采用MTMD控制高速铁路高架车站桥梁振动的研究

论文摘要

本文首先结合高速铁路高架车站建设现状和试验数据,阐述了高架车站桥梁减振的重要性。系统介绍了TMD系统的减振原理及其应用情况,对TMD系统进行模拟,并基于对车辆、桥梁、轨道不平顺等做的相关假定,建立了车—桥—MTMD系统的运动方程,并采用Fortran90编制较为通用的车—桥—MTMD耦合竖向振动分析程序。然后,选取京沪高铁苏州北站32m预应力混凝土简支箱梁进行了实例分析,讨论了MTMD各项参数对减振效果的影响,优化确定MTMD系统参数,计算MTMD系统对32m简支箱梁的振动控制效果。还讨论了安装MTMD后对桥梁一阶竖向自振频率和车辆运行平稳性的影响,以及MTMD系统减振效率对加载频率变化的敏感性。计算结果表明,MTMD可以有效控制32m简支梁桥在移动的车辆荷载作用下的振动。最后,对TMD的关键参数进行选材设计,设计出适用于高速铁路高架车站32m简支箱梁的MTMD减振系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车桥动力响应的研究现状
• 1.2.1 车桥模型的演化
• 1.2.2 车桥系统的激励
• 1.2.3 车桥系统的数值分析方法
• 1.3 调频质量阻尼器（TMD）在桥梁工程中的应用
• 1.3.1 调频质量阻尼器（TMD）
• 1.3.2 多重调频质量阻尼器（MTMD）
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 车—桥—MTMD系统动力方程的建立
• 2.1 车桥系统子系统的建立
• 2.1.1 桥梁结构动力分析模型及其运动方程
• 2.1.2 车辆与桥梁结构的运动协调方程
• 2.1.3 车辆模型及其运动方程
• 2.1.4 轨道不平顺模型
• 2.1.5 MTMD系统模型
• 2.2 车—桥—MTMD系统方程的建立
• 2.3 振动方程的求解
• 2.4 车桥动力响应分析的程序实现
• 第三章 MTMD控制京沪高铁苏州北站常用32m简支箱梁竖向振动的研究
• 3.1 概述
• 3.2 计算参数的选取
• 3.2.1 桥梁参数
• 3.2.2 车辆模型参数
• 3.2.3 计算速度的确定
• 3.2.4 MTMD位置
• 3.2.5 控制指标的确定
• 3.3 MTMD参数对减振效果的影响
• 3.3.1 质量比的影响
• 3.3.2 阻尼比的影响
• 3.3.3 频带宽度的影响
• 3.3.4 中心频率比的影响
• 3.3.5 TMD个数的影响
• 3.4 MTMD最优参数的确定
• 3.5 安装MTMD后桥梁一阶竖向自振频率的变化
• 3.6 安装MTMD后对车辆运行平稳性影响
• 3.7 加载频率变化时MTMD对桥梁振动控制效果
• 第四章 MTMD的设计
• 4.1 MTMD质量块的设计
• 4.2 MTMD弹簧的设计
• 4.3 MTMD的阻尼设计
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要工作及结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要