基于MR阻尼器的纵飘桥梁被动减振-半主动减震控制研究
结题报告
批准号:
50908231
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
杨孟刚
依托单位:
学科分类:
E0805.工程材料
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
李德建、李志勇、乔建东、宋旭明、马广、李春阳、杨竹青
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中文摘要
纵飘体系桥梁纵向刚度小,在日常行车和地震作用下会产生较大的主梁纵向位移,影响桥梁的正常使用性能,给桥梁维护带来相当的困难。目前已有的控制措施(常用的弹性索和粘滞阻尼器)只能满足单方面的需要,而MR阻尼器具有阻尼力范围实时可调的优良特性,可以兼顾车振与地震的不同要求,实现双重控制功能。本项目拟在提出的宽频带MR阻尼器力学模型的基础上,建立纵飘体系桥梁被动减振-半主动减震混合控制系统,编制有限元仿真分析与控制软件,对该系统进行仿真控制研究,获得日常行车和地震作用下MR阻尼器的减振/震效果与规律,优化控制参数与算法,实现被动减振和半主动减震之间的自动转换;开展单自由度系统和实桥缩尺比模型减振/震试验研究,验证仿真分析结果和系统的有效性。项目研究将形成一套桥梁结构减震(振)控制的新理论与新技术,可解决柔性大跨度桥梁结构体系设计难题,具有重要的学术价值及工程应用价值,应用前景广阔。
英文摘要
纵飘桥梁允许主梁纵向运动,其纵向振动周期较长,在地震和制动力作用下能有效减小结构内力;但因其纵向刚度较小,在制动力和地震作用下会产生较大的主梁纵向位移,对桥梁结构的工作性能产生不利的影响。由于MR阻尼器具有能耗少、出力大、响应速度快、结构简单、阻尼力连续顺逆可调及控制方便等优良特性,本项目基于MR阻尼器,开展了纵飘桥梁被动减振-半主动减震控制研究。.首先,根据RD1097型MR阻尼器的力学性能试验测试结果,提出了一种新的非线性滞回模型,该模型的阻尼力与位移、速度曲线和试验曲线均拟合较好,验证了模型的有效性。该模型克服了已有参数化模型精度不高、参数复杂和不易识别等缺点,且能满足宽频带减震控制的需要。.其次,以佛山平胜大桥独塔自锚式悬索桥为工程背景,建立了MIDAS有限元模型,并对其进行了模型简化。建立了平胜大桥车辆制动力模型,采用影响矩阵法和正交试验法,对粘滞阻尼器和摩擦摆支座组合方案进行了减振分析,获得了最优参数;对采用MR阻尼器的7种控制工况进行了仿真,得出Passive-on控制为车辆制动力下的期望控制。通过对实桥地震波、EL-Centro波和Takochi-oki波等3种地震荷载作用下的减震控制分析,综合减震效果和所需能力的多少,得出基于模糊理论的半主动控制为地震荷载下的期望控制。以加速度变化率为阀值,利用MATLAB/SIMULINK建立了基于MR阻尼器的纵飘桥梁被动减振-半主动减震混合控制系统,并验证了系统的有效性。将该系统应用于实桥的减振(震)仿真分析,在合成的外干扰力作用下,混合控制系统的减振(震)效果优于其它控制算法,减振(震)效果显著。.最后,基于dSPACE实时仿真控制系统,开展了正弦激励、El-Centro波、Taft波以及实桥地震波下的减震试验,7种测试工况的试验结果表明,MR阻尼器能有效地减小结构在随机地震动下的位移响应;仿真分析和实测时程曲线较吻合,说明提出的MR阻尼器力学模型是有效的,提出的减振(震)控制系统仿真结果是可信的。.本项目研究成果为大跨度纵飘桥梁提出了一种有效的减振(震)措施,为此类桥梁的抗振(震)设计提供了一种新的思路,具有较好的应用前景。
期刊论文列表
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专利列表
DOI:10.3846/bjrbe.2015.15
发表时间:2015
期刊:The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering
影响因子:--
作者:Yang Meng-Gang;Cai Chun-Sheng;Wei Biao
通讯作者:Wei Biao
DOI:--
发表时间:--
期刊:铁道科学与工程学报
影响因子:--
作者:杨孟刚;曹志光
通讯作者:曹志光
DOI:--
发表时间:--
期刊:贵州大学学报( 自然科学版)
影响因子:--
作者:张挣鑫;刘黔会;黄方林
通讯作者:黄方林
DOI:--
发表时间:--
期刊:桥梁建设
影响因子:--
作者:杨孟刚;陈庚
通讯作者:陈庚
DOI:--
发表时间:--
期刊:铁道科学与工程学报
影响因子:--
作者:杨孟刚;陈国阳
通讯作者:陈国阳
大跨度纵飘桥梁水平双向复合型减振/震系统协同工作机理和优化设计研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    杨孟刚
  • 依托单位:
基于碰撞时变行为的高速铁路桥梁抗震协同工作机理和优化策略研究
  • 批准号:
    51978667
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    杨孟刚
  • 依托单位:
强震作用下高速铁路桥梁碰撞机理、碰撞全过程及防碰控制研究
  • 批准号:
    51378504
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    杨孟刚
  • 依托单位:
国内基金
海外基金