大跨剛構(gòu)—連續(xù)梁橋振動(dòng)控制研究.pdf

1、橋梁作為交通樞紐及生命線工程,是交通干線的重要組成部分,是國家和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。由于剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋放松了多跨連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)呏鞫崭叨鹊囊?因此這種橋型適用于不同的地形、地質(zhì)條件、通航要求,剛構(gòu)—連續(xù)組合梁是連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)的組合,它兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn)而揚(yáng)棄各自的缺點(diǎn),集連續(xù)剛構(gòu)、連續(xù)梁優(yōu)點(diǎn)于一身,具有整體性好,抗震能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)受力合理,線形優(yōu)美等特點(diǎn),在結(jié)構(gòu)受力、使用功能和適應(yīng)環(huán)境等方面均具有一定的優(yōu)越性,近十幾年中在國內(nèi)也得

2、到了快速發(fā)展,并有加快發(fā)展的趨勢(shì)。地震是一種破壞力巨大而又難以預(yù)測(cè)的自然災(zāi)害,由于其隨機(jī)性和突發(fā)性,地震難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè),往往導(dǎo)致災(zāi)難性后果,帶來巨大的生命及財(cái)產(chǎn)損失,而我國是世界上的多地震國家之一,如何確保結(jié)構(gòu)物在地震中的安全,始終是橋梁發(fā)展中的重要問題。
　　傳統(tǒng)的抗震方法通過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身抗力來抵抗地震作用,往往由于地震發(fā)生的不確定性,使得結(jié)構(gòu)既不經(jīng)濟(jì)也不安全,近年來,基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制理論的橋梁抗震技術(shù)已經(jīng)受到各國學(xué)者的廣泛重視,

3、由于剛構(gòu)—連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,其振動(dòng)控制方法的研究還處于起步階段。
　　因此,本文嘗試?yán)弥鲃?dòng)變阻尼裝置對(duì)一剛構(gòu)—連續(xù)梁橋的地震震動(dòng)進(jìn)行控制,研究其控制效果及工程可行性,為工程應(yīng)用提供參考。
　　本文基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的理論,以一實(shí)際剛構(gòu)—連續(xù)梁橋?yàn)楸尘?將主動(dòng)變阻尼裝置應(yīng)用到橋梁的減震控制中,采用限界Hrovat最優(yōu)半主動(dòng)控制算法,利用Matlab軟件仿真分析了三種地震波(EL-Centro波、Taft波、天津波)無控和半

4、主動(dòng)控制下的地震反應(yīng)規(guī)律,分別討論分析了相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果,對(duì)橋梁縱向施加一致地震激勵(lì)下剛構(gòu)—連續(xù)梁橋地震響應(yīng)的減震效果進(jìn)行研究,得出了主動(dòng)變阻尼裝置對(duì)剛構(gòu)—連續(xù)梁橋的控制規(guī)律。
　　(1)簡介空間梁系有限元分析方法,闡述了利用空間梁單元建立結(jié)構(gòu)有限元模型基本理論,然后利用空間梁單元建立了剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋的空間動(dòng)力分析模型,為抗震計(jì)算和減震研究提供分析對(duì)象,說明了結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析地震波的選取和調(diào)幅規(guī)則和動(dòng)力微分方程的求解方法;總結(jié)了結(jié)構(gòu)

5、振動(dòng)控制的基本理論和方法。
　　(2)主動(dòng)變阻尼裝置控制策略分析?；贚QR經(jīng)典線性二次型最優(yōu)控制算法,利用主動(dòng)變阻尼裝置對(duì)一實(shí)例進(jìn)行振動(dòng)控制,仿真分析了三種半主動(dòng)控制策略和被動(dòng)控制策略的減震效果。研究結(jié)果表明:在橋梁結(jié)構(gòu)中附設(shè)主動(dòng)變阻尼裝置可有效控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的縱向振動(dòng);合理的半主動(dòng)控制算法(限界Hrovat最優(yōu)控制算法)可以起到較好的控制效果。
　　(3)剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋縱向無控、主動(dòng)變阻尼裝置半主動(dòng)控制研究。通

6、過在剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋上安裝主動(dòng)變阻尼裝置,采用限界Hrovat最優(yōu)控制算法,利用Matlab軟件研究其沿橋梁縱向輸入三種地震波作用下橋梁無控和主動(dòng)變阻尼裝置的半主動(dòng)控制效果,最后比較分析了控制前后的地震反應(yīng),研究結(jié)果表明:采用主動(dòng)變阻尼裝置對(duì)剛構(gòu)—連續(xù)梁橋進(jìn)行控制是可行的,有很好的控制效果。
　　(4)研究了主動(dòng)變阻尼裝置在控制過程中控制算法的實(shí)現(xiàn)情況,并比較了半主動(dòng)控制輸出控制力與主動(dòng)控制力的關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明:<