基于分布式TMDI的大跨桥梁多阶竖弯模态涡振控制

【作者】 许坤； 代骞； 韩强；

【机构】 北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室土木工程学院；

【摘要】 调谐惯性质量阻尼器(tuned mass damper inerter,TMDI)由传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)和两端点惯容装置(inerter)构成,利用惯容装置的"质量放大效应",可在振动过程中为传统调谐质量阻尼器提供附加虚拟质量。相较传统TMD,TMDI具有更好的空间适用性,已被证明可用于大跨桥梁低阶模态涡振控制。现有TMDI用于桥梁涡振控制时其参数设计基于逐模态方法开展,当使用多个TMDI控制桥梁多阶模态涡激振动时,逐模态方法无法考虑TMDI之间的耦合效应,会导致次优设计结果。本文针对大跨桥梁多阶竖弯模态涡激振动控制问题,提出了一种基于空间分布式TMDI(distributed tuned mass damper inerters,DTMDIs)的控制方法。在模态坐标下建立了桥梁-DTMDIs系统的控制方程,提出了一种考虑DTMDIs耦合效应的全局优化方法,并通过算例与传统逐模态方法进行了对比。在此基础上研究了各控制方案对结构参数和气动参数变化的鲁棒性。结果表明,相比于传统逐模态设计方法,所提出的全局优化设计方法可以在使用更少TMDIs的情况下获得更好的控制效果。本文提出的控制方法也可以进一步推广到其它一些可能发生涡激振动的线性结构。更多还原