倒角方形橋塔氣動性能風(fēng)洞試驗及減振措施研究.pdf

1、橋塔是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)之一，高度會隨著橋跨的增加而顯著地增大。對于大跨橋梁中的橋塔結(jié)構(gòu)，當其截面形式較鈍，結(jié)構(gòu)較柔，質(zhì)量輕，阻尼低時，將極易出現(xiàn)橫風(fēng)向馳振以及渦激共振現(xiàn)象。本文著重研究了帶倒角正方形截面形式橋塔的馳振和渦激振動性能以及TMD的減振設(shè)計方法。以下幾個方面是本論文所進行的主要工作:
　　(1)研究分析了該截面形式橋塔的馳振最不利風(fēng)向角，并找出了兩種對橋塔馳振穩(wěn)定性能有良好改善作用的空氣動力措施，即在倒角處加圓弧形導(dǎo)流

2、板或者加矩形垂直翼板，然后就導(dǎo)流板圓弧半徑以及矩形垂直翼板的透風(fēng)率對橋塔馳振性能改善作用的影響規(guī)律展開討論。
　　(2)以馳振是單自由度豎向顫振這一理論為基礎(chǔ)，將顫振導(dǎo)數(shù)H*1、H*4引入到馳振計算中，使橋塔的馳振問題分析計入了非準定常的效應(yīng)，并著重研究了該截面形式橋塔的H*1隨無量綱風(fēng)速V*的變化規(guī)律。
　　(3)基于Den Hartog準定常理論計算出橋塔的馳振臨界風(fēng)速，并與通過橋塔氣動彈性模型試驗得出的馳振臨界風(fēng)速值進

3、行了比較，結(jié)果證明準定常理論計算出的馳振臨界風(fēng)速偏于保守。又進行了考慮非準定常效應(yīng)（即計入顫振導(dǎo)數(shù)H*1、H*4）后馳振臨界風(fēng)速的計算，其結(jié)果已非常接近于通過橋塔氣動彈性模型試驗測出的臨界風(fēng)速值。
　　(4)研究了該截面形式橋塔的渦激振動性能，通過一種類似于經(jīng)典的半功率寬度法的方法（本論文簡稱“類半寬帶法”）識別出線性渦激力模型中的氣動參數(shù)，并對識別出的氣動參數(shù)的精度進行檢驗，結(jié)果證明識別精度可以滿足工程需要。然后分別研究了系統(tǒng)阻

4、尼比和加設(shè)空氣動力措施對橋塔渦振性能的影響規(guī)律。
　　(5)討論了TMD的減振設(shè)計方法。以單自由度體系附加一個TMD的系統(tǒng)為例，研究分析了TMD基本參數(shù)，主要包括阻尼比ξT、頻率比f、質(zhì)量比μ，對減振效果的影響規(guī)律，并重點分析了簡諧荷載作用與隨機荷載激勵兩類不同工況下TMD參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的實用方法，然后又就兩類荷載工況分別作用于主結(jié)構(gòu)或基底情況時的TMD參數(shù)設(shè)計問題進行了對比分析。
　　(6)針對傳統(tǒng)的基于TMD的渦激振動控制