简支箱梁桥地震反应半主动控制分析

为提高某简支梁桥的抗震能力,采取适当的减震控制措施能够有效地减小桥梁的地震反应。建立了某简支箱梁桥的有限元模型,将板式橡胶支座与磁流变阻尼器组合使用,在桥梁的支座和伸缩缝处共设置8组磁流变阻尼器,分析了不同地震动输入下的简支箱梁桥主动控制、半主动控制和被动控制的减震效果。结果表明,半主动控制对简支梁桥的减震效果非常显著,并且能够很好地接近主动控制的减震效果。半主动控制对于桥梁整体地震反应的减震效果优于始终提供最大阻尼力的被动控制。这为半主动控制阻尼器在简支梁桥抗震中的实际应用提供了理论上的指导。     

斜拉桥拉索的MR半主动控制研究

根据LQR最优控制理论,结合面向速度剪切(Clipped Optimal)控制算法及修正的磁流变(MR)阻尼器Bouc Wen模型,提出了LQR Clipped半主动控制算法,应用拉索振动的差分离散模型,对斜拉索的面内振动进行了被动、主动及半主动控制研究,分析了MR阻尼器对斜拉索的振动控制效果。研究结果表明:MR阻尼器被动控制能够提供的模态阻尼比可以达到最优油阻尼器控制的值,但MR被动控制存在一个最优输入电压,最优电压值与需控制的第几阶模态有关;与油阻尼器被动控制相比,MR半主动控制可以有效地提高模态阻尼比,尤其在阻尼器位置距索端很近时仍有较好的控制效果。     

曲线连续梁桥的磁流变阻尼器减震控制

建立双支承曲线连续梁桥的空间有限元模型和减震控制动力仿真模型,根据连续梁桥的支座布置在各活动支座的切向设置8组磁流变阻尼器,在纵桥向输入3种不同频谱特点的地震动,计算分析了曲线连续梁桥地震反应主动控制、半主动控制和被动控制方法的减震效果.结果表明,磁流变阻尼器能够有效地减小曲线梁桥的主梁切向位移和固定墩墩底的弯矩与扭矩...     

电流变智能半主动悬架模糊PID控制

对带有电流变液智能阻尼器的半主动汽车悬架系统设计了一种模糊PID控制器。将半主动悬架簧载质量的位移及其导数作为模糊控制器的输入，PID控制器的3个增益参数作为其输出，利用电流变液智能阻尼器的阻尼力可随电压变化的特性来使车身的振动降为最小。仿真实验给出了最优被动悬架、固定参数PID控制智能半主动悬架和模糊PID控制智能半主动悬架在不同路面激励情况下的响应曲线。     

西部冻融环境下隔震曲线梁桥抗震性能研究

曲线梁桥是现代交通的一种重要桥型,由于其平面不规则性导致的弯扭耦合效应,使得曲线梁桥的地震响应非常复杂。西部冻融地区混凝土曲线梁桥结构所处环境十分恶劣,桥梁在承受冻融循环作用的同时还会受氯离子等物质的侵蚀,导致的既有桥梁结构耐久性损伤,造成既有桥梁结构抗震性能退化。针对曲线梁桥弯扭耦合受力的复杂性,建立了隔震曲线梁桥在地震作用下的动力控制微分方程,选择合理的冻融环境下弹性模量退化模型,对隔震曲线梁桥进行抗震性能分析。分析结果表明,在地震作用下,对曲线梁桥不管是墩顶位移还是加速度,随着冻融循环次数的增加,动力响应值随之增大,相应的抗震性能随之降低。     

MR阻尼器对斜拉索振动控制效果的仿真分析

采用基于速度与位移方向的半主动控制算法,用拉索振动方程的差分离散模型对斜拉索与MR阻尼器组成的系统进行面内振动响应的分析。MR阻尼器力学关系选用Spencer现象模型,以斜拉索的位移时程响应的作为减振效果的评价指标。分别分析了拉索在无控、主动、被动及半主动状态下的位移响应,并建立了对应于MATLAB程序的SIMULINK仿真模型。仿真分析结果表明,基于位移和速度方向的半主动控制算法简单有效,并且能取得良好的减振效果,优于被动控制。当MR阻尼器作为被动控制即其输入电压维持在某一特定值时,仍然具有相当于最优被动控制下的最佳制振能力。     

基于磁流变阻尼器的半主动悬架研究

为提高商用车乘坐舒适性,文章结合某款商用载货汽车进行半主动悬架系统的设计研究。首先进行磁流变阻尼器结构设计,并使用Ansoft有限元分析软件对阻尼器进行结构优化,避免磁流变（MR）阻尼器磁场强度的欠饱和与过饱和;其次采用模糊控制与比例-积分-微分（PID）控制相结合的方式对阻尼器阻尼力大小进行控制输出,使得阻尼力始终等于或接近最佳舒适性与安全性要求下的阻尼力大小;最后基于Matlab/Simulink数值分析软件对阻尼器减振性能进行仿真,完成了一款基于磁流变阻尼器的半主动悬架系统设计。此研究中的磁流变阻尼器结构紧凑,易于集成化设计,通过最终仿真结果表明,与传统被动悬架相比较,此半主动悬架减振效果更为优秀,响应速度更快,使得车辆具有更好的平顺性、舒适性与行驶安全性。     

