阻尼器对悬索桥吊索减振效果的数值研究

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1、学校代号10532学号S1301W1037分类号U441+.3密级公开工程硕士学位论文阻尼器对悬索桥吊索减振效果的数值研究学位申请人姓名王世峰培养单位土木工程学院导师姓名及职称李寿英副教授郭鑫高工学科专业建筑与土木工程研究方向大跨度桥梁关键技术研究论文提交日期2015年05月28日学校代号：10532学号：S1301W1037密级：公开湖南大学工程硕士学位论文阻尼器对悬索桥吊索减振效果的数值研究学位申请人姓名：王世峰导师姓名及职称：李寿英副教授郭鑫高工培养单位：土木工程学院专业名称：建筑与土木工程论文提交日期：2015年05月28日论文答辩日期：2015年06月03日答辩委员会主席：刘

2、光栋教授NumericalInvestigationsonthemitigationofthehangersofsuspensionbridgesbyusingdampersbyWANGShifengB.E.(HunanUniversity)2013AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorLI

3、ShouyingSeniorEngineerGUOXinMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究巧取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：全日期；年（月／又日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查

4、阀和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚。＂＂（Ｖ请在［＾上相应方框内打）＇Ａ（作者签名：日期山年月化曰导师签名；日期如ＪＴ年（月心日／阻尼器对悬索桥吊索减振效果的数值研究摘要随着悬索桥的跨度不断增大，其吊索的长度也不断增长。由于吊索属于细长结构，其阻尼小、质量轻、频率低的特点，极易在风荷载、桥面或主缆的激励作用下发生大幅振动。本文采用数值方法研究阻尼器对悬索桥吊索振动的控制效果，主要内容如下

5、：(1)采用数值方法，以单根吊索为研究对象，研究了阻尼器支架刚度、阻尼器刚度和吊索弯曲刚度对悬索桥吊索减振效果的影响。首先，推导了支架-阻尼器-吊索系统的运动偏微分方程。其次，采用有限差分方法对支架-阻尼器-吊索系统的运动微分方程进行数值离散求解，与已有的结果验证了方法的可靠性，研究了阻尼器支架刚度、阻尼器刚度和吊索弯曲刚度对无量纲阻尼比曲线、可实现的最优阻尼比及其对应的最优阻尼系数等的影响，研究了阻尼器支架模态质量的影响，并与相关文献结果进行比较。研究结果表明，随着阻尼器支架刚度的减小，能实现的最优阻尼比减小，对应的最优阻尼系数也减小，会影响阻尼器效率，且各阶模态的无量纲阻尼比曲线不

6、一致，阻尼器支架的模态质量对阻尼器效率影响很小；随着阻尼器刚度的增大，能实现的最优阻尼比减小，对应的最优阻尼系数则增大，也会影响阻尼器效率；随着吊索弯曲刚度的减小，能实现的最优阻尼比先减小后增大，对应的最优阻尼系数增大，但是实际悬索桥的吊索弯曲刚度很小，对阻尼器效率的影响可忽略。(2)采用数值方法，以平行双吊索为研究对象，研究了双吊索之间安装阻尼器对双吊索系统动力特性的影响。首先，推导了双吊索-阻尼器系统的运动偏微分方程。其次，采用有限差分方法对双吊索-阻尼器系统的运动微分方程进行数值离散求解，研究了双吊索之间安装单个和多个阻尼器情况下，对结构频率、振型和模态阻尼比的影响。研究结果表明

7、：平行双吊索之间安装阻尼器仅能对双吊索反向振型提供模态阻尼，对双吊索同向振型不能提高模态阻尼；在双吊索之间安装阻尼器，能够改变结构振型的排列次序，提高单根吊索的振动频率，对于吊索的振动控制有利，当阻尼器阻尼系数无穷大时，相当于刚性分隔器的作用。(3)以四根吊索为研究对象，吊索之间以刚性分隔器连接，在吊索端部安装双阻尼器，以控制吊索的扭转振动。采用ANSYS有限元软件平台，建立了安装刚性分隔器的四根吊索模型，研究了阻尼器对四吊索-分隔器系统扭转振