一致激励下MR阻尼器对桥梁地震反应控制效果的研究

本文应用磁流变(MR)阻尼器对桥梁结构在一致地震激励下的响应进行控制。采用子空间模态分析法建立了适合一致地震激励下桥梁振动控制分析的瞬时最优控制算法。以连续刚构桥和大跨度斜拉桥两个具体工程为例,数值仿真分析了桥梁地震反应在多种MR控制策略下的控制效果,为MR阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

应用MRF-04K阻尼器的大跨连续刚构桥地震反应的半主动控制

应用最近设计制作的MRF-0 4K型磁流变(MR)阻尼器对大跨连续刚构桥的地震反应实施半主动控制。首先建立了多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的运动方程,并基于瞬时最优控制算法建立了大跨连续刚构桥地震反应控制的计算方法,数值仿真分析了某四跨预应力混凝土连续刚构桥在不同控制策略下地震反应的控制效果,结果表明当在该连续刚构桥的两端各安装5 0个MRF-0 4K阻尼器,中墩墩顶水平位移降低7 0.4%,中跨跨中竖向位移降低7 7.7%,边跨跨中竖向位移降低6 6.0%。最后得出结论:应用MRF-0 4K阻尼器能使多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的地震反应得到有效的控制,主动控制效果明显地高于被动控制效果,且半主动控制能取得理想的控制效果,即使地震发生时半主动控制系统失效,同样可以取得理想的控制效果,从而为MRF-0 4K阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

设置磁流变阻尼器的高层钢框架支撑体系的地震反应研究

磁流变(MR)阻尼器是一种性能十分优秀的减振装置,具有构造简单、调节驱动容易和反应迅速等优点,能有效减小工程结构的地震反应和风振反应,具有广阔的应用前景。本文研究了安装MR阻尼器的高层钢结构框架支撑体系的抗震性能。在介绍了MR阻尼器力学模型的基础上,推导了MR阻尼器-支撑框架系统的地震反应基本方程,并且采用了基于最优主动控制力的“开关-耗能”半主动控制策略对MR阻尼器实施控制。应用本文方法对一栋20层的高层钢结构进行了模拟计算,结果表明:安装了MR阻尼器的框架支撑体系的抗震性能明显优于纯框架支撑体系,是一种简单、方便和有效的减振系统。     

拱加劲连续刚构桥基于粘滞阻尼器的减震研究

以某拱加劲连续刚构桥为工程背景,利用有限元软件MIDAS/CIVIL建立三维模型,安装粘滞阻尼器,采用Maxwell模型研究粘滞阻尼器阻尼参数选择以及在受到地震激励作用下该减震系统的减震效果,结果表明安装了粘滞阻尼器耗能支撑的桥梁结构地震动力反应明显地减小。     

RBF神经网络在结构振动半主动控制中的应用

利用RBF神经网络对建筑结构地震反应进行预测，设计了加入MR阻尼器的RBF神经网络半主动控制系统，利用Matlab进行仿真分析，结果表明该控制方案能够有效减少建筑结构的地震反应，并且很好的发挥了MR阻尼器的可控性。     

屋盖MR智能隔震系统对升船机地震反应的智能控制

升船结构很难采用常规的结构振动控制方法来抑制其顶部的地震反应,故提出利用MR智能阻尼器的屋盖MR智能隔震系统来减小升船结构顶部厂房的地震侧移反应和柱底的地震反应。MR智能阻尼器是利用磁流变液产生阻尼力的半主动控制装置,该装置具有机械构造简单,动力范围宽广,只需要较小的能量输入就能产生大的输出力,因此被证明能有效运用于土木工程结构来抵抗强烈地震和强风。本文阐述了MR阻尼器的力学性能,建立了屋盖MR智能隔震升船结构的控制方程,在此基础上实现MR模糊半主动控制。应用本文提出的方法对升船结构屋盖MR智能隔震系统进行仿真计算结果表明:模糊半主动控制使升船结构顶部层间位移和柱底弯矩均有明显的减小,能有效抑制升船结构顶部厂房的地震鞭梢效应。     