斜拉索磁流变智能阻尼控制系统分析与设计

在结构主动、半主动和智能控制系统优化设计方法的基础上,研究了斜拉索磁流变智能阻尼控制系统的设计方法,并采用所建立的设计方法完成了山东滨州黄河公路大桥斜拉索磁流变智能阻尼减振系统的优化设计。采用限界HROVAT最优控制算法确定磁流变阻尼器的半主动控制力,数值计算了斜拉索磁流变阻尼控制系统的风振反应。进一步分析比较了主动控制、半主动控制、Passive-on被动控制和Passive-off被动控制策略下的磁流变阻尼器控制斜拉索风致振动的控制效果,验证了磁流变阻尼器优化设计方法的正确性和磁流变阻尼器控制策略的有效性。     

汽车悬架用磁流变阻尼器的性能试验研究

介绍了用于汽车悬架的磁流变阻尼器(MR阻尼器)的特点及其性能试验系统,并在大范围控制电流、不同频率和幅度组合的单谐波激励下对MR阻尼器进行了试验数据的处理与分析.结果表明,MR阻尼器的输出阻尼力一相对速度特性曲线存在严重的非线性滞环特性,表现为半主动的电流控制特点,且阻尼力随控制电流的增加而增加并趋于饱和;在控制电流为零的情况下,MR阻尼器表现为普通的无源液压阻尼器件的工作特性.     

基于半主动控制的MR-TMD对钢箱梁桥冲击系数的研究

在考虑桥面粗糙度的条件下,推导出安装智能减振设备磁流变式调谐质量阻尼器(MRTMD)后车-桥-阻尼器的耦合方程,提出MR-TMD的半主动控制算法,采用Newmark-β计算耦合系统响应。通过40m+70m+40m连续钢箱梁数值模拟,研究车体质量、桥面粗糙度及安装MRTMD对桥梁冲击系数的影响。结果表明,对连续梁桥存在冲击系数随车体质量增大而减小;位移冲击系数大于内力冲击系数;桥面粗糙度越大桥梁冲击系数越大;半主动控制的MR-TMD能在一定程度上减小冲击系数;针对某一阶频率设计的阻尼器能在该段频率内更好地发挥作用。     

黏滞性阻尼器对千米级斜拉桥纵向减震效果的振动台试验研究

为了研究千米级斜拉桥纵向采用黏滞性阻尼器的减震效果，以一座主跨1 088 m的斜拉桥为工程背景，按相似理论设计制作了一座几何缩尺比为1：35的全桥振动台试验模型，通过改变塔梁间的连接方式，建立了塔梁间纵向无约束的非减震体系和塔梁间纵向采用黏滞性阻尼器的减震体系，选用4条具有代表性的地震动进行了4个振动台纵向一致激励的全桥振动台试验，然后将不同地震动输入下2种体系的试验结果进行对比分析。试验结果表明：千米级斜拉桥纵向无约束体系的地震响应受输入地震动的特性影响较大，对于长周期成分丰富，特别是对应于结构一阶周期的加速度谱和位移谱谱值较大的地震动，结构的地震响应较大；千米级斜拉桥非减震体系的地震响应同样也受输入地震动特性的影响较大；纵向采用黏滞性阻尼器的减震体系可以减小结构的梁端位移、塔顶位移以及塔底钢筋应变，但输入地震动的特性会影响黏滞性阻尼器的减震效果，对于特征周期较长、长周期成分丰富的地震动，黏滞性阻尼器的减震效果较好，而对于有明显速度脉冲的地震动，黏滞性阻尼器的减震效果相对较差，当地震动峰值加速度PGA为0.4g时，在场地人工地震动、Loma Prieta地震动作用下，梁端最大位移分别减小了62.41%、37.75%；对于有明显速度脉冲的地震动，需要选择阻尼系数更大的黏滞性阻尼器。     

大跨度曲线刚构桥预应力设置对扭矩的影响

为了减小曲线梁桥的弯-扭耦合效应,以一座大跨度曲线连续刚构桥为依托,采用有限元软件MIDAS建立空间有限元模型,计算得到自重、预应力、混凝土收缩徐变等荷载作用下的主梁扭矩分布,结果表明:曲线刚构桥主梁的扭矩主要由自重和预应力产生,且随着曲率半径的减小显著增大。因此,改变预应力筋的设置方式是抵消主梁扭矩的一种有效措施,通过不同方式改变原设计方案的对称布筋方式,得知采用预应力筋的不对称张拉以及不对称布筋方式能有效抵消恒载产生的扭矩。     

