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三峡大坝升船机地震智能控制及螺栓节点刚度研究

周耀  
【摘要】: 三峡大坝升船机是三峡水利枢纽工程中重要的通航设施之一。就其通航规模、提升重量及高度而言,均属国内外已建、在建升船机之首位。本文以该大型升船机为工程背景,对升船机顶部厂房地震鞭梢效应问题提出了磁流变智能自适应减震控制的原理、设计方法和效果分析。 升船机结构一般由两个或四个巨大的钢筋混凝土塔柱结构支撑一个顶部的大跨机房结构而组成。由于升船机塔柱要支撑巨大的荷载,因此升船机塔柱的抗侧刚度很大,通常是顶部厂房排架柱的数百倍。这样,在塔柱顶部钢筋混凝土平台就会产生侧移刚度的突变。这种巨大的刚度突变会引起升船机顶部厂房强烈的地震鞭梢效应,使得升船机顶部厂房地震反应的控制就成为升船结构抗震设计中的关键问题之一。由于采用常规的结构振动控制方法难以较好地解决升船机顶部厂房地震鞭梢效应,因此这就为智能振动控制技术的发展和应用提供了可能。 本文基于三维有限元模型的动力分析建立了等效的简化力学模型。两种模型的动力特性和地震反应表明,升船机顶部厂房地震鞭梢效应的磁流变智能自适应减震控制可以采用本文建立的简化力学模型模型。 本文提出了屋盖MR智能隔震系统的概念,并将该控制系统运用于对升船机顶部厂房地震鞭梢效应的智能控制。提出了MR阻尼器修正的Bingham模型。通过实验分析了MR阻尼器的力学性能。建立了受控结构系统的运动方程。 本文提出了三峡升船机的模糊半主动控制策略。建立了时间历程Simulink仿真分析模块、模糊控制的Simulink仿真分析模块和半主动控制策略的Simulink仿真分析模块。 本文比较了被动隔震控制、被动-关控制和被动-开控制和模糊半主动控制效果。研究表明:安装屋盖MR智能隔震系统有效的抑制了升船机顶部厂房的地震鞭梢效应,是一种有效和实用的智能半主动控制系统。 本文还对螺栓松动对杆件节点抗弯刚度折减进行了研究,建立了等效结构力学模型,计算表明等效模型是正确可行的。通过对杆件节点刚度的折减计算分析得出了一些有意义的结论,为结构节点损伤诊断系统的建立提供依据。


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