界風(fēng)速，并與通過(guò)橋塔氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)得出的馳振臨界風(fēng)速值進(jìn)

3、行了比較，結(jié)果證明準(zhǔn)定常理論計(jì)算出的馳振臨界風(fēng)速偏于保守。又進(jìn)行了考慮非準(zhǔn)定常效應(yīng)（即計(jì)入顫振導(dǎo)數(shù)H*1、H*4）后馳振臨界風(fēng)速的計(jì)算，其結(jié)果已非常接近于通過(guò)橋塔氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)測(cè)出的臨界風(fēng)速值。
　　(4)研究了該截面形式橋塔的渦激振動(dòng)性能，通過(guò)一種類(lèi)似于經(jīng)典的半功率寬度法的方法（本論文簡(jiǎn)稱(chēng)“類(lèi)半寬帶法”）識(shí)別出線(xiàn)性渦激力模型中的氣動(dòng)參數(shù)，并對(duì)識(shí)別出的氣動(dòng)參數(shù)的精度進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果證明識(shí)別精度可以滿(mǎn)足工程需要。然后分別研究了系統(tǒng)阻

4、尼比和加設(shè)空氣動(dòng)力措施對(duì)橋塔渦振性能的影響規(guī)律。
　　(5)討論了TMD的減振設(shè)計(jì)方法。以單自由度體系附加一個(gè)TMD的系統(tǒng)為例，研究分析了TMD基本參數(shù)，主要包括阻尼比ξT、頻率比f(wàn)、質(zhì)量比μ，對(duì)減振效果的影響規(guī)律，并重點(diǎn)分析了簡(jiǎn)諧荷載作用與隨機(jī)荷載激勵(lì)兩類(lèi)不同工況下TMD參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)用方法，然后又就兩類(lèi)荷載工況分別作用于主結(jié)構(gòu)或基底情況時(shí)的TMD參數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　(6)針對(duì)傳統(tǒng)的基于TMD的渦激振動(dòng)控制