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文檔簡介
1、近年來,國內(nèi)大跨度拱橋的已建和在建項(xiàng)目日益增多。大跨度拱橋作為生命線工程,它們在地震作用下的安全性格外重要,一旦地震使交通線遭到破壞,可能導(dǎo)致的生命財產(chǎn)以及間接經(jīng)濟(jì)損失將會非常巨大。然而拱橋被認(rèn)為是抗震性能相對較差的橋型,拱橋的軸壓比較高,延性較低,難于設(shè)計成延性抗震結(jié)構(gòu)。因此,對于重要的大跨度拱橋有必要在弄清其地震反應(yīng)特性的基礎(chǔ)上,采取適當(dāng)?shù)臏p震措施,以提高和改善其抗震能力。目前對這種橋型結(jié)構(gòu)的減震控制尚缺乏系統(tǒng)地綜合性研究,故探索合
2、理可行、有效經(jīng)濟(jì)的拱橋耐震、減震新途徑,為我國拱橋抗震、減震設(shè)計提供理論依據(jù)和參考成為主要的研究目標(biāo)。本文圍繞大跨度拱橋地震反應(yīng)特性及減震控制技術(shù),主要開展了以下幾個方面的研究工作。
?、倩诳臻g非平穩(wěn)地震動功率譜模型,考慮地震動的部分相關(guān)效應(yīng)以及時滯效應(yīng)等因素,應(yīng)用諧波合成法模擬了空間變化的地震動加速度時程,作為大跨度拱橋多點(diǎn)激勵地震反應(yīng)分析的空間地震動輸入。
?、跇?gòu)建大跨度拱橋結(jié)構(gòu)的理論分析模型,確定拱橋結(jié)構(gòu)多點(diǎn)激勵
3、下的動力學(xué)方程以及相應(yīng)的求解方法,編制三維動力有限元分析程序,實(shí)現(xiàn)了大跨度拱橋多點(diǎn)激勵地震反應(yīng)時程分析。
?、蹖Υ罂缍裙皹蚪Y(jié)構(gòu)進(jìn)行模型降階,提出按最大模態(tài)位移方法確定控制模態(tài)。采用基于模態(tài)分析和平衡降階的方法來對拱橋模型降階,解決了大跨度拱橋減震控制中由于模型離散自由度較多,難以進(jìn)行仿真控制分析的困難。對按振型貢獻(xiàn)率選擇控制模態(tài)的方法進(jìn)行了改進(jìn),按最大模態(tài)位移方法確定控制模態(tài),分析表明,該方法考慮了外部激勵的影響,克服了振型貢獻(xiàn)
4、率只考慮結(jié)構(gòu)動力特性選取控制模態(tài)的缺點(diǎn),這對于必須考慮多點(diǎn)地震激勵影響的大跨度拱橋更為合理。
④探索合理可行的拱橋減震措施。考慮拱橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),給出了在拱橋上設(shè)置阻尼器的減震方案。對于上承式拱橋,由于拱腳為嵌固,可考慮采用阻尼器斜撐的減震方案。對中承式拱橋除了在橋墩與橋面主梁間設(shè)置阻尼器外,還可在拱橋吊桿端部布置阻尼器。實(shí)例分析表明,上述減震措施對于減小拱橋地震反應(yīng)是有效的。
?、輰⒄硿枘崞饔糜诠皹虻谋粍訙p震控制。對
5、阻尼器表現(xiàn)非線性阻尼性能的拱橋被動減震系統(tǒng)非線性時程分析,將非線性阻尼力等效為外部控制作用,對處于彈性狀態(tài)的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型降階,采用基于現(xiàn)代控制理論的狀態(tài)空間分析方法或狀態(tài)方程精細(xì)時程積分法進(jìn)行求解,可提高計算效率,而且實(shí)現(xiàn)了拱橋被動減震分析與半主動減震控制仿真分析程序的統(tǒng)一。并對粘滯阻尼器阻尼力計算模型中的阻尼系數(shù)、速度指數(shù)等參數(shù)的取值進(jìn)行了模擬計算與分析。
?、蘧C合研究了磁流變阻尼器用于大跨度拱橋的半主動減震控制。結(jié)合磁流
6、變阻尼器半主動控制特性,選定磁流變阻尼器的力學(xué)模型,基于H?控制器-Sign函數(shù)的半主動控制策略建立了半主動減震控制系統(tǒng)。對控制系統(tǒng)中的半主動控制算法、阻尼器的布置和參數(shù)等進(jìn)行了優(yōu)化分析。為解決大跨度拱橋模型降階控制中由于含有未建模頻域不確定性所導(dǎo)致的溢出問題,提出采用基于混合靈敏度的魯棒控制策略來消除溢出不穩(wěn)定。分析表明,該方法能有效地抑制溢出,保證系統(tǒng)具有更好的魯棒性能。
?、哌x取大跨度拱橋中具有代表意義的橋型,一座上承式拱
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