大跨悬索桥地震响应控制研究

【摘要】：随着大跨悬索桥和结构振动控制技术的发展,大跨悬索桥的振动控制问题已成为工程领域新的课题。以往很多学者的研究大都集中在如何控制大跨悬索桥的风振响应。随着地震对大跨悬索桥安全性一次又一次的冲击,大跨悬索桥的地震响应控制问题也日益突出。本文主要研究了大跨悬索桥主梁跨中的横向、竖向和扭转三向振动的位移控制问题。虽然调谐质量阻尼器(TMD)在桥梁上的应用已有不少成功的案例,但要设计出适合大跨悬索桥的TMD仍存在很多问题。本文根据江阴长江大桥的数据建立了研究模型,在动力特性分析的基础上借用杠杆式TMD的设计思想,设计出了适合大跨悬索桥的TMD控制装置,并结合研究模型的实际情况进行了TMD控制分析。TMD控制分析的结果表明,TMD对大跨悬索桥主梁跨中三向位移的控制效果有限且对地震记录较为敏感。主动控制运用于桥梁的地震响应控制也有不少学者研究,但控制算法的计算效率及产生的时滞问题影响了其广泛应用,特别是对于大跨悬索桥这样具有庞大自由度的体系。本文提出了基于Wilson-θ法的瞬时最优控制算法,该算法消除了计算最优控制力产生的时滞且具有较高的计算效率。本文在自编程序MockCool中编写了主动控制的程序并参考韩国光安大桥(Kwang-An Grand Bridge)的数据建立了研究模型,最后对模型进行了主动控制分析。主动控制分析的结果表明基于Wilson-θ法的瞬时最优控制算法对大跨悬索桥主梁跨中三向位移的控制是有效的,其中横向和竖向都能达到90%以上,且权系数对地震记录的敏感性不强。本文对大跨悬索桥在地震作用下的TMD被动控制和AMD主动控制进行了研究,希望为同类桥型振动控制的研究提供参考。

【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U441.3

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