基于任意整数的多重调谐质量阻尼器

由于中心自振频率的设置,至今研究的多重调谐质量阻尼器器(MTMD)都是由奇数个调谐质量阻尼器 (TMD)所组成。放弃中心自振频率的设置,提出了基于任意整数的多重调谐质量阻尼器。多重调谐质量阻尼器可由任意奇数个或偶数个调谐质量阻尼器组成。使用建立的结构MTMD系统传递函数,定义了结构和MTMD的动力放大系数(DMF)。MTMD最优参数和有效性的评价准则于是可定义为结构最大动力放大系数的最小值的最小化(MIN．MIN． MAX．DMF)。而MTMD冲程的评价准则定义为MTMD中每个TMD最大动力放大系数的最大值。根据定义的评价准则,评价了基于任意整数MTMD的控制性能(包括MTMD的冲程评价)。

人群激励下梁式人行桥振动控制和MTMD优化设计

通过对人群荷载的频谱分析,说明当人行桥的自振频率位于人群的激振频率范围内时,人行桥将产生共振。因而,对于此类人行桥,需要安装调谐质量阻尼器(TMD)对其进行减振控制。通过人群荷载功率谱密度分布求得人行桥的均方根加速度,然后将其作为目标函数提出了多重调谐质量阻尼器(MTMD)阻尼比和频率比任意分布的优化表达式,并采用遗传算法求解该问题。人群激励下人行桥的振动分析表明,人-桥共振时采用MTMD将比单个TMD具有更高的减振效率,通过保持MTMD中心频率不变而适当等比例扩大最优频率比可以有效提高人-桥-MTMD系统减振效率的鲁棒性。计算同时表明,MTMD的相对运动位移较小,完全可以满足人行桥对安装空间的要求。

大跨人行过街天桥利用MTMD减振控制的理论分析

大跨人行天桥的自振频率通常比较低,与人行走时的频率接近,因此行人通过天桥时容易产生竖向共振,影响天桥的正常使用。本文研究多重调谐质量阻尼(MTMD)系统对大跨人行过街天桥竖向振动的控制作用,首先建立起天桥-MTMD系统的分析模型,推导出系统的传递函数及动力放大系数的数学表达式,继而分析了TMD的数量、阻尼比和频带宽等参数对结构的动力放大系数的影响,为实际工程结构设计MTMD减振系统时提供参考。以沈阳某大跨人行天桥为例,进行MTMD优化设置后,能有效减小天桥的受迫振动和自由振动,从而将振动控制在人体的舒适度范围之内。

MTMD在钢箱梁悬索桥高阶涡激振动控制中的应用

大跨度悬索桥模态密集,常遇风速下存在多个模态发生涡激共振的可能。鉴于多重调谐质量阻尼器(MTMD)在减振效率和鲁棒性方面的优点,探讨了MTMD理论在大跨度钢箱梁悬索桥高阶竖向涡激振动控制中的应用。首先从Scanlan线性涡激力模型出发,在不考虑气动刚度项和气动阻尼项的条件下得到安装MTMD后的加劲梁位移频响函数。然后以加劲梁位移频响函数峰值极小值为目标函数,运用基于Matlab的遗传算法完成MTMD方案的初步参数优化设计。最后,从结构固有频率波动和结构固有阻尼比变化两方面讨论了MTMD的控制效率和鲁棒性。计算结果表明,在MTMD的初步参数优化设计中忽略气动刚度项和气动阻尼项是可行的,适当扩大MTMD的频率范围和阻尼比可以使其在减振效率和鲁棒性上达到更好的平衡,比传统调谐质量阻尼器(STMD)更适合悬索桥涡激振动控制。

大跨悬索桥MTMD抖振控制的参数优化

针对悬索桥抖振控制问题,建立有限元模型,应用神经网络和遗传算法对多重调频质量阻尼器(MTMD)进行双参数优化。以某大跨悬索桥为例,利用神经网络改进的谐波合成模拟方法(RBF-WAWS法)对脉动风速进行模拟,并换算成抖振力作用主梁上,通过时程分析及后处理获取主跨跨中横桥向响应值。将响应值的均方差作为优化目标函数,以MTMD总质量、个数及阻尼比作为优化变量和约束条件,采用神经网络拟合目标函数并应用改进的自适应遗传算法进行寻优。结果表明,优化后的MTMD能有效控制悬索桥在脉动风作用下的抖振响应,减振率达48%。提出的理论与计算方法对悬索桥中MTMD的设置及参数选取具有实际工程意义。

