Эффективность пассивных демпферов в снижении вибраций моста

Для снижения динамического отклика пролетных строений от воздействия подвижной нагрузки в образовавшейся практике применяется один из основных способов – регулирование массы пролетных строений (как правило, в сторону увеличения). В этом подходе важную роль играет анализ динамики системы подвижной состав – пролетное строение. Другим способом снижения динамического отклика данной системы является установка специальных демпфирующих устройств, как пассивных, так и активных. Применение активного гасителя позволяет добиться максимального эффекта в снижении колебаний, однако конструкция такого гасителя обладает определенной сложностью, дорога и ненадежна в эксплуатации. Более экономичным является применение гасителей пассивного типа, имеющих свойства автономности.
В статье рассмотрены варианты систем применения динамических гасителей колебаний. Целью исследования является прогнозирование и оптимизация применения демпферов для минимизации неблагоприятных воздействий на мостовые сооружения.
Виброизоляционные системы, использующие динамические гасители колебаний, достигают максимальной эффективности лишь при условии тщательного подбора и оптимизации ключевых параметров управления. К ним относятся: диапазон частот; соотношение частот настройки; величина демпфирования; число демпферов, применяемых в виброизоляционной системе моста. Если эти параметры выбраны некорректно, система может работать неоптимально, не обеспечивая требуемого снижения вибраций. При оптимизации этих параметров гасители колебаний размещаются симметрично относительно центрального пролета моста с определенным шагом.
На основании проведенного анализа показано, что эффективность в уменьшении откликов моста снижается с увеличением интервала между демпферами и при установке дальше от середины. Самый массивный демпфер располагается в середине пролета, а по мере удаления от центра масса демпферов уменьшается. Максимальное число демпферов определяется длиной моста и шагом их установки. Важно отметить, что с увеличением их количества достигаются оптимальные значения диапазона и соотношения частот настройки.

1. Глушков С. П., Донец Н. А. Демпфирование в элементах балочных конструкций при их колебаниях // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2015. № 2. С. 80–81.

2. Lin C. C., Wang J. F., Chen B. L. Train-Induced Vibration Control of High-Speed Railway Bridges Equipped with Multiple Tuned Mass Dampers // Journal of Bridge Engineering. 2005. No. 10 (4). P. 398–414.

3. Lin C. C., Wang J. F., Chen B. L. Vibration suppression for high-speed railway bridges using tuned mass dampers // International Journal of Solids and Structures. 2007. No. 40 (2). P. 465–491.

4. Lin B. H., Yau J. D., Yang Y. B. Impact factors for simple beams subjected to moving loads // Phil. Magazine. 2009. Vol. 19 (127). Р. 708–715.

5. Yau J. D., Yang Y. B. A wideband MTMD system for reducing the dynamic response of continuous truss bridges to moving train loads // Engineering Structures. 2004. No. 26 (12). P. 1795–1807.

6. Глушков С. П., Кочергин В. И., Проворная Д. А. Снижение колебаний мостовых сооружений // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2022. № 4 (63). С. 77–85.

7. Мосты на высокоскоростных железнодорожных магистралях : монография / В. Н. Смирнов, А. А. Барановский, Г. И. Богданов [и др.]. Санкт-Петербург : ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2015. 274 с.

8. Глушков С. П., Проворная Д. А., Молокова Н. В. Исследование колебаний моста с учетом взаимодействия «транспортное средство – мост» // Политранспортные системы : материалы XI Международной научно-технической конференции. Новосибирск : Изд-во СГУПС. 2020. С. 757–760.

9. Уздин А. М. Учет демпфирования при расчете металлических пролетных строений мостов на сейсмические воздействия // Сейсмостойкое строительство. 1980. № 2. С. 5–8.

10. Тимошенко С. П. Колебания в инженерном деле. Москва : Наука, 1967. 444 с.