斜拉桥减震控制算法研究

研究目的:以一座大跨漂浮体系斜拉桥为实例,建立有限元模型进行斜拉桥地震反应半主动控制、主动控制和被动控制计算分析.探讨不同减震控制算法对斜拉桥地震反应控制效果的影响,为实际工程中的斜拉桥减震提出理论上的建议.研究结论:各种减震控制方法并不能使桥梁全部地震反应都能得到控制,而是使得桥梁大部分地震反应减小,同时却放大塔底剪力等另外部分地震反应;8种减震控制算法中,最大阻尼力被动控制算法的减震效果相对最好,半主动界限Hrovat控制算法、主动控制和被动控制没有出现加速度放大效应,而其它半主动控制算法会产生不同程度的加速度放大效应.     

基于MR阻尼器的大跨斜拉桥碰撞效应减震控制

研究目的:漂浮体系大跨度斜拉桥纵向约束较弱,在地震作用下其梁端会产生较大纵向位移,引起碰撞,因此需采取合适的控制措施。本文以一座大跨度公铁两用双塔斜拉桥主引桥为工程背景,针对地震作用下主引桥的碰撞问题,将MR阻尼器引入该桥,通过SIMULINK建模,采取被动、半主动和智能模糊控制等不同的控制措施,研究MR阻尼器在该斜拉桥主引桥碰撞问题中的减震控制效果,以探究最佳控制方案。研究结论:(1)通过将七种控制策略分别与无控下结构的纵向位移响应相对比,可发现半主动控制与被动控制减震效果相接近,模糊逻辑控制效果最佳;(2)从碰撞力响应可看出,七种控制策略均能使主引桥之间的碰撞次数及碰撞力峰值减小,其中半主动控制与模糊逻辑控制的减震效果要优于被动控制;(3)从阻尼器耗能可看出,模糊控制的能量输入要远远小于被动控制和半主动控制;(4)本研究结论可供类似桥梁的主引桥碰撞控制参考和借鉴。     

设置粘滞阻尼器的大跨斜拉桥抗震分析

斜拉桥的地震反应比较复杂,采取适当的减震措施是斜拉桥抗震设计中的一项重要内容。文章以一座大跨斜拉桥为实例,建立有限元模型,计算分析粘滞阻尼器对飘浮体系斜拉桥的减震效果,探讨不同类型地震动输入对斜拉桥地震反应和阻尼器减震效果的影响。     

基于多点激励动力模型的支承体系斜拉桥行波效应分析

研究目的：地震激励的输入是大跨度桥梁结构抗震设计中最薄弱的环节。大跨度桥梁结构由于基础间间距较大，进行地震响应分析时应考虑行波效应的影响。目前，国内对于支承体系斜拉桥行波效应影响规律的研究成果并不多见。该文基于大型有限元分析软件MIDAS／CIVIL计算平台，较为准确地模拟了地震波对郑州市中心区跨铁路斜拉桥基础不同位置的激励差异，分析比较了该桥在不同波速地震波作用下的行波效应，对该类桥型地震响应行波效应的一般影响规律进行了讨论。研究结论：在一定的相位差范围内，考虑地震波的各单向行波效应和三向正交行波效应时，结构的内力与位移均呈周期性变化，并且变化周期与桥梁自振周期基本一致。同时，行波效应对支承体系斜拉桥地震响应峰值存在显著影响。     

大跨度铁路斜拉桥地震反应影响分析

针对大跨度铁路斜拉桥特点,结合桥梁结构体系及抗震措施,进行了行波效应、几何非线性、弹性连接刚度及阻尼器减震措施对结构的地震反应影响分析。分析表明:行波效应使主塔控制截面的内力约增大20%;考虑结构的初始内力引起的几何非线性影响后,结构的自振周期约增大3%,对主塔的地震反应影响较小,在设计中可以忽略其影响;塔、梁间的弹性约束刚度大小对结构的地震反应影响较大,其刚度取值为1.0×105k N/m左右时,结构的抗震性能较好;粘滞阻尼器对主塔控制截面的内力及塔顶位移具有显著的减震效果。     

基于多点激励动力模型的支承体系斜拉桥行波效应分析

研究目的:地震激励的输入是大跨度桥梁结构抗震设计中最薄弱的环节.大跨度桥梁结构由于基础间间距较大,进行地震响应分析时应考虑行波效应的影响.目前,国内对于支承体系斜拉桥行波效应影响规律的研究成果并不多见.该文基于大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL计算平台,较为准确地模拟了地震波对郑州市中心区跨铁路斜拉桥基础不同位置的激励差异,分析比较了该桥在不同波速地震波作用下的行波效应,对该类桥型地震响应行波效应的一般影响规律进行了讨论.研究结论:在一定的相位差范围内,考虑地震波的各单向行波效应和三向正交行波效应时,结构的内力与位移均呈周期性变化,并且变化周期与桥梁自振周期基本一致.同时,行波效应对支承体系斜拉桥地震响应峰值存在显著影响.     

