桥梁减振技术的发展与应用.pdfVIP

第 28 卷第 1 期 青 岛理 工 大 学 学 报 Vol . 28 No . 1 2007 J ournal of Qingdao Technological U niver sit y 桥梁减振技术的发展与应用 张 　伟 ,岳 　澄 ,石九州 (天津大学 力学系 ,天津 300072) 摘 　要 :介绍了既有铁路桥梁因横向刚度不足及列车提速致使的横向振动 、城市桥梁轨道交通车 桥耦合动力振动 、大跨度桥梁拉索的风雨激振 、轴向流激振等几类桥梁振动减振技术的发展与应 用. 在铁路桥梁和高架桥梁中 ,对车桥耦合振动体系 ,采用被动控制法 ,安装质量阻尼器 ,改变桥梁 基础结构的型式 ,进行桥梁减振和降噪. 在斜拉桥拉索减振上 ,主要采用机械减振控制 ,安装 目前 较常用的粘性剪切型阻尼器进行减振 ,介绍了新型的磁流变阻尼器半主动控制法减振技术. 这些 减振措施在一些实际的桥梁减振中都取得了不错的效果. 同时 ,还阐述了近年来在人行桥梁中新 发现的人致桥梁侧向振动的桥梁减振新问题. 关键词 :桥梁减振 ,横向振动 ,车桥耦合 ,风雨激振 ,人致侧向振动 中图分类号 : TU 352 . 1 　　　文献标志码 :A 　　　文章编号 :1673 —4602 (2007) 0 1 —0030 —05 桥梁属于大型、复杂建筑结构 ,它的静动力特性 ,包括空间内力计算 、稳定 、振动 、风和地震响应等问 题 ,如果在桥梁的设计当中解决不好 ,带来的危害是很大的[ 12 ] . 就桥梁的振动问题 ,如在既有铁路桥梁基 础上进行列车提速带来的过度振动 、城市轨道高架桥振动带来的城市噪声污染 、大跨度桥梁桥塔和拉索的 风致振动等等问题 ,如何对桥梁进行减振 ,给广大设计人员提出了很多新的挑战性研究课题和试验. 笔者 就三类桥梁减振技术方面的发展状况做个介绍. 1 　三类桥梁振动减振技术的发展与应用 1 . 1 　铁路桥梁 在我国的铁路桥梁设计中 ,多以竖向刚度作为控制梁体设计的主要依据 ,较少考虑梁体的横向刚度 , 近年来列车提速后 ,桥梁横向刚度不足的问题 日益突出 ,尤其是当列车提速到 70km/ h 后 ,一部分既有铁 路桥梁特别是中小跨度的半穿式及下承式钢桁架桥普遍横向刚度不足 ,这直接威胁了列车的行车安全 ,甚 至会导致列车脱轨. 铁路桥梁振动横向振幅过大 ,主要原因在于 : ①桥梁本身横向刚度不足 ,列车对桥梁的 作用力随着车速的提高而增大 ,桥的横向振幅较大 ; ②当列车对桥梁的激励频率与桥梁的横向有载自振频 ( ) 率 即车 —桥系统自振频率 接近时 ,桥梁的横向振幅迅速增大 ,出现“准共振”现象 ,因此 ,桥梁的横向振动 的抑振 、减振应从这两点出发[34 ] . 传统的结构振动控制技术采用加强结构联系 ,加大构件断面 , 以提高结构刚度 ,减小结构振幅 ,控制结 构振动. 但这会增加结构的质量 ,很大程度上抵消了由于刚度的增加而带来的提高自振频率的趋势. 目前 更多的是考虑车 —桥相互作用的动力效应 ,通过调整或改变结构体系动力参数的途径 ,来达到衰减结构振 动反应 ,降低结构振幅的目的. 减振技术上包括隔振 、消能减振 、各种被动控制 、主动控制 、混合控制等方 法 ,实际应用中比较多的是被动控制方法 ,如质量阻尼器 TMD ,液体阻尼器 TL D ,调液柱型阻尼器 TL CD 等. 其原理是当 TMD 的结构参数满足动力调协条件时 , 即当 TMD 的固有频率等于激振频率时 ,主结构 系统的振动消失 , TMD 与主结构间的作用力等于激振力 , 二者方 向相反 , 彼此平衡 , 从而抑制了主结 收稿日期 :2006 —04 —06 第 1 期 　　张 　伟 ,等 :桥梁减振技术的发展与应用 3 1 构的振动 ,通过在 TMD 中加入适当的阻尼和采用多点 TMD 即 M TMD 来增加 TMD 使用的