大跨剛構(gòu)—連續(xù)梁橋振動控制研究.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)點而揚棄各自的缺點,集連續(xù)剛構(gòu)、連續(xù)梁優(yōu)點于一身,具有整體性好,抗震能力強,結(jié)構(gòu)受力合理,線形優(yōu)美等特點,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。地震是一種破壞力巨大而又難以預(yù)測的自然災(zāi)害,由于其隨機(jī)性和突發(fā)性,地震難以準(zhǔn)確預(yù)測,往往導(dǎo)致災(zāi)難性后果,帶來巨大的生命及財產(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,其振動控制方法的研究還處于起步階段。
　　因此,本文嘗試?yán)弥鲃幼冏枘嵫b置對一剛構(gòu)—連續(xù)梁橋的地震震動進(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)振動控制的理論,以一實際剛構(gòu)—連續(xù)梁橋為背景,將主動變阻尼裝置應(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、主動控制下的地震反應(yīng)規(guī)律,分別討論分析了相應(yīng)的計算結(jié)果,對橋梁縱向施加一致地震激勵下剛構(gòu)—連續(xù)梁橋地震響應(yīng)的減震效果進(jìn)行研究,得出了主動變阻尼裝置對剛構(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)組合梁橋的空間動力分析模型,為抗震計算和減震研究提供分析對象,說明了結(jié)構(gòu)動力分析地震波的選取和調(diào)幅規(guī)則和動力微分方程的求解方法;總結(jié)了結(jié)構(gòu)

5、振動控制的基本理論和方法。
　　(2)主動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,利用主動變阻尼裝置對一實例進(jìn)行振動控制,仿真分析了三種半主動控制策略和被動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;合理的半主動控制算法(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、主動變阻尼裝置半主動控制研究。通

6、過在剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋上安裝主動變阻尼裝置,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變阻尼裝置的半主動控制效果,最后比較分析了控制前后的地震反應(yīng),研究結(jié)果表明:采用主動變阻尼裝置對剛構(gòu)—連續(xù)梁橋進(jìn)行控制是可行的,有很好的控制效果。
　　(4)研究了主動變阻尼裝置在控制過程中控制算法的實現(xiàn)情況,并比較了半主動控制輸出控制力與主動控制力的關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明:<