MTMD抑制铁路轻型桥墩横向振动研究

摘要

针对铁路提速后大部分轻型墩桥梁出现了因墩顶横向振幅偏大而造成桥梁横向振幅过大这一新问题,研究了轻型墩对桥梁横向动力性能的影响规律.提出采用MTMD(Multiple Tuned Mass Damper)对轻型墩墩顶车—桥耦合振动引起的横向振动进行控制,对该方案的可行性和适用范围进行了研究.首先,将主结构简化为单自由度体系,建立了结构-MTMD系统的力学模型和运动微分方程,全面系统地分析了MTMD各设计参数对动力放大系数的影响规律.在此基础上,以某特大桥为例设计STMD和MTMD利用移动荷载法模拟计算了MTMD抑制墩顶横向振动的减振效果.最后,通过改变墩高的方式改变桥梁的横向振动频率,分析了采用MTMD控制墩顶横向振动的有效速度区间与桥墩横向振动频率的关系,分析了采用MTMD被动控制轻型墩车—桥耦合振动的适用范围和条件,分析结果表明:桥墩影响桥梁横向动力性能的主要因素是墩梁刚度比,其影响规律符合指数关系.MTMD能够有效地控制轻型桥墩因车桥耦合振动引起的横向振动,但减振效果与桥墩横向振动时程曲线的特征密切相关.在车桥耦合振动过程中桥墩发生共振或准共振现象所对应的列车速度与桥墩自振频率相关.因此,采用MTMD控制轻型桥墩横向振动时,有效减振速度区间与桥墩的自振频率有关.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2国内外发展动态

1.2.1轻型墩对整桥横向动力性能的影响研究

1.2.2 工程结构振动控制的发展过程

1.2.3结构被动控制的研究进展

1.3主要研究内容及创新点

1.3.1主要研究内容

1.3.2主要创新点和难点

第二章试验

2.1 工程概况

2.2检测试验目的

2.3测点布置

2.4试验荷载

2.5仪器设备

2.6检测结果分析

2.6.1检测结果

2.6.2结果分析

2.7结论

第三章桥墩对整桥横向动力性能的影响

3.1模型建立

3.1.1空间八节点等参数单元

3.1.2弹簧阻尼单元

3.1.3模态求解

3.2模型验证

3.3桥墩对整桥横向动力性能的影响

3.3.1简支梁的模态及跨中横向刚度

3.3.2墩梁刚度比对墩-梁体系横向动力性能的影响

3.3.3墩梁频率比对墩-梁体系横向动力性能的影响

3.4墩梁刚度比对桥梁车-桥耦合振动的影响

3.5 小结

第四章TMD的减振原理及结构-MTMD的动力特性研究

4.1 TMD的减振原理

4.2结构-STMD的动力特性研究

4.3结构-MTMD系统动力特性研究

4.3.1结构-MTMD系统的概念及力学模型

4.3.2结构-MTMD系统运动微分方程的建立

4.3.3结构-MTMD系统动力放大系数公式推导

4.3.4 MTMD参数对MTMD系统振动控制效果影响研究

4.4小结

第五章铁路轻型桥墩MTMD减振研究

5.1桥墩-MTMD结构系统模型的建立和动力反应方程的推导

5.2墩顶所承受的横向激振力的模拟

5.3桥墩-TMD动力反应方程的求解方法

5.4结合温塘河特大桥的TMD参数优化和减振效果分析

5.4.1 STMD的优化

5.4.2 MTMD的优化

5.4.3 MTMD减振效果时程分析

5.5不同自振频率简支梁桥的MTMD减振效果分析

5.6 小结

第六章结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文