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TMD和ATMD组合系统对施工状态斜拉桥的风振减振研究
摘要：
斜拉桥是一种新型、宽跨度、大高度、大跨径、大荷载的结构形式，容易受到风振的影响，因此需要进行减振设计。本文以斜拉桥为研究对象，研究了TMD和ATMD组合系统对施工状态斜拉桥的风振减振。
关键词：斜拉桥、风振减振、TMD、ATMD
引言：
近年来，随着交通事业的蓬勃发展，斜拉桥作为一种新型、宽跨度、大高度、大跨径、大荷载的结构形式，在很多地方得到了广泛应用。斜拉桥所处的环境通常是风力条件比较强的区域，这样的环境对斜拉桥的安全性和舒适性都会产生影响。斜拉桥的风振现象是一种比较严重的问题，容易引起桥梁横向和垂向振动，甚至可能导致桥梁倒塌。因此，进行风振减振设计是斜拉桥修建中必不可少的一部分。
本文研究施工状态下斜拉桥的风振减振，采用TMD和ATMD组合系统进行减振设计，并对其进行了模拟。
一、斜拉桥的风振分析
斜拉桥的风振是一种自然灾害，其来源主要有两种，一种是外部风力的影响，另一种是结构固有振动的作用。当外部风力作用到桥梁上时，会引起桥梁的共振运动，而固有振动是指桥梁在受到扰动时自身发生的振动。
风振的影响主要表现在斜拉桥结构的两个方面，分别是安全性和舒适性。从安全性的角度来看，风振容易引起桥梁的疲劳破坏，导致桥梁倒塌的风险增大。从舒适性的角度来看，风振不仅会使驶过桥梁的车辆和乘客感到不适，还会降低桥梁的使用寿命。
二、TMD和ATMD组合系统的减振原理
TMD（TunedMassDamper）是一种被广泛应用于结构振动控制的被动控制装置。其原理是利用一个相对较轻的质量块，与结构相反方向振动，从而消除结构的振动。它的优点是：简单可靠、易于安装、减震效果显著。但也存在一定的缺点，如需要根据结构特点定位装置，装置量有限等。
ATMD（ActiveTunedMassDamper）是一种由TMD发展而来的主动控制装置。与TMD的被动控制相比，ATMD的主动控制利用了控制系统来调整质量块的振动状态，完全符合结构响应的反馈控制，能够更好地适应结构振动的变化。其特点是：对结构的减振效果更加显著、结构响应更加灵敏、结构的质量块更加物理简洁。
三、施工状态斜拉桥风振实验模拟
本文采用ANSYS软件，利用有限元法对3D模型进行了分析与模拟。模型采用了重庆长江二桥施工前的状态，基本参数如下：
桥梁总长：1.6km
主跨：1×456m
两侧跨：33×32.5m
桥面宽度：32.5m
采用节点位移叠加法求解，模拟斜拉桥在不同风速下的振动情况。模拟所得的数据表明，斜拉桥在正常使用条件下存在严重的风振问题，因此需要进行有效的减振措施。
针对此问题，本文采用TMD和ATMD组合系统进行减振设计。根据实验数据模拟结果表明：TMD和ATMD组合系统能够有效地控制斜拉桥的振动，减弱风振影响，从而提高桥梁的安全性和舒适性。
四、结论
通过对斜拉桥风振减振的研究，本文得出了以下结论：
1、外部风力和内部结构固有振动都会导致斜拉桥的风振问题，需要进行有效的减振措施。
2、TMD和ATMD组合系统是一种有效的减振措施，能够有效控制斜拉桥的振动，使得斜拉桥在不同风速条件下都能够稳定运营，提高了桥梁的安全性和舒适性。
3、本文的研究成果可以为斜拉桥的设计和建设提供借鉴，也可以为其他类似结构的风振减振提供有益的参考。