建筑结构地震响应的MR阻尼器PID半主动控制

根据建筑结构的特点进行了结构上的简化计算,并采用了磁流变（MR）阻尼器的Bingham模型及PID半主动控制算法对建筑结构地震响应进行了半主动控制分析研究,并且与结构被动控制的效果进行了对比,数值结果表明：在EI-centro地震激励作用下,被动控制和半主动控制对结构地震响应的水平位移与速度取得了不同的控制效果;对结构的位移及速度的控制效果,MR半主动控制均明显的优于被动控制。     

采用磁流变阻尼器对斜拉桥的半主动模糊控制

介绍了利用磁流变(MR)阻尼器的一种半主动模糊控制方法来增强斜拉桥的抗震性能。传统的半主动控制方法需要一个主要控制器去决定需要的控制力,而且需要一个次控制器通过比较需求控制力和真实的阻尼力来调节MR阻尼器的输入电压。但本文介绍的方法,采用模糊逻辑代替了主次控制器。由于模糊逻辑根据MR阻尼器的反应直接决定其输入电压,因此它提供了一个简单的设计程序,并且可以很容易地在真实结构上实施。利用对地震作用下的斜拉桥的基准控制可以评估此方法的控制性能。模拟结果表明,这种半主动控制方法可以有效地减轻斜拉桥的地震响应,并且成功地提高MR阻尼器系统的性能。     

确定桥梁半主动控制阻尼器位置的简便方法

提出了按照主动控制力的大小数值来确定桥梁半主动控制阻尼器位置的方法,并通过一座大跨桥梁纵向地震反应半主动控制计算分析,验证了该方法的有效性,在分析和总结计算结果的基础上,提出了一些关于桥梁减震控制中阻尼器位置的建议。     

MR智能基础隔震结构抗震性能分析

研究MR智能基础隔震结构的抗震性能。首先,建立该混合控制结构的数学模型,其中应用双线型恢复模型描述橡胶垫隔震层的弹塑性特性,运用自适应神经网络模糊系统(ANFS)计算MR阻尼器的控制力。在SIMULINK环境下对控制结构进行仿真动力分析。并对具体结构进行地震作用下的时程反应分析,仿真分析表明:自适应神经网络模糊系统可以有效地应用到结构控制中,并证实了MR基础隔震结构是一种性能优异的智能控制系统。     

行波输入下大跨斜拉桥减震控制分析

为了研究行波效应对斜拉桥减震控制效果的影响,以一座大跨斜拉桥为例,建立其有限元模型,计算分析其主动控制、半主动控制和被动控制对飘浮体系斜拉桥的减震效果,并计算了行波输入下斜拉桥的地震反应。半主动控制和被动控制对该斜拉桥的大部分地震反应均能取得良好的控制效果,但是使得桥梁塔底剪力等部分地震反应增大;不同频谱成分的地震动输入显著影响斜拉桥的地震反应和控制方法的减震效果。考虑行波效应后,半主动控制对于该斜拉桥整体地震反应的控制效果优于始终提供最大阻尼力的被动控制;行波效应对斜拉桥主梁具有不利影响,但对桥塔抗震有利,并且对三种控制方法的减震效果没有明显的不利影响。     

新型斜拉桥与摩天轮组合结构在地震多点激励作用下的响应分析

地震地面运动的空间变化效应(特别是行波效应)对大跨度结构的响应有很大影响。本文以天津慈海桥为工程背景建立了新型斜拉桥和摩天轮组合结构的动力分析模型,利用通用分析软件ANSYS对慈海桥行波效应进行了分析与讨论,研究比较了是否考虑行波效应以及不同相位差条件下行波效应的结构位移和内力响应,得到了慈海桥独特的地震反应特性。研究结果表明:与一致地震激励相比,地震动的空间变化特性可以使慈海桥的地震响应发生较大改变。     

