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MTMD在钢箱梁悬索桥高阶涡激振动控制中的应用
  • ISSN号:1004-4523
  • 期刊名称:振动工程学报
  • 时间:2013.12.15
  • 页码:908-914
  • 分类:U441.3[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]湖南大学风工程研究中心,湖南长沙410082
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(91215302)
  • 相关项目:重大建筑与桥梁强/台风灾变的集成研究
中文摘要:

大跨度悬索桥模态密集,常遇风速下存在多个模态发生涡激共振的可能。鉴于多重调谐质量阻尼器(MT—MD)在减振效率和鲁棒性方面的优点,探讨了MTMD理论在大跨度钢箱梁悬索桥高阶竖向涡激振动控制中的应用。首先从Scanlan线性涡激力模型出发,在不考虑气动刚度项和气动阻尼项的条件下得到安装MTMD后的加劲梁位移频响函数。然后以加劲梁位移频响函数峰值极小值为目标函数,运用基于Matlab的遗传算法完成MTMD方案的初步参数优化设计。最后,从结构固有频率波动和结构固有阻尼比变化两方面讨论了MTMD的控制效率和鲁棒性。计算结果表明,在MTMD的初步参数优化设计中忽略气动刚度项和气动阻尼项是可行的,适当扩大MTMD的频率范围和阻尼比可以使其在减振效率和鲁棒性上达到更好的平衡,比传统调谐质量阻尼器(STMD)更适合悬索桥涡激振动控制。

英文摘要:

The vertical modes of long-span suspension bridges are usually closely spaced so that vortex--induced vibration may occur in more than one mode. To suppress highe~order vortex-induced vibration of suspension bridges, the application of MT- MD, which is demonstrated to be more effective and robust than TMDs, is investigated. Firstly, the displacement response function of the girder installed with MTMD was deduced, using the empirical linear model of vortex-induced force developed by Scanlan. However, the aerodynamic damping and aerodynamic stiffness were not considered. Then, the minimal peak value of the displacement response function of the girder was defined as the optimization objective function and preliminary parameter optimization was accomplished by Matlab-based Genetic Algorithm. Lastly, the effectiveness and robustness of MTMD was discussed from the aspects of possible error in structural natural frequency and possible variation in structural mechanical damp- ing ratio. The results indicated that it is acceptable to ignore the aerodynamic stiffness and the aerodynamic damping in the ini- tial procedure of parameter optimization, and MTMD with proper frequency range and damping ratio can reach good balance between effectiveness and robustness, which is more suitable for the vortex-induced vibration control of suspension bridge than the traditional tuned mass damper scheme (STMD).

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期刊信息
  • 《振动工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国振动工程学会
  • 主编:刘人怀
  • 地址:南京市御道街29号
  • 邮编:210016
  • 邮箱:zdxb@nuaa.edu.cn
  • 电话:025-84895885
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4523
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1349/TB
  • 邮发代号:28-249
  • 获奖情况:
  • 1995年江苏省首届期刊质评一级期刊,1997年获中国科协优秀期刊,1999年获国家自然科学基金委经费资助
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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