格栅矩形水箱tld振动特性及在结构减振中的应用

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1、学校代号10532学号S1301W1097分类号U441+.3密级公开工程硕士学位论文格栅矩形水箱TLD振动特性及在结构减振中的应用学位申请人姓名吴炳成培养单位土木工程学院导师姓名及职称华旭刚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31日学校代号：10532学号：S1301W1097密级：公开湖南大学工程硕士学位论文格栅矩形水箱TLD振动特性及在结构减振中的应用学位申请人姓名：吴炳成导师姓名及职称：华旭刚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

2、交日期：2015年05月31日论文答辩日期：2015年06月03日答辩委员会主席：刘光栋教授VibrationpropertiesofrectangulartunedliquiddamperswithsubmergednetsanditsapplicationtostructuralvibrationcontrolbyWUBingchengB.E.(HenanUniversity)2013AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegree

3、ofMasterofEngineeringinArchitectureandCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorHUAXugangSeniorEngineerGUOXinMay,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巧所。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外取得的研究成果，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡

4、献的个人和集体，均已在文中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：表公爲日期知少年＾月日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被查阅和借阅。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。＂＂

5、请在上相应方框内打Ｖ（）＞？少作者签名：系瓜房巧日期：年＾月／巧导师签名日期：年＾月＾２■＾日格栅矩形水箱TLD振动特性及在结构减振中的应用摘要随着轻质高强材料的大量应用及设计方法的进步，桥梁结构向大跨、轻柔及低阻尼方向发展，加剧了结构在风、地震及行人等动力荷载作用下响应。过大的结构振动影响舒适性，造成结构疲劳，严重时威胁结构安全。开发和应用阻尼器抑制结构的振动一直是桥梁抗风抗震等领域的前沿研究课题。调谐液体阻尼器（TunedLiquidDampers，简称TLD）由于具有造价低、易于安装、多方向控制、

6、在小振幅下启动等优点，已在很多高层建筑上应用。刚性水箱中液体晃动具有很强的非线性特性，与激励幅值、激励频率等参数有关，造成TLD的力学模型相当复杂。本文主要研究纯水及格栅TLD的动力学特性及应用TLD进行人行桥的侧向减振问题。论文主要内容包括以下几个方面：（1）本文首先回顾了用于模拟纯水TLD的等效non-linearstiffnessanddamping(简称NSD)模型及模型参数（非线性刚度和非线性阻尼）的影响因素。基于等效NSD模型建立结构—TLD的运动方程，导出两自由度系统在简谐激励下主结构的位移动力放大因子，

7、得到动力放大因子最大值最小化的TLD的参数优化，并进行了参数分析。最后以一倒立式框架为例，设计制作了TLD水箱，进行了控制结构一阶侧向振动响应的TLD—结构振动台试验，测定结构在不同激振频率作用下的稳态位移响应，并与数值优化的结果进行对比，验证了参数优化的有效性。（2）为解决纯水TLD中阻尼过低引起的液面晃动强非线性问题，研究了格栅TLD的振动特性。采用振动台试验及无接触视频位移测试系统测定了不同激振幅值、格栅个数、格栅放置位置、格栅阻塞比等参数下水箱侧壁无量纲波高随激振频率的变化，结果表明增设格栅后TLD的非线性特性

8、显著降低，基本避免了纯水TLD中存在的“跳频”、“频率偏移”等非线性特征。基于波动理论推导了增加格栅的TLD的等效线性调谐质量阻尼器（tunedmassdampers简称TMD）模型，得到了模拟TLD的等效质量、等效刚度及依激励幅值而变化的等效阻尼比。最后对格栅TLD—主结构的响应进行参数优化得到格栅TLD的最优参数数值解。（3）