《基於MR阻尼器的縱飄橋樑被動減振－半主動減震控制研究》是依託中南大學，由楊孟剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於MR阻尼器的縱飄橋樑被動減振－半主動減震控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊孟剛
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
縱飄體系橋樑縱向剛度小，在日常行車和地震作用下會產生較大的主梁縱向位移，影響橋樑的正常使用性能，給橋樑維護帶來相當的困難。目前已有的控制措施（常用的彈性索和粘滯阻尼器）只能滿足單方面的需要，而MR阻尼器具有阻尼力範圍實時可調的優良特性，可以兼顧車振與地震的不同要求，實現雙重控制功能。本項目擬在提出的寬頻帶MR阻尼器力學模型的基礎上，建立縱飄體系橋樑被動減振－半主動減震混合控制系統，編制有限元仿真分析與控制軟體，對該系統進行仿真控制研究，獲得日常行車和地震作用下MR阻尼器的減振/震效果與規律，最佳化控制參數與算法，實現被動減振和半主動減震之間的自動轉換；開展單自由度系統和實橋縮尺比模型減振/震試驗研究，驗證仿真分析結果和系統的有效性。項目研究將形成一套橋樑結構減震（振）控制的新理論與新技術，可解決柔性大跨度橋樑結構體系設計難題，具有重要的學術價值及工程套用價值，套用前景廣闊。
結題摘要
縱飄橋樑允許主梁縱向運動，其縱向振動周期較長，在地震和制動力作用下能有效減小結構內力；但因其縱向剛度較小，在制動力和地震作用下會產生較大的主梁縱向位移，對橋樑結構的工作性能產生不利的影響。由於MR阻尼器具有能耗少、出力大、回響速度快、結構簡單、阻尼力連續順逆可調及控制方便等優良特性，本項目基於MR阻尼器，開展了縱飄橋樑被動減振-半主動減震控制研究。 首先，根據RD1097型MR阻尼器的力學性能試驗測試結果，提出了一種新的非線性滯回模型，該模型的阻尼力與位移、速度曲線和試驗曲線均擬合較好，驗證了模型的有效性。該模型克服了已有參數化模型精度不高、參數複雜和不易識別等缺點，且能滿足寬頻帶減震控制的需要。 其次，以佛山平勝大橋獨塔自錨式懸索橋為工程背景，建立了MIDAS有限元模型，並對其進行了模型簡化。建立了平勝大橋車輛制動力模型，採用影響矩陣法和正交試驗法，對粘滯阻尼器和摩擦擺支座組合方案進行了減振分析，獲得了最優參數；對採用MR阻尼器的7種控制工況進行了仿真，得出Passive-on控制為車輛制動力下的期望控制。通過對實橋地震波、EL-Centro波和Takochi-oki波等3種地震荷載作用下的減震控制分析，綜合減震效果和所需能力的多少，得出基於模糊理論的半主動控制為地震荷載下的期望控制。以加速度變化率為閥值，利用MATLAB/SIMULINK建立了基於MR阻尼器的縱飄橋樑被動減振-半主動減震混合控制系統，並驗證了系統的有效性。將該系統套用於實橋的減振（震）仿真分析，在合成的外干擾力作用下，混合控制系統的減振（震）效果優於其它控制算法，減振（震）效果顯著。 最後，基於dSPACE實時仿真控制系統，開展了正弦激勵、El-Centro波、Taft波以及實橋地震波下的減震試驗，7種測試工況的試驗結果表明，MR阻尼器能有效地減小結構在隨機地震動下的位移回響；仿真分析和實測時程曲線較吻合，說明提出的MR阻尼器力學模型是有效的，提出的減振（震）控制系統仿真結果是可信的。 本項目研究成果為大跨度縱飄橋樑提出了一種有效的減振（震）措施，為此類橋樑的抗振（震）設計提供了一種新的思路，具有較好的套用前景。
