阻尼器對懸索橋吊索減振效果的數(shù)值研究.pdf

1、隨著懸索橋的跨度不斷增大，其吊索的長度也不斷增長。由于吊索屬于細(xì)長結(jié)構(gòu)，其阻尼小、質(zhì)量輕、頻率低的特點(diǎn)，極易在風(fēng)荷載、橋面或主纜的激勵作用下發(fā)生大幅振動。本文采用數(shù)值方法研究了阻尼器對懸索橋吊索振動的控制效果，主要內(nèi)容如下：
　?、挪捎脭?shù)值方法，以單根吊索為研究對象，研究了阻尼器支架剛度、阻尼器剛度和吊索彎曲剛度對懸索橋吊索減振效果的影響。首先，推導(dǎo)了支架-阻尼器-吊索系統(tǒng)的運(yùn)動偏微分方程。其次，采用有限差分方法對支架-阻尼器-吊

2、索系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程進(jìn)行數(shù)值離散求解，與已有的結(jié)果驗證了方法的可靠性，研究了阻尼器支架剛度、阻尼器剛度和吊索彎曲剛度對無量綱阻尼比曲線、可實現(xiàn)的最優(yōu)阻尼比及其對應(yīng)的最優(yōu)阻尼系數(shù)等的影響，研究了阻尼器支架模態(tài)質(zhì)量的影響，并與相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明，隨著阻尼器支架剛度的減小，能實現(xiàn)的最優(yōu)阻尼比減小，對應(yīng)的最優(yōu)阻尼系數(shù)也減小，會影響阻尼器效率，且各階模態(tài)的無量綱阻尼比曲線不一致，阻尼器支架的模態(tài)質(zhì)量對阻尼器效率影響很小；隨著阻尼器

3、剛度的增大，能實現(xiàn)的最優(yōu)阻尼比減小，對應(yīng)的最優(yōu)阻尼系數(shù)則增大，也會影響阻尼器效率；隨著吊索彎曲剛度的減小，能實現(xiàn)的最優(yōu)阻尼比先減小后增大，對應(yīng)的最優(yōu)阻尼系數(shù)增大，但是實際懸索橋的吊索彎曲剛度很小，對阻尼器效率的影響可忽略。
　?、撇捎脭?shù)值方法，以平行雙吊索為研究對象，研究了雙吊索之間安裝阻尼器對雙吊索系統(tǒng)動力特性的影響。首先，推導(dǎo)了雙吊索-阻尼器系統(tǒng)的運(yùn)動偏微分方程。其次，采用有限差分方法對雙吊索-阻尼器系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程進(jìn)行數(shù)值

4、離散求解，研究了雙吊索之間安裝單個和多個阻尼器情況下，對結(jié)構(gòu)頻率、振型和模態(tài)阻尼比的影響。研究結(jié)果表明：平行雙吊索之間安裝阻尼器僅能對雙吊索反向振型提供模態(tài)阻尼，對雙吊索同向振型不能提高模態(tài)阻尼；在雙吊索之間安裝阻尼器，能夠改變結(jié)構(gòu)振型的排列次序，提高單根吊索的振動頻率，對于吊索的振動控制有利，當(dāng)阻尼器阻尼系數(shù)無窮大時，相當(dāng)于剛性分隔器的作用。
　　⑶以四根吊索為研究對象，吊索之間以剛性分隔器連接，在吊索端部安裝雙阻尼器，以控制吊