基于复模态分析的调谐惯质阻尼器对斜拉索系统的减振研究

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实现对斜拉索的振动控制是保证斜拉桥长期安全运营的关键。调谐惯质阻尼器因能在调谐频率附近提供较大的阻尼,并在高于调谐频率时也能提供一定阻尼效应,已成为减振控制的有效措施。本文采用复模态分析方法,探究粘滞阻尼器(VD)与调谐惯质阻尼器(TID)对单根斜拉索及双索索网系统的减振问题。基于张紧弦理论,建立并求解了阻尼器—拉索系统的特征方程,实现参数优化并分析了参数对系统减振性能的影响。主要内容如下:(1)对比分析阻尼器位置对“VD—单索”和VD—双索”系统的减振影响规律,阐明了采用阻尼器连接拉索中部进行索网减振的必要性。通过建立拉索系统的特征方程,采用复模态分析及不动点迭代法实现数值求解,给出了不同双索长度比、固有频率比下阻尼系数与阻尼器位置时拉索系统各阶模态阻尼特性。(2)建立“TID—单索”系统的特征方程,采用“分岔点”法对一阶模态阻尼比进行优化,得到了最优刚度系数和阻尼系数,分析了不同质量系数与阻尼器位置下的“分岔点”处最优模态阻尼比的变化规律,研究了采用TID实现系统一阶模态最大阻尼比的提升机理。(3)建立“TID—双索”系统的特征方程,选取了两种双索长度比与固有频率比,采用“分岔点”法分别对一阶和二阶模态阻尼比进行优化,得到了最优刚度和阻尼系数,分析了不同质量系数与阻尼器位置下的“分岔点”处最优模态阻尼比的变化规律,分析了提高TID安装位置对双索减振系统最优阻尼比的提升效果。
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