TMD抑制桥梁振动仿真分析.pdfVIP

第29卷第3期 防 灾 减 灾 工 程 学 报 V01．29No．3 2009年6月 JournalofDisasterPreventionandM itigationEngineering Jun．2009 TMD抑制桥梁振动仿真分析 许磊平 ，刘伟庆 ，徐秀丽 ，王曙光 ，李勇智。 (1．南京工业大学土木工程学院，南京 210009；2．江苏省建设工程质量监督总站，南京 210013) 摘要：分别建立简支梁和调谐质量阻尼器(TMD)的运动方程 ，并采用振型叠加法建立与其对应 的广义坐标方程 ， 同时结合现代控制理论 ，采用状态空间法建立与其对应的状态方程，运用SIMULINK仿真系统对简支梁桥进行 了 动力仿真分析 。首先对未布置TMD的系统进行 了仿真分析 ，并与Newmark—p法编程计算的结果对比，两种方法的 计算结果十分接近 ，说 明了SIMULINK方法的准确性；在此基础上 ，对布置 TMD 的桥梁进行 了分析 ，通过分析 TMD参数对减振效果的影响，进行 了动力学解释，所得 出的优化参数，可供工程控制参考。 关键词 ：振型叠加；SIMULINK仿真系统；状态空间法 ；调谐质量阻尼器 (TMD)；参数优化 中图分类号：U441．3 文献标识码 ：A 文章编号 ：1672-2132(2009)03—0272—05 伯努利一欧拉梁，车辆荷载简化为一移动简谐荷载 ， 0 引言 对布置TMD后的体系 ，振型和频率都发生了改变， 由于TMD的质量与主梁相 比很小 ，故忽略TMD对 随着交通事业的迅猛发展和人民生活水平的提 桥梁结构振型的影响。图1为计算模型，主梁为等截 高，人们对行车舒适性有了较高的要求。桥梁结构振 面均匀简支梁 ，抗弯刚度为E ，单位长度质量为m， 动的控制手段有很多[1]，调谐质量阻尼器 (下文用 在跨 中布置一 TMD，Y以静平衡位置为原点，在 TMD表示)因具有简单、经济、减振效果好等优点， TMD下的初始挠度U(0)忽略不计。 得到了广泛的应用[5]。对于桥梁在车辆荷载作用下 的反应，利用有 限元软件分析时，建模 比较困难 ，尤 其是对于复杂的体系如列车桥梁时变系统 ，还需要 从运动方程人手 ，才能予以解决。国内外利用TMD 控制高耸结构、大跨桥梁的抗震和抗风的研究已有 很多，积累了很多的经验，但是对TMD控制车桥耦 合作用下桥梁振动的研究仍然较少。SIMULINK作 图1 计算模型 为一种高效、准确的仿真手段，应用到TMD的控制 Fig．1 Calculationmodel 分析 ，具有过程直观、简洁和分析精度较高 的优点。 注：P为移动简谐荷载 ；“(口，f)为桥梁挠度 ；c、k分别为 采用状态空间法分析 ，可以充分利用SIMULINK的 TMD阻尼和刚度 ；L为跨径 ；为行车速度 仿真模块 。本文针对一简支梁实例，根据振型叠加原 理和状态空间法 ，结合SIMULINK仿真程序进行 了 2 运动方程及状态方程 的建立 动力仿真分析，通过分析TMD的减振效果，得到了 TMD的合理布置方案，包括参数的优化和布置位 2．1 运动方程 置。 1 结构计算模型 及TMD系统的运动方程分别为： 本文分析的结构模型理想化为具有等效刚度的 一 · 收稿 日期：2008—07—