SMA阻尼器对大跨斜拉桥地震响应影响研究

SMA(Shape Memory Alloy)材料因独特性而广泛用于工程结构减震控制装置中。为便于工程结构分析,编制SMA阻尼器简化双旗型本构Fortran子程序并嵌入Abaqus平台的动力分析中,并以低周往复加载算例验证了其正确性;以一座大跨斜拉桥为例,基于Abaqus平台建立其脊骨梁有限元模型,研究SMA阻尼器的减震控制效果。研究表明:对于塔梁纵桥向漂浮的大跨斜拉桥,塔梁处纵桥向布置SMA阻尼器可有效减小其纵桥向地震位移响应,并且SMA阻尼器的初始刚度对减震效果的影响较为明显;塔梁处纵桥向布置SMA阻尼器后,结构内力减震效果对输入地震波及SMA参数具有一定的依赖性,应当引起注意。     

考虑行波效应的刚架系杆拱桥减隔震分析

研究目的:以某跨度(24+160+24)m刚架系杆拱连续箱梁组合桥为工程背景,采用大质量法(LMM)实现多点激励以考虑行波效应影响,对比分析减隔震措施采用前后结构的地震响应,并对弹性连接装置、粘滞阻尼器两种减震装置进行合理参数选取,为拱桥合理减隔震措施的选择提供依据。研究结论:(1)考虑行波效应后,减震装置参数对减震效果有较大影响,对比弹性连接装置和粘滞阻尼器(经合理参数选取)的减震效果可知,对于拱肋轴力减震效果,两种装置差别不大,对于拱肋弯矩减震效果,设置弹性连接装置更佳;(2)隔震体系的采用,减震装置全桥对称设置可以有效缓解行波效应的不利影响,使拱肋受力趋于均匀;(3)单纯采用隔震体系虽可有效降低结构的频率,但却引起结构较大的位移幅值,减震装置的施加可以有效降低结构的位移幅值;(4)该研究成果可应用于指导拱桥抗震设计。     

桥梁地震响应半主动控制的加速度放大效应

采用磁流变阻尼器,对1座大跨刚构连续梁桥进行半主动控制、主动控制和被动控制地震响应计算,比较分析6种半主动控制算法对桥梁加速度的放大效应。结果表明:当磁流变阻尼器设置在桥梁支座等连接构件处时,不同半主动控制算法会使阻尼器附近桥梁局部位置的加速度产生不同程度的“针尖”放大效应,而主动控制和被动控制不会产生这种加速度放大效应;比较而言,“开关型”半主动控制算法比“连续型”半主动控制算法的加速度放大效应更加严重;半主动控制算法引起的桥梁加速度放大效应与阻尼器类型、阻尼器位置和桥梁结构动力特性等多种因素有关;半主动控制算法对桥梁的位移和弯矩不会产生剧烈放大的“针尖”现象;阻尼器设置在墩梁刚性连接部位时不会出现加速度放大效应。     

磁流变阻尼器对建筑结构地震响应半主动控制分析

研究目的:地震时建筑结构的大幅震动已为世人关注。国外学者将磁流变(MR)阻尼器应用到土木结构震动控制上,效果较好。为扩大其在实际工程中的应用,进一步对磁流变阻尼器对建筑结构地震响应进行了理论分析和试验。研究方法:本文首先通过磁流变阻尼器的构件参数(如:活塞的有效长度、缸体的内径、活塞直径、流体的粘度系数等)、输入电流及阻尼器活塞相对于缸体简谐运动频率的改变,分析了各参数对阻尼特性的影响,这将为设计阻尼特性较好的磁流变阻尼器提供理论依据。然后采用了磁流变(MR)阻尼器的修正Bouc-Wen模型及剪切型最优控制(Clipped-Optimal Control)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。研究结论: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产生了不同的控制效果;对结构的位移及速度的控制效果,MR半主动控制均明显地优于被动控制。     

双幅联体塔斜拉桥景观设计研究

研究目的：天津南仓立交桥主桥为双幅桥面、四索面独塔斜拉桥,结构形式新颖独特。根据其特点,设计出结构合理、景观效果突出的桥梁结构造型。研究方法：结合桥塔、主梁、斜拉索及桥梁色彩等各部分,采用结构与艺术相结合的研究方法。研究结果：探索出一套针对斜拉桥景观的设计方法,该方法体现结构与景观结合、技术与艺术结合、桥梁与周边环境结合的思想,为同类桥梁的景观设计提供参考。研究结论：在斜拉桥结构造型设计中,桥塔设计是最为关键的。双宝瓶联体桥塔满足双幅桥面使用要求,受力合理、均衡,同时具有良好的桥梁景观效果。此外还应注重主梁、斜拉索以及色彩等方面的设计。     

