液体质量双调谐减振器(TLMD)研究与应用

为解决调谐质量阻尼器(TMD)普遍存在的耐久性及参数调谐困难等问题,基于理论及试验研究,在TMD的基础上,利用调谐液体阻尼器(TLD)的优点,研发了新型液体质量双调谐减振器(TLMD)。TLMD减振器是TMD和TLD减振器的复合体,由于流体与固体的耦合作用,TLMD有比两者组合更好的减振效果。TLMD减振器应用于南京大胜关长江大桥吊杆涡振的振动控制中,实桥试验结果显示,在模态质量比仅为8‰左右时,所有被测吊杆的阻尼比均在3.2%以上,个别吊杆甚至达到4.66%,减振效果显著。

新型吊杆减振器(TLMD)在南京大胜关长江大桥中的应用

南京大胜关长江大桥采用长方切角断面吊杆,通过吊杆风洞试验可知长度大于40m吊杆的抗风性能不满足要求。针对该桥吊杆构造、力学特性及其施工期间的大幅风致振动,为防止桥梁运营期间吊杆振动影响结构及运营安全,特为其安装了新型的液体质量双调谐减振器(TLMD)。安装过程中通过螺栓孔将各减振器连接为一个整体,然后通过焊接在底部隔板的挡块固定,防止工作时偏转及滑动。安装减振器后的测试结果显示,9根吊杆中有6根阻尼比在4%以上,个别吊杆甚至达到4.66%,TLMD减振器对吊杆的抑振效果良好,同时,该减振器具有方便的安装维护性、良好的耐久性。

TLMD阻尼器在桥梁工程上的应用研究

为有效抑制九江长江大桥三大拱吊杆的涡激振动,曾为其加装了TMD阻尼器。近20 a来其涡激振动得到了控制,但却造成了阻尼器长期大幅振动状态下的疲劳损伤。为避免当损伤积累后将削弱减振效果并危及结构安全,依托该桥三大拱吊杆新型液体-质量双调谐阻尼器(TLMD)研发项目,研究了阻尼器安装质量比与主振系统及阻尼系统动力放大系数的关系,并对阻尼器振动幅值进行了理论分析。研究发现:为保证阻尼器的安全与可靠,应选取合理的阻尼器安装质量比,使得该类阻尼器的动力放大系数不超过30倍。并据此指导了该桥吊杆新增阻尼器实施方案的设计。测试结果表明减振效果良好,且未见阻尼器疲劳损伤现象。

新型TLMD阻尼器在九江长江大桥吊杆减振中的应用

TMD阻尼器在安装质量比不高的情况下虽然能达到设计减振效果,但是阻尼器本身疲劳损伤较大,疲劳寿命偏低。本文对九江长江大桥拱桥吊杆通过修复既有TMD并增补TLMD阻尼器的方式解决既有TMD阻尼器频繁疲劳失效的问题,并在此基础上对比分析了TLMD阻尼器减振效率。结果表明:增加TLMD阻尼器后,吊杆阻尼得到了大幅提高,阻尼器活动质量块振幅也大幅降低,使用寿命增长。TLMD阻尼器由于结合TMD和TLD减振效果,其减振效率比TMD阻尼器有较大幅度的提高。

磁浮工程道岔梁的TLMD减振技术研究

为了解磁浮道岔梁的车桥耦合振动机理并进行振动控制,以长沙中低速磁浮工程道岔梁为工程背景,对磁浮工程道岔梁的TLMD减振技术进行研究。首先通过对磁浮道岔梁在磁浮列车激励下的振动响应测试,分析加速度的时程曲线和频率特征,研究其振动机理,确定道岔梁的受控频率;然后采取频率分布式的多重TLMD阻尼减振方案,并利用基于多目标满意度优化方法,对各TLMD进行参数优化;最后在实桥安装TLMD阻尼器后进行实桥测试,对安装阻尼器前、后道岔梁的振动响应进行对比。研究结果表明:磁浮工程道岔梁和磁浮列车的悬浮调整力形成了共振,振动响应剧烈,由于其振动频率明确,可以采用调谐式阻尼器进行控制;采用优化的TLMD阻尼器方案的理论减振效果明显;通过实测对比,安装TLMD阻尼器后,道岔梁的振动基本被抑制,满足日常行车的要求。

