[发明专利]一种悬挂式斜拉桥拉索减振设计方法

说明书

本发明属于工程技术领域，具体涉及一种悬挂式斜拉桥拉索减振设计方法，包括如下步骤：一、利用数值分析模型，建立斜拉索双TMD减振模型；二、根斜拉索双TMD减振模型，分析安装TMD位置的动力平衡方程及TMD系统平衡方程；三、通过算例分析来验证所设计的双TMD减振系统能进一步有效减小拉索的动态响应。本发明通过同时采用两个TMD系统来改善频率敏感的缺点，通过理论分析改善单TMD系统对振动频率敏感的缺点，并进一步提升系统的减振效果。

技术领域

本发明属于工程技术领域，具体涉及一种悬挂式斜拉桥拉索减振设计方法。

背景技术

调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，TMD)的控制策略以应用子结构与被控结构共振达到动力吸振的目的，并应用耗能阻尼材料或装置消耗子结构的振动能量，在不断吸收主结构振动能量和不断消耗子结构振动能量中达到降低主结构响应的目的，与常用的斜拉索减振阻尼器相比其优势明显。但根据拉索动态响应的Bode图可知单TMD系统存在以下不足：单个TMD只能控制结构奇数阶振型的反应，而对偶数阶振型的控制效果并不明显。为降低TMD频率调谐敏感性，本发明提出同时采用两个TMD系统来改善频率敏感性的问题，通过理论分析和模态特性实验进一步对TMD系统的设计参数及安装位置进行优化。

发明内容

本发明的目的提供一种悬挂式斜拉桥拉索减振设计方法，以进一步提升系统的减振效果。

为实现上述目的，本发明具体提供的技术方案为：一种悬挂式斜拉桥拉索减振设计方法，包括如下步骤：一、利用数值分析模型，建立斜拉索双TMD减振模型；二、根斜拉索双TMD减振模型，分析安装TMD位置的动力平衡方程及TMD系统平衡方程；三、通过算例分析来验证所设计的双TMD减振系统能进一步有效减小拉索的动态响应。

一种悬挂式斜拉桥拉索减振设计方法进一步，所述步骤一具体为：利用数值分析模型，建立斜拉索双TMD减振模型；设在静平衡状态下的索力为T，拉索线密度为m，倾角为θ，索的总长度为L，TMD的安装在距离拉索桥面锚固端l₁和l₁+l₂的位置。

一种悬挂式斜拉桥拉索减振设计方法进一步，所述步骤二，根据所建立的减振模型，分析拉索在安装TMD位置上，设节点编号为k，的动力平衡方程及TMD系统平衡方程，

拉索在安装TMD位置上(设节点编号为k)的动力平衡方程为：

TMD安装点的竖向平衡方程为：

其中v_d为阻尼器竖向位移，与此同时，TMD系统平衡方程为：

其中m_k,c_k,k_k分别为节点k处的集中质量，阻尼和刚度，根据式(1-2)得TMD系统平衡方程：

其中M_T,C_T,K_T分别为所设计的TMD质量，阻尼和刚度，将式(1-1)和(1-4)代入下式(1-4)中推导出新的状态空间方程标准形式；

荷载作用下的拉索动态平衡方程为：

式中L——荷载矢量

u(t)——动荷载时程。

本发明的有益效果：基于单TMD-斜拉索系统的减振模型，通过同时采用两个TMD系统来改善频率敏感的缺点，通过理论分析改善单TMD系统对振动频率敏感的缺点，并进一步提升系统的减振效果。

附图说明