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钢拱塔施工和成塔状态的风振控制
  • ISSN号:1671-8879
  • 期刊名称:《长安大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:U448.27[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]长安大学旧桥检测与加固技术交通行业重点试验室,陕西西安710064
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51078038,51408062); 陕西自然科学基金项目(2014JQ7253); 西安建筑科技大学基础研究基金项目(JC 1302)
中文摘要:

为了研究拱形钢塔在施工阶段和成塔状态时的风致振动控制方法,建立了之江大桥施工及成塔状态的拱形钢塔有限元模型,采用改进谐波合成法模拟了脉动风荷载并作为输入,对加设MTMD的施工及成塔状态的钢拱塔进行了动力时程分析。利用ANSYS参数化设计语言(APDL)编制了计算程序,以精确求解钢拱塔顶部的最大位移与加速度的减振率,进而对MTMD系统进行了参数分析,研究了质量比μ、TMD的数量m、阻尼比ξT和带宽β对MTMD系统减振效果的影响,并得到了最优化的参数值;并设计了可控制钢拱塔面内(施工)与面外(成塔)振动的MTMD系统,提供了工程施工所需的具体设计参数值。研究结果表明:当钢拱塔从施工状态变为成塔状态时,其基阶振型也由面内振动转变为面外振动,在这体系转换过程中,钢拱塔容易发生风致振动;建议了施工和成塔状态的MTMD系统的最优参数值,即μ=0.01、m=12、ξT=0.05、β=0.1(施工)和β=0.2(成塔)。所设计的可转动的MTMD系统可以有效地控制钢拱塔的风致振动响应,并可为同类工程的建设提供科学依据和参考。

英文摘要:

FEA models of arch steel tower of Hangzhou Zhijiang Bridge in construction and completed stage were established to analyze the dynamic characteristics of different structural system in order to study wind-induced vibration control of arch steel tower.Based on improved WAWS method,perfect stochastic fluctuating wind field processes were generated.By inputting them into FEA models of arch steel tower with MTMD in construction and completed stage,the time-history analysis was carried on.Then,by using ANSYS parametric design language,one calculation program is prepared to calculate the vibration reduction rate of maximum displacement and acceleration.Considering the effect of mass ratio,number of TMD,damping ratio and bandwidth on MTMD,parametric analyses on MTMD system were carried on to obtain optimization parameters.Finally,MTMD devices and parameters,which could con-trol the plane-vibration and out-of-plane vibration for arch steel tower were suggested.The results showed that:wind-induced vibration would easily occur in the system transformation of arch steel tower from construction stage to completed stage,because the first vibration mode changes from in-plane vibration to outside surface.The optimal parameter values,which areμ=0.01,m=12,ξT=0.05,β=0.1andβ=0.2,are suggested for MTMD in construction and completed stage.In a word,MTMD designed in this paper can effectively control the vibration of arch steel tower in construction and completed stage,which could provide some meaningful references for the further research on control of wind-induced vibration for arch steel tower.2tabs,11 figs,15refs.

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期刊信息
  • 《长安大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:长安大学
  • 主编:马建
  • 地址:西安市南二环路中段
  • 邮编:710064
  • 邮箱:
  • 电话:029-82334383
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-8879
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1393/N
  • 邮发代号:52-137
  • 获奖情况:
  • 交通部一等奖,陕西省一等奖,教育部二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,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)
  • 被引量:13589