Performance of spade-less wheeled military vehicles with passive and semi-active suspensions during mortar firing

Many armies are replacing heavy slow tracked vehicles with their lighter wheeled counterparts for their high mobility and better shoot and scoot capabilities. These features make the vehicle hard to track and target in counter-battery fire. However, when firing high calibre guns, spades are needed to connect the vehicle chassis to the ground, so as to transmit parts of the large firing force directly to the ground. Use of spades hinders the vehicle mobility, while elimination of them paves the way for having quicker and more mobile wheeled vehicles. In this article, vibration response of a spade-less High Mobility Multi-purpose Wheeled Vehicle with a mounted mortar is studied and controlled using stock passive, optimised passive, and optimised semi-active dampers as primary suspensions. The spade-less vehicle with optimised passive and semi-active dampers has a better response in heave, pitch, and fore-aft motions and can fire with better accuracy compared to a spade-less vehicle with stock passive dampers. Simulation results indicate that the spades can be removed from wheeled military vehicles if the precautions are taken for the tyres.     

大跨连续刚构桥箱梁抗震分析与减震措施研究

高烈度地震区大跨连续刚构桥箱梁在地震作用下会发生弯曲变形,产生较大弯矩和剪力,对箱梁抗裂及承载能力产生不利影响。为减小连续刚构桥箱梁在地震作用下的内力,以(90+190+228+123+60)m刚构+连续梁协作体系桥为例,采用有限元软件Midas Civil建模,对主墩墩型和支座类型的影响进行抗震分析并提出减震措施。研究结果表明:①主墩采用双薄壁墩比独柱式空心薄壁墩对箱梁抗震有利;②在辅助墩、交界墩或桥台处设置高阻尼隔震橡胶支座,可以减小箱梁和主墩受力;③在主桥梁端纵桥向设置粘滞阻尼器可以显著降低箱梁和主墩的弯矩;④组合使用高阻尼隔震橡胶支座+粘滞阻尼器减震措施,可以在不中断交通的情况下显著提升连续刚构桥的抗震性能。     

Semi-active suspension systems for railway vehicles using magnetorheological dampers. Part II: simulation and analysis

In this paper, the semi-active suspension system for railway vehicles based on the controlled (MR) fluid dampers is investigated, and compared with the passive on and passive off suspension systems. The lateral, yaw, and roll accelerations of the car body, trucks, and wheelsets of a full-scale railway vehicle integrated with four MR dampers in the secondary suspension systems, which are in the closed and open loops respectively, are simulated under the random and periodical track irregularities using the established governing equations of the railway vehicle and the modelled track irregularities in Part I of this paper. The simulation results indicate that (1) the semi-active controlled MR damper-based suspension system for railway vehicles is effective and beneficial as compared with the passive on and passive off modes, and (2) while the car body accelerations of the railway vehicle integrated with semi-active controlled MR dampers can be significantly reduced relative to the passive on and passive off ones, the accelerations of the trucks and wheelsets could be increased to some extent. However, the increase in the accelerations of the trucks and wheelsets is insignificant.     

大跨连续梁桥不同支座体系地震响应对比及参数研究

为解决大跨连续梁桥在不同支座体系下的地震响应及阻尼器参数对主梁位移的影响,以某座大跨(70+110+70)m连续梁桥为例,分别采用盆式支座、摩擦摆减隔震支座和摩擦摆减隔震支座+阻尼器支座体系,通过有限元软件Sap2000模拟分析桥梁在地震作用下的特性。结果表明:1)在地震作用下,采用摩擦摆减隔震支座体系能有效降低桥墩的地震响应;2)在摩擦摆减隔震支座增设阻尼器可减小主梁位移,但桥墩内力随之增大;3)阻尼器的参数应依桥梁的特性合理选用。     

超大跨度斜拉桥的横向约束体系

为了确定超大跨度斜拉桥的合理横向抗震约束体系,以苏通长江公路大桥为研究对象,采用非线性时程分析方法,分析了3种边墩、梁横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系和减隔震体系(流体黏滞阻尼器连接体系)对超大跨度斜拉桥地震反应的影响,重点研究了阻尼器的合理设置方式及阻尼器参数。结果表明:对于超大跨度斜拉桥,横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在边墩、梁之间设置横向流体黏滞阻尼器可以显著减小边墩的横向内力以及梁端的横向位移,流体黏滞阻尼器应分散设置在各边墩上。     

复杂应力状态下的钢筋混凝土桥墩抗震性能研究

文中以玉湛线高速路中实桥桥墩为原型建立桥墩三维有限元仿真模型,模拟地震组合荷载作用下桥墩结构响应,分析抗震性能影响因素及有效抗震措施.主要研究在双向地震作用、上部结构恒载活载等组合荷载作用下的结构响应基础上,桥墩弯、剪、扭复杂应力状态下的抗震性能及其影响因素,包括塑性铰区抗剪强度、墩顶位移、含箍率,以及轴压比对钢筋混凝...