自锚式悬索桥磁流变阻尼器减震控制研究

为了减小自锚式悬索桥的地震响应,基于桥梁结构地震动力方程及磁流变阻尼器力学模型,建立桥梁结构—磁流变阻尼器减震系统并将其程序化,对某主跨350 m的独塔自锚式悬索桥进行减震控制研究,讨论了磁流变阻尼器输入电流、数目及安装位置对减震效果的影响。研究结果表明:采用磁流变阻尼器能够有效地减小自锚式悬索桥的纵向地震响应;随安装在塔梁之间顺桥向的磁流变阻尼器输入电流的增大及数目的增加,塔顶和主梁的纵向位移逐渐减小,结构的内力响应也得到有效控制;将全部磁流变阻尼器安装在塔梁之间顺桥向时减震效果最佳。     

不同激励下大跨度CFST拱桥地震反应时程分析

以茅草街大桥为研究对象,基于ANSYS软件建立了该大跨度中承式钢管混凝土（CFST）系杆拱桥的三维有限元模型,并对其进行了自振特性分析,获得了结构的自振频率和振型。以此为基础,结合以Fortran Power Station4．0为平台编制的计算程序对茅草街大桥的地震反应进行了空间非线性时程分析,计算了一致、行波和多点输入下该桥的地震反应,分析比较了不同激励方式对于大跨度CFST拱桥地震反应的影响。结果表明,行波输入对该桥地震反应最为不利,使得结构关键截面内力显著增加;多点输入对结构地震反应的影响比较复杂,使有些构件内力反应增加,有些减小,但增加和减小的幅度不大。     

行波激励下多跨连续梁桥地震反应分析

多跨连续梁桥纵向延伸长度比较长,进行地震反应分析时应考虑地震波有限波速传播所引起的行波效应.以某长江大桥南引桥为例,推导了行波输入时结构的运动方程,并对其进行行波激励下地震反应的数值模拟,将结果与一致激励的结果比较,分析行波效应对于此类桥梁影响的规律性以及影响行波效应的因素.     

空间变化地震激励下大跨度桥梁地震反应分析

强震发生时由于受行波效应、部分相干效应和局部场地效应等因素的影响,大跨度桥梁地面各支承处所受激励并不相同,按多点激励的模式进行地震反应分析较为合理。本文对天津市快速轨道交通工程中1座4跨预应力混凝土连续刚构桥进行了多点激励地震反应分析,并与一致激励下动力时程分析的计算结果进行了比较,对该4跨预应力混凝土连续刚构桥的工程建设具有直接的指导意义。     

宁波姚江大桥抗震性能研究

目前,大跨度钢桁架拱桥的抗震设计分析相对较少,无规范可遵循.以宁波城庄路姚江大桥为例,建立了主桥和引桥一体的动力分析模型,分析了桥跨结构的动力特性和地震反应,探讨了主、引桥相互间的影响作用,并比较了几种改善抗震性能措施的效果.罕遇地震下主桥纵向固定墩基础难满足抗震要求,可采用减震措施.     

复合式金属阻尼器在曲线梁桥减震控制中的应用研究

为了研究复合式金属阻尼器在曲线梁桥减震控制中的应用效果,以一座曲线连续梁桥为例,对其进行了地震作用下的动力弹塑性分析,研究了复合式金属阻尼器在曲线梁桥减震控制上的应用,并且与安装了传统防落梁装置的曲线梁桥结构的地震响应进行了对比。研究结果表明:复合式金属型阻尼器对支座变形的减震率在55%~65%之间,对固定墩墩底弯矩的减震率在50%~55%之间,可以有效地降低曲线梁桥结构在地震中的响应;与传统的防落梁转置相比,复合式金属型阻尼器在地震作用下有着良好的滞回耗能能力,使桥梁具有较高的安全储备,在桥梁的抗震设计中可以取代传统的防落梁拉杆装置;当支座出现较大变形的时候,复合式金属型阻尼器的出力在较小位移下能显著提高,起到限位的作用,防止支座破坏和落梁的发生。