黏滞惯性质量阻尼器对斜拉索减振效果的数值分析

来源：中国血液净化杂志2019年第10期北京时间：

作者：李寿英, 李振宇, 陈政清

单位：1. 湖南大学 建筑安全与节能教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082;2. 湖南大学 风工程与桥梁工程湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410082

摘要：随着斜拉桥跨度的增大，斜拉索长度也越长，会同时存在发生风雨激振和涡激共振的可能性。风雨激振参与模态主要为低阶，涡激共振参与模态为高阶，这给斜拉索减振阻尼器的设计带来了新的挑战。采用数值方法，研究了黏滞惯性质量阻尼器（Viscous Inertial Mass Damper，VIMD）的斜拉索减振效果。首先，将斜拉索简化为张紧弦，建立了斜拉索-VIMD系统的运动微分方程，采用有限差分方法对方程进行数值求解。然后，以苏通大桥A30号斜拉索为工程背景，研究了各参数对该系统模态阻尼比的影响。最后，研究了阻尼器支架刚度对斜拉索-VIMD系统减振效果的影响，并将数值解与近似解析解进行对比。研究结果表明：在传统的黏滞阻尼器中并联惯性质量单元，可显著提高斜拉索的模态阻尼比，非常有利于减振；斜拉索-VIMD系统各阶模态的量纲为1的阻尼比曲线不重合，这与传统的斜拉索-VD（Viscous Damper）系统不同；斜拉索-VIMD系统的模态阻尼比随支架刚度的减小而急剧减小。

关键词：桥梁工程,阻尼器,有限差分方法,斜拉索,惯性质量,阻尼比

基金资助：国家重点研发计划项目（2017YFC0703604）；国家自然科学基金项目（51578234）