斜拉索是斜拉橋的主要受力構(gòu)件之一,具有剛度小、質(zhì)量小、低阻尼等特性,使其在外部激勵(lì)作用下易發(fā)生大幅振動(dòng),這極大地降低了斜拉橋的安全性和耐久性。阻尼器能有效減小和抑制外部激勵(lì)引起的斜拉索振動(dòng),然而傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器存在頻帶窄等不足。本文提出一種新型阻尼器——懸臂式單面碰撞調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（Single-side Pounding Tuned Mass Damper,SS-PTMD）,并對(duì)其在單自由度結(jié)構(gòu)和斜拉索減振性能開(kāi)展了仿真及試驗(yàn)研究。本文來(lái)源于國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）（編號(hào):2015CB057702）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào):51378203）。本文主要研究?jī)?nèi)容包括:（1）介紹了國(guó)內(nèi)外針對(duì)斜拉索振動(dòng)控制策略、研究背景及概況,并論述了國(guó)內(nèi)外對(duì)于碰撞阻尼器與碰撞調(diào)諧質(zhì)量阻尼器研究概況,明確了論文的研究?jī)?nèi)容與研究意義。（2）論述了幾種經(jīng)典的碰撞力模型及HDR高耗能材料的特點(diǎn),對(duì)懸臂式SS-PTMD中不同質(zhì)量塊及不同釋放距離下開(kāi)展了碰撞試驗(yàn),并識(shí)別出了模型中的參數(shù)。（3）建立了單自由度結(jié)構(gòu)-SS-PTMD系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程,SS-PTMD分別采用兩種不同的質(zhì)量比和SS-PTMD... 

【文章來(lái)源】：湖南科技大學(xué)湖南省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

蘇通大橋Fig.1.1SutongBridge

5圖1.2南京長(zhǎng)江二橋拉索纏繞螺旋帶Fig.1.2NanjingYangtzeRiverSecondBridgeCableWoundSpiralBelt目前已證明有效的結(jié)構(gòu)措施主要是輔助索減振方法，輔助索是指在斜拉索之間用高強(qiáng)度鋼索連接，其作用是減小索的有效長(zhǎng)度，提高拉索的固有頻率，另外使拉索之間產(chǎn)生耦合作用，形成有干擾效應(yīng)的索網(wǎng)或用高阻尼材料做輔助索以提高系統(tǒng)阻尼，達(dá)到抑制拉索風(fēng)雨激振、參數(shù)共振等振動(dòng)的目的。周亞剛[31]以實(shí)際大跨度斜拉橋工程為背景，研究了單索和索網(wǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析理論和方法，并對(duì)輔助索的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了分析。何永龍等[32,33]提出了一種具有耗能能力的斜拉橋輔助索。利用有限元軟件建立了斜拉索和輔助索構(gòu)成的2維平面索網(wǎng)模型，并利用特征值分析了索網(wǎng)的自振頻率和模態(tài)阻尼比。隨后，為了驗(yàn)證輔助索的減振性能，分別采用輔助索阻尼器,輔助索索端阻尼器及主索索端阻尼器進(jìn)行有限元及理論分析并用試驗(yàn)檢驗(yàn)。黃繼民[34]研究了輔助索減振的機(jī)理與實(shí)際應(yīng)用的方法。在實(shí)際工程中，日本的MeikohWest橋、丹麥的Faro橋、法國(guó)的Normandy橋（如圖1.3）都用輔助索對(duì)拉索進(jìn)行振動(dòng)控制。輔助索能有效提高拉索固有頻率，是抑制參數(shù)激振的有力手段。但采用輔助索結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其作用和機(jī)理仍沒(méi)有確切的定論，它破壞了原有拉索系統(tǒng)獨(dú)有的美觀效果，且費(fèi)用相對(duì)于其他減振方法更為昂貴，所以它在實(shí)際工程中的應(yīng)用并不是很普遍。

6圖1.3法國(guó)Normandy大橋輔助索Fig.1.3AuxiliaryCablesofNormandyBridgeinFrance斜拉索振動(dòng)主要是由于拉索具有非常低的固有結(jié)構(gòu)阻尼，增加拉索阻尼能夠抑制拉索的所有振動(dòng)，按阻尼器的安裝形式可分為內(nèi)置式和外置式。內(nèi)置式阻尼器安裝高度較低，拉索在該處振動(dòng)位移很小，吸收振動(dòng)能量有限，難以對(duì)風(fēng)雨振等大幅強(qiáng)烈的振動(dòng)產(chǎn)生有效的控制。常見(jiàn)的內(nèi)置阻尼器有：內(nèi)置式高阻尼橡膠阻尼器（如圖1.4）、內(nèi)置式液壓阻尼器、內(nèi)置式徑向阻尼器。圖1.4內(nèi)置式高阻尼橡膠阻尼器Fig.1.4Built-inhighdampingrubberdamper外置式阻尼器安裝高度較高，對(duì)長(zhǎng)索、超長(zhǎng)索能起到很好的減振效果。其中，幾種常見(jiàn)的阻尼器有：固定外置式阻尼器（如圖1.5）、垂擺式外置阻尼器（如圖1.6）。C.S.CAI[35]等提出了對(duì)于小垂度斜拉索上安裝TMD的自由和強(qiáng)迫振動(dòng)的線性理論，通過(guò)分離變量法推導(dǎo)出拉索-TMD系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。王修勇等[36]根據(jù)最優(yōu)控制原理，確定了斜拉索減振阻尼器優(yōu)化參數(shù)的一種方法。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的減振措施就是在斜拉索的索錨一定距離處增設(shè)外置阻尼器。法國(guó)的Elorn橋利用固定外置式阻尼器來(lái)控制拉索的振動(dòng)，并取得較好的減振效果。此外，在實(shí)際


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