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结构的振动控制是高耸结构抗风抗震设计的一个新领域,而桅杆结构
的风振响应控制的研究尚处在刚刚起步阶段。事实上在正常设计、建造及
材料的情况下,桅杆破坏发生的比例之高在土木工程中是罕见的。这主要
是因为桅杆结构的大变形及几何非线性,使得其复杂的工作机理尚未被完
全揭示出来。本文根据目前桅杆结构的非线性动力特性及顺风向响应分析
理论,系统地阐述了桅杆结构纤绳和杆身的动力特性,并对纤绳和杆身相
互作用的动力刚度进行了研究。另外,本文还根据随机振动理论,对桅杆
结构进行了频域内的响应分析;同时,考虑杆身剪切变形的影响和纤绳上
作用的随机风荷载,采用时间步长的有限元法对桅杆结构进行了时域内的
非线性分析。本文还研究了桅杆结构在随机风荷载作用下,顺风向响应的
风振控制方法。研究了纤绳对桅杆振动的控制作用;结合桅杆结构的构造
特点和其高阶振型响应可能大于一阶,且最大振型位移可以发生在不同高
度的特点,提出了用TSD对桅杆结构进行振动控制的方法,并进行了计算
分析;考虑桅杆结构独有的动力刚度特性,经过分析对比,首先提出了采
用VED对桅杆结构进行风振响应控制的方法,并建立了并联VED力学模
型及设置摆放VED的位置,通过分析计算,证明了所提出的控制方法是合
理的。
关键词:桅杆结构 非线性动力特性 动力刚度 调频弹簧阻尼器 粘弹性 阻尼器 振动控制