斜拉桥施工控制中的温度影响分析

研究目的：研究温度场对斜拉桥施工控制的影响。研究方法：本文主要研究了斜拉桥的温度场的特点、类型和计算方法，结合云阳长江大桥工程实际，利用有限元方法建立空间模型，对其温度影响进行了计算并与实测值进行了对比分析。 研究成果：本文分析了结构体内温度场的规律性，表明日照等不均匀温差对斜拉桥结构的影响很大，并证明利用该方法得出的结果与实际比较吻合。 研究结论：本文提出的计算方法可以比较准确地计算斜拉桥施工控制中的温度影响，有利于施工中调整主梁的线形、应力，符合可靠性的要求。     

行波及相干效应对超千米跨度斜拉桥多维多点随机地震响应的影响

为了研究行波及相干效应对超千米跨度公铁两用斜拉桥地震响应的影响,基于通用有限元软件ANSYS,借助高效的虚拟激励法分别得到考虑两种效应的结构地震响应值,通过对比研究,结果表明:(1)仅考虑行波效应时,在视波速取500 m/s工况下,主梁纵向位移和竖向位移出现最大均方根值,行波效应对主梁纵向位移响应影响最为显著;(2)仅考虑相干效应时,主梁纵向位移和横向位移在部分相干工况下出现最大均方根值,主梁跨中横向位移的均方根值为0.274 m,较一致激励(完全相干)增大了126.4%;(3)两种效应对结构1号边墩、2号辅助墩和3号主塔的不同地震响应的影响程度存在较大差异,需具体响应具体分析。通过各具体工况下的结果对比,得出超大跨度斜拉桥地震响应分析考虑行波和相干效应十分必要的结论。     

非对称矮塔斜拉桥桥塔抗震性能分析

为研究高桥墩非对称矮塔斜拉桥桥塔和桥墩的抗震性能,基于桥梁抗震中反应谱分析理论,以一座高桥墩铁路矮塔斜拉桥为工程背景,建立其整桥模型和裸塔模型,进行模态分析和内力位移分析,并对桥塔在整桥状态下和裸塔状态下进行对比研究。研究表明,在相同地震力作用下,整桥振型周期较大,顺桥向裸塔与整桥的桥塔有明显的差别。     

磁流变阻尼器半主动控制研究综述

研究目的:磁流变阻尼器(M agnetorheological Damper,简称MR阻尼器)是一种高性能和智能化的减振装置。本文为了让相关人员了解有关磁流变阻尼器的研究动态。研究方法:本文介绍了MR阻尼器的半主动控制技术的研究现状,综述了磁流变流体特点、磁流变阻尼器的力学模型、半主动控制策略等。研究结果:磁流变阻尼器能够提供可以调节的阻尼力,也是一种比较理想的半主动控制装置。可在工程应用方面获得发展。     

基于开关阻尼控制的铁道客车系统的动力学性能研究

建立具有23个自由度的铁道客车系统非线性数学模型。在客车二系悬挂系统中采用具有开关阻尼控制的横向半主动减振器,并考虑半主动悬挂系统的时滞。分析被动悬挂和具有开关阻尼控制的半主动悬挂客车在直线轨道上的蛇行运动稳定性和随机振动响应。研究半主动减振器的阻尼参数和半主动悬挂系统的时滞对客车系统临界速度和随机响应的影响。计算表明,尽管半主动悬挂使客车系统的临界速度低于被动悬挂,构架的横向加速度和轮轨横向力也要大于被动悬挂,但它能够大大减小车体的横向振动加速度,改善旅客的乘坐舒适性。     

浅谈矮塔斜拉桥施工控制技术

针对矮塔斜拉桥的特点,对矮塔斜拉桥的施工监控技术进行了研究,并对施工监控矮塔斜拉桥的关键技术进行重点介绍。     

基于Ⅵ-Rail的高速动车组半主动协调控制仿真分析

为了提升高速动车组的运行品质,提出了一种二系横向、抗蛇行减振器半主动协调控制方法。首先利用VI-Rail软件建立动车组单车模型,然后对提出的半主动协调控制方法进行动力学仿真,并与被动控制下的列车运行品质进行比较分析,探究此半主动协调控制方法对高速动车组运行平稳性和曲线通过安全性的影响。仿真结果表明:采用半主动协调控制的高速动车组的各项性能指标均明显优于被动控制,而且有效缓解了列车运行平稳性和曲线通过性之间的矛盾,能很好地提升动车组的运行品质。