大跨度桥梁超低频调谐液体质量阻尼器研发及应用

大跨度桥梁在运营过程中易发生较为明显的超低频振动问题,采用调谐质量阻尼器(TMD)进行控制时,由于箱梁内部空间有限,常规TMD在结构上无法满足要求。基于此,提出一种基于浮力和流固耦合作用的超低频调谐液体质量阻尼器(TLMD)。为研究TLMD对结构的阻尼减振效果,进行模型试验,分析安装TLMD前、后主结构加速度幅值和阻尼比;将该新型超低频TLMD在贵州龙里河大桥上进行实桥应用,测试主梁频率特性和阻尼比。模型试验及实桥应用结果表明:TLMD减振技术可实现0.283 Hz乃至更低频率的超低频阻尼减振;采取TLMD控制后,模型试验主结构的阻尼比从0.038%提高至2.2%,主结构的加速度幅值从减振前的0.41 m/s2降低至0.01 m/s2;贵州龙里河大桥超低频TLMD当采用0.31%的质量比时,主梁一阶竖弯模态实测阻尼比从0.20%提高至0.82%,阻尼比提高了3.1倍。超低频TLMD参数稳定、性能可靠,有效降低了阻尼器的安装高度,显著提升了结构阻尼比,增强了桥梁的抗风性能。

灌河特大桥连续钢桁-柔性拱主桥建造技术

连盐铁路灌河特大桥主跨(120+228+120) m连续钢桁-柔性拱,为全线跨径最大桥梁。灌河特大桥的主桥糅合拱桥与下承式桁梁桥的双重桥梁造型,整体线型平顺、外形优美、配比和谐、受力合理。本文综合考虑桥位地质、通航、地震及台风等复杂条件,全面探讨了钢桁梁-柔性拱桥设计及施工中的主要工艺,并对主桥下部基础与围堰施工、钢桁梁同步拼装、主桥不对称悬拼与合龙、抗台风措施、新型TLMD双调谐阻尼器和主墩消能阻尼防撞系统等制造及施工新技术和新工艺作了说明。研究成果可为同类工程的设计和施工提供经验和借鉴。

基于满意度的液体质量双调谐减振器参数优化及应用

为探讨多重液体质量双调谐阻尼器(MTLMD)参数优化算法,引入满意度理论,以满意度水平为目标函数,建立了主结构与MTLMD系统动力放大系数的三参量改进型加权满意度方程。对南京大胜关长江大桥吊杆结构MTLMD系统最优阻尼比及频率比等参数进行优化分析,得出了满意度水平、信心指数及最优参数之间的相互关系。研究结果表明:以满意度为指标的优化算法实质为将优化目标转化为最小满意度水平的最大化问题,其结果优于传统的多目标优化算法结果,该方法使得MTLMD系统优化目标明确,优化结果更加智能化,计算结果可应用于工程实际。

一种新型结构振动控制阻尼器的试验研究

在传统TMD和TLD减振器基础上研究设计了液体质量双调谐减振器(TLMD),与传统减振器相比,可以实现频率和阻尼参数的完全分离、更高的减振效率和更长的使用寿命等。本文基于固液双调谐设计了TLMD减振器,并在此基础上进行了减振器的参数稳定试验和STLMD及MTLMD的减振效果试验。结果表明:该新型TLMD减振器具有较高的参数稳定性和减振效率。

新型钢板组合梁桥车桥耦合振动控制研究

新型钢板组合梁桥自重轻,车辆质量与主梁的模态质量之比较大,在车辆活载下易发生振动。文中以某一新型钢板组合梁桥为例进行动力特性分析,研究不同质量比的液体质量双调谐阻尼器(TLMD)对结构动力响应的影响,并进行简谐激励时程分析和车桥耦合振动数值模拟,对该桥进行车桥耦合振动实测和对比。结果表明,TLMD对钢板组合梁桥具有良好的减振效果;TLMD质量比越大,结构受控后阻尼比越大,振幅越小;作用在跨中TLMD质量越大,对结构静力和动力特性影响均较大;建议类似桥梁减振的TLMD质量比取1.0%。