步行荷载下大跨楼盖MTMD控制参数优化方法研究

采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)来控制大跨楼盖由于行人引起的竖向振动,已被工程实践证明为一种行之有效的减振方法。然而由于步行荷载的时空复杂性,采用有限元时程分析方法进行MTMD最优参数设计时的计算成本过高,甚至难以实现。为此,提出一种步行荷载下大跨楼盖-MTMD参数优化的混合算法,利用有限元获得楼盖模态后再由振型分解法计算移动步行荷载引起的结构响应,进一步结合遗传算法,研究考虑结构动力特性变化的MTMD参数优化问题。最后,以某体外预应力楼盖为例进行了MTMD频率和阻尼比的优化设计,讨论了楼盖固有频率和阻尼比变化对减振效率的影响,对比了考虑与不考虑结构特征改变的MTMD参数优化结果。结果表明,所建议的混合算法可显著提升计算效率并获得优化的控制参数,可用于同类大跨楼盖MTMD控制参数设计问题。

人行荷载下大跨度楼盖MTMD参数与位置联合优化方法研究

在面对大跨度楼盖因人引起的竖向振动问题时,采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)可有效控制结构振动响应;目前,在MTMD参数优化方面的研究已经很完善,但在位置优化方面尚无一个行之有效的方法。为此,分析了楼盖—MTMD运动方程中的位置相关项,研究了位置在MTMD减振控制中的参与途径,结合有限元法和振型分解法提出了MTMD位置优化方法,在此基础上制定了MTMD参数与位置联合优化策略;以某张弦梁-混凝土板组合楼盖为例进行了MTMD参数与位置设计,比较了不同优化方法下减振体系的减振效果。结果表明,经联合优化策略优化的MTMD拥有更佳的减振性能,可应用于同类大跨楼盖MTMD控制参数设计。

大跨度悬索桥吊索风致振动多重调谐阻尼减振技术研究

为了控制大跨度悬索桥的吊索风致振动,提出了基于多重调谐质量阻尼器(multiple tuned mass dampers, MTMD)的阻尼减振技术方案,并通过理论分析进行参数优化和设计。研究南沙大桥两座主航道悬索桥吊索实际风致振动响应,分析其频谱特征和振动特性,确定振动控制的目标;建立吊索-MTMD分析模型,优化适用于吊索多模态控制的MTMD阻尼比、频率分布、安装位置、模态参与系数等参数,结果表明:不同于单一频率控制时的优化理论,用于吊索多模态控制的MTMD阻尼比提高为10%,扩展其振动控制的频率范围;通过考虑振型参与系数,优选4个分布主频:13.5 Hz和18.0 Hz安装在位置比为2.9%处,6.5 Hz和9.5 Hz安装在位置比为6.5%处,实现对吊索5~20 Hz风致振动的多模态控制;不同吊索在索力、型号和受控频率范围内,MTMD的设计参数可以采取统一设计方案。

非稳态振动下MTMD抑制结构振动效果分析

当实际结构受到的荷载(如地震、人行荷载)激励时间较短结构振动处在过渡过程中时,MTMD抑制结构振动的效果与结构受到荷载激励的时间有较大关系。通过对TMD、MTMD抑制结构共振的机理进行分析,对MTMD抑制结构的振动效果与荷载激励时间的关系进行了探讨。结果表明:当荷载激励时间足够长,且结构振动时程表现为共振状态时,抑制振动的效果最佳;而当荷载激励时间较短,且结构振动经过较少周期就达到最大振幅时,减振效果较差。

MTMD控制结构扭转振动的优化设计

通过对多重调谐质量阻尼器(MTMD)控制结构扭转振动的分析,提出了MTMD系统的优化设计步骤,给出了MTMD模型的选取、质量比和MTMD系统TMD总数取值的建议,并通过优化分析,得出了MTMD的最优安放位置和最优设计参数。

某大跨度悬挂板MTMD减振控制

大跨度悬挂楼板动力特性复杂,在行人荷载下容产生较大的竖向振动,不能满足舒适度的要求。针对某大跨悬挂板舒适度问题,根据大跨悬挂板的模态特性,设计了多调谐质量阻尼器减振系统的加装位置及参数,并综合考虑了连续行走、连续跑动、连续跳跃和小组结伴行走等不同行人荷载工况。分析结果表明,大跨悬挂板在无控状况下产生了较大的竖向振动响应,其竖向加速度响应超过了舒适度设计限值要求,而在悬挂板1阶竖向振型最大加速度响应节点1311位置附近加装MTMD后,在共振工况下楼板振动最激烈位置减振效果达到43.8%以上,确保了大跨悬挂板在共振状态下也满足舒适度要求。

