Page 206 - 《振动工程学报》2026年第2期

522 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

成 SD-TRA 时 ， SD-TRA 的 控 制 半 径 r 也 随 之 改 变 。 图 8，设计合理的阻尼器控制质量比和控制半径分别
图 13 表明，质量比越大，TMD 与等效 SD-TRA 的减 为 0.5% 和 0.034 m。该工况下，TMD 和 SD-TRA 的位
振效果相差越小。图 14 表明，随着质量比的增大， 移均方根减振率分别为 24.3% 和 78.2%。
SD-TRA 的换算控制半径逐渐减小。
无控 TMD SD-TRA

TMD SD-TRA 1.8
100
1.2
90 0.6
80
均方根减振率 / % 70 位移 / cm −0.6 0
60
50
−1.2
40
30
20 −1.8
40 50 60
10 时间 / s
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
质量比μ 图 15 涡激振动时程图

图 13 均方根减振率 Fig. 15 Time-history diagrams of vortex-induced vibration

Fig. 13 Root mean square vibration damping rate

0.15 5 结 语
0.14 本文建立了单自由度结构-单驱动型双转子阻尼
SD-TRA控制半径r / m 0.12 器 力 学 模 型， 分 析 了 SD-TRA 与 AMD 相 比 的 能 耗 ，
0.13
0.11
0.10
并仿真分析了自由振动与简谐激励下
与传
SD-TRA
0.09
0.08
0.07 统 TMD 的减振性能比较，得出以下结论：
（1） 通 过 理 论 分 析 得 出 ， SD-TRA 相 较 于 传 统
0.06
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 AMD， 当 减 振 性 能 一 致 时 ， SD-TRA 的 功 率 需 求 更
质量比μ
低，减振性能更好。当控制半径与初始位移幅值相

图 14 SD-TRA 控制半径
等时，SD-TRA 可节省 16% 的功率需求。
Fig. 14 SD-TRA control radius

（2）SD-TRA 通过匀速旋转提供控制力，相较于

4.3 桥梁模型涡振控制仿真分析 AMD 在减振过程中需要不断加速减速，SD-TRA 的性
能更加稳定，对阻尼器的构件磨损更小，使用寿命更长。
以某特大斜拉桥主梁涡激振动为背景开展相关
（3）SD-TRA 对结构有良好的振动控制效果。简
研 究， 该 桥 主 跨 658 m， 桥 面 宽 度 为 51.84 m（ 含 风
谐激励振动控制中，质量比恒定的情况下，可有效减
嘴） ， 两 侧 箱 梁 设 置 护 栏 ， 主 梁 为 分 体 式 钢 箱 梁 断 小旋转半径，优化装置运行空间。
面。主梁节段模型几何缩尺比为 1∶60。模型长 L a =
2.69 m，等效质量为 27.7 kg，竖向频率为 3.931 Hz，竖
参考文献：
弯阻尼比为 0.3%。现行桥梁规范 [25] 的风攻角取值
范围为 −3 ∼ +3 。本文研究的主梁在风攻角为 +5 ◦
◦
◦
[1] DEN HARTOG J P. Mechanical Vibrations[M]. 4th ed. New
时发生了较大振幅的涡激振动，故按此工况进行 SD-
York：McGraw-Hill，1956.
TRA 减振性能研究。 [2] GU M， XIANG H. Optimization of TMD for suppressing
仿真模型选取涡激力中的简谐力模型： buffeting response of long-span bridges[J]. Journal of Wind
1
2
2
m(¨y+2ξω n ˙y+ω y) = ρU BC L sin(ω s t +ϕ) （29） Engineering and Industrial Aerodynamics，1992，42（1-3）：
n
2
1383-1392.
式中，ρ 为空气密度；U 为平均风速；B 为结构参考宽度；
[3] CHTIBA M O，CHOURA S，EL-BORGI S，et al. Confine-
C L 为升力系数；ω s 为旋涡脱落频率；ϕ 为初相位角。
ment of vibrations in flexible structures using supplementary
主梁节段模型进行了主梁刚性节段测力试验。试
absorbers：dynamic optimization[J]. Journal of Vibration and
验在湖南科技大学 3 m×4 m直流式风洞实验室进行。
Control，2010，16（3）：357-376.
在该桥的风洞试验中，桥梁在 +5 攻角下发生涡 [4] KOUTSOLOUKAS L， NIKITAS N， ARISTIDOU P.
◦
激振动振幅最大，该桥成桥状态下阻尼比为 0.3%。 Passive， semi-active， active and hybrid mass dampers： a
通过图 15 可以得出，在涡振区间内，S=1.6 时，根据 literature review with associated applications on building-like