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桥梁斜拉索-高分子材料阻尼被动耗能体系

张光桥  
【摘要】:随着斜拉桥跨径的不断增大,斜拉索振动控制已经成为大跨斜拉桥建设运营管理的关键技术之一。目前,被动阻尼器是斜拉索振动控制主要采用的减振措施之一,然而考虑多种因素影响的斜拉索-被动阻尼系统分析设计理论还有待于发展和完善。同时,近年来高分子阻尼材料因其性能优异、价格低廉和较高的阻尼耗能能力应用于减振消噪声系统中,但是在土木工程振动控制领域,其研究应用较少。为此,本文提出桥梁斜拉索—高分子材料阻尼被动耗能体系的研究课题。 本论文采用理论分析和试验相结合的方法对该课题进行了系统研究,主要包括以下内容: (1)基于高分子阻尼材料—二甲基硅油的剪切耗能原理,进行变宽度剪切型单插槽阻尼器设计,并对隔板在不同构造形式下的变宽度剪切性阻尼器进行不同宽度的力学性能试验,试验结果表明:高分子阻尼材料阻尼器为速度型阻尼器,耗能能力强,力学性能稳定。 (2)试验研究单侧粘性体厚度和隔板构造形式对剪切型单插槽阻尼器性能的影响规律,研究结果表明:单侧粘性体厚度和隔板构造形式对高分子阻尼材料阻尼器的出力和刚度特性有明显的影响。 (3)在剪切型单插槽阻尼器研究的基础之上,进行剪切型多插槽阻尼器设计与力学性能试验,并对试验结果进行分析,分析结果进一步证实了高分子阻尼材料阻尼器优越的阻尼性能。 (4)基于上述阻尼器的力学性能试验结果分析,建立该阻尼器的力学模型,并对其进行系统的参数影响分析,分析结果表明:高分子阻尼材料阻尼器刚度系数和阻尼系数受频率和幅值的影响。 (5)基于已建立的高分子阻尼材料阻尼器力学模型,提出了考虑阻尼器刚度,斜拉索垂度、弯曲刚度影响的斜拉索振动的被动耗能体系的统一设计方法,便于实际工程的应用。


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