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基于MR阻尼器的多塔悬索桥半主动控制研究
| 论文题名： | 基于MR阻尼器的多塔悬索桥半主动控制研究 |
| 关键词： | 多塔悬索桥;MR阻尼器;近断层地震动;时程分析;半主动控制 |
| 摘要： | 目前，相比于双塔悬索桥，多塔悬索桥的防灾减灾理论与安全控制相对薄弱，同时多塔悬索桥的抗震问题主要集中在特征周期较小的普通地震动，而与多塔悬索桥自振频率更为接近的近断层地震动作用下的响应分析与振动控制并没有专门的研究。本文以泰州长江大桥为工程背景，基于较为成熟的MR阻尼器半主动控制技术，研究多塔悬索桥结构在近断层地震动与普通地震动下的结构动力反应特点与减震控制效果。全文的主要工作及成果如下: 1.以泰州大桥有限元模型为基础，研究了多塔悬索桥结构分别在顺桥向与横桥向地震作用下的主要控制响应。分析结果表明:纵向+竖向地震动输入下多塔悬索桥塔顶纵向位移、塔底纵向内力与主梁梁端纵向位移为结构的主要控制响应;横向+竖向地震动输入下多塔悬索桥塔顶横向位移、塔底横向内力与主梁跨中横向位移为结构的主要控制响应。 2.研究了多塔悬索桥结构在近断层地震动与普通地震动下的动力反应特点。分析结果表明:普通地震动下，软土效应会增大多塔悬索桥关键构件的反应幅值;近断层地震动作用下多塔悬索桥结构的位移和内力分布规律与普通地震动基本相同，但反应幅值大于同种场地上的普通地震动;速度脉冲特性以及场地土固有周期特性的共同作用进一步增大了多塔悬索桥关键构件的地震反应。 3.研究了基于MR阻尼器的多塔悬索桥半主动控制方法。联合ANSYS和MATLAB软件编制了结构减震控制程序，通过三层剪切型框架验证了程序的正确性，然后提出多塔悬索桥顺桥向和横桥向减震控制效果的评价指标，研究界限Hrovat最优控制算法下多塔悬索桥减震控制的方法。分析结果表明:基于ANSYS和MATLAB平台能够实现多塔悬索桥结构振动控制的仿真模拟;分别在边塔梁结合处与主梁跨中设置MR阻尼器能够减小多塔悬索桥结构顺桥向与横桥向地震作用下的动力反应。 4.基于MR阻尼的多塔悬索桥半主动控制方法，选取近断层地震动与普通地震动记录，研究场地效应与速度脉冲效应下多塔悬索桥结构的半主动控制效果。分析结果表明:①普通地震动下，坚硬场地上，多塔悬索桥——MR减振系统在顺桥向与横桥向减震效果较小。软土场地上，边塔塔梁结合处与塔顶成对布置MR阻尼器可以显著减小塔顶纵向位移，塔底纵向弯矩与主梁梁端纵向位移减震率约为20％～30％;横桥向，主梁跨中设置MR阻尼器对于桥塔的减震效果较小，主梁跨中的横向位移减震效果显著。②与普通地震动相比，近断层地震作用下，MR阻尼器减震系统可以进一步改善中塔受力，顺桥向对于主梁跨中竖向位移与梁端纵向位移减震效果更优，横桥向对于主梁跨中横向位移与横向弯矩的减震效果更优。 |
| 作者： | 谢辉 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 丁幼亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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