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基于MR阻尼器的泰州大桥地震响应半主动控制研究
| 论文题名： | 基于MR阻尼器的泰州大桥地震响应半主动控制研究 |
| 关键词： | 三塔悬索桥;动力特性;SIMULINK仿真;时程分析;行波效应;MR阻尼器;半主动控制 |
| 摘要： | 随着沿海经济的持续高速发展，我国涌现了一批特大跨桥梁。在特大跨桥梁的设计方案中，悬索桥以其受力性能好、跨越能力大、轻型美观，成为了跨越大江大河的首选桥型。桥梁工程在交通运输线上扮演了重要角色，如果在地震作用下发生破坏将会导致交通运输线的瘫痪，给人民的生命财产造成巨大损失。为了确保桥梁结构在地震作用下能够安全工作，寻求有效的减震方法就成了重点研究的课题之一，本文以泰州长江大桥为工程背景，采用MR阻尼器对桥梁结构进行半主动控制研究，力求为提高三塔悬索桥的抗震性能提供参考。 论文主要包括以下几方面的内容: (1)介绍了常见的MR阻尼器的力学模型，基于杨广强和Spencer经过试验得到的MR阻尼器现象模型的修正参数，实现了MR阻尼器的正向动态模型的SIMULINK仿真，给出了正弦波激励作用下MR阻尼器SIMULINK模型的阻尼力和位移的关系曲线以及阻尼力和速度的关系曲线。 (2)建立了泰州大桥ANSYS有限元模型，介绍了泰州大桥主梁、主塔、拉索、主缆的模拟要点，采用分块Lanczos法计算了该三塔悬索桥的动力特性，研究结果表明:以主梁振动为主的振型最先出现，而后出现的是梁的高阶振型，以桥塔为主的振动出现的较晚。 (3)考虑几何非线性的影响，针对大跨度悬索桥自振周期较长的特点，结合地震动的频谱特性，选取了3条有记录的地震波，进而对泰州大桥进行了地震响应的时程分析。为了较为全面的考虑行波效应对桥梁关键构件地震响应的影响，本文选择了6种不同的视波速，并将各自视波速下的响应结果与一致激励下的对应响应进行了比较分析，得出了行波效应对诸如泰州大桥一类的三塔悬索桥有较大影响的结论，在抗震设计中需要考虑行波效应的影响。 (4)给出了基于MATLAB软件和有限元软件ANSYS实现结构振动控制的流程图，并以三层剪切型框架作为算例，采用经典线性最优控制算法，论述了在上述平台上实现结构振动控制的可行性。以泰州大桥半漂浮体系为研究对象，进行了泰州大桥的减震分析研究，考虑了MR阻尼器不同输入电流下的被动控制情形，并与MR阻尼器的半主动控制结果进行了对比，得出了基于MR阻尼器实现结构振动半主动控制要优越的结论。接着针对经典线性最优控制算法的关键参数α、β进行了一致激励和多点激励下的参数分析，考虑了5组不同情形下的α、β组合，依照本文选定的参考指标，并考虑方案实施的经济性，给出了最优控制方案的参数组合。 |
| 作者： | 刘飞 |
| 专业： | 土木工程;防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 张志强 |
| 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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