考虑人体舒适度的大型火车站房楼盖振动控制研究

近年来,各地纷纷兴建大型火车站房,这类建筑中的楼盖大多为大跨、轻质和低阻尼结构,本文基于人体舒适度考虑,对这些大跨楼盖进行振动舒适度的分析。首先,建立某大型火车站房的整体有限元模型,研究这类建筑中大跨楼盖的振动特性;随后,对楼盖在各种不利工况人群荷载作用下的振动舒适度进行分析;最后,在已有研究的基础上,提出了大跨楼盖多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Dampers,简称MTMD)减振设计方法。结果表明,利用该方法设计MTMD减振系统,可以有效地控制大跨楼盖的竖向振动,各工况下的平均减振率可达34%,从而使结构在使用时满足人体舒适度的要求。

大跨斜拉桥在移动荷载作用下的振动控制

多重调质阻尼器(MTMD)是由多个具有不同频率、不同质量或不同阻尼的调质阻尼器构成的动力吸振器群,被广泛应用于结构的被动控制中。采用频域分析方法考虑TMD在多自由度结构中的布置,推演了具有MTMD多自由度结构振动控制振型广义坐标的频率响应方程,以一座大跨斜拉桥为例,针对结构振动的控制振型,进行了MTMD参数分析,并研究了MTMD控制下斜拉桥在移动荷载作用下的竖向振动,计算结果表明,在随机不平顺桥面条件下,MTMD能够有效减小结构在移动荷载激励下的竖向动力响应。

运用多重调质阻尼器控制大跨斜拉桥在汽车荷载作用下的振动

多重调质阻尼器(MTMD)是由多个具有不同频率、不同质量或不同阻尼的调质阻尼器构成的动力吸振器群。文章采用频域分析方法考虑TMD在多自由度结构中的位置,推演了具有MTMD多自由度结构振动受控振型广义坐标的频率响应方程,以一座大跨斜拉桥为算例,进行了MTMD参数优化设计,计算结果表明,在随机不平顺桥面条件下,MTMD能够有效减小结构对汽车荷载激励的动力响应。

基于多重调谐质量阻尼器的苏通大桥抖振位移最优控制的数值模拟（英文）

研究目的:为超大跨度斜拉桥抗风设计与抖振控制提供参考。研究方法:基于ANSYS建立了苏通大桥三维有限元模型,并在MATLAB平台模拟了苏通大桥三维脉动风场。考虑主梁断面气动自激力,进行了苏通大桥抖振时域分析。根据苏通大桥动力特性和抖振时域分析结果,重点分析了多重调谐质量阻尼器(MTMD)用于抖振控制的参数敏感性。考虑MTMD的控制效果、建造费用、施工难度及鲁棒性等因素建立了关于MTMD设计参数的目标函数,并基于一阶优化算法进行目标函数最优解的非线性搜索,据此获得了MTMD在约束条件下的最优设计参数。重要结论:1.苏通大桥侧向抖振位移主要由第一阶侧弯振型控制,竖向抖振位移主要由第一阶竖弯振型控制;2.MTMD的控制效果对设计参数的变化十分敏感,其中质量比和频带宽敏感性更强;3.MTMD的最优设计参数可以通过一阶优化算法获得,并可通过零阶优化算法对优化结果进行验证;4.采用优化后的MTMD设计参数,苏通大桥的抖振响应可以得到明显抑制,且侧向抖振控制效果更加明显。

大跨双向悬索结构屋盖MTMD减振控制分析

针对大跨双向悬索结构的振动控制问题,基于多重调谐质量阻尼器(MTMD)减振控制原理,以结构模态阻尼比为参考指标,提出MTMD减振设计方法.进而以某大跨双向悬索结构为背景,提出MTMD减振设计方案,针对两阶主要竖向振动模态分别设计两套MTMD子系统,通过调整MTMD频率带宽与TMD阻尼比,在显著提升结构模态阻尼比的同时使减振系统具备一定控制带宽,保证减振系统鲁棒性.分析表明,本文提出的减振设计方案能够有效提升结构模态阻尼比,MTMD质量比为0.02条件下,模态阻尼比增幅高达556%.

招商银行信用卡中心结构设计

介绍了招商银行信用卡中心的结构体系。其中地下室中包含了大量钢管混凝土柱与混凝土梁、钢管混凝土柱与剪力墙相连的混合节点,建筑要求不能设置混凝土环梁,因此无法套用已有规范和图集上的相关节点做法,通过分析研究提出了一系列新型的混合节点做法;数据中心大跨度梁采用MTMD减振系统控制舒适度。对类似工程有一定借鉴作用。