基于振動(dòng)控制理論的斜拉橋抗震仿真研究.pdf

1、斜拉橋以其良好的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性能，在全世界范圍內(nèi)被廣泛采用，但由于其結(jié)構(gòu)形式的特殊性，其抗震方面的研究始終是個(gè)難點(diǎn)。傳統(tǒng)意義上，通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身抗力來(lái)抵抗地震作用，往往由于地震發(fā)生的不確定性，使得結(jié)構(gòu)既不經(jīng)濟(jì)也不安全，因此，基于振動(dòng)控制理論的斜拉橋抗震研究，已受到各國(guó)學(xué)者的廣泛重視。但另一方面，由于橋梁結(jié)構(gòu)的幾何形體、構(gòu)造方式、動(dòng)力行為及運(yùn)營(yíng)要求等方面與高聳房屋建筑結(jié)構(gòu)有較大的差別，目前對(duì)于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制研究還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到對(duì)其

2、它建筑結(jié)構(gòu)一樣的研究程度。因此，本文嘗試通過(guò)仿真試驗(yàn)的形式，分別研究采用主動(dòng)LoG算法以及半主動(dòng)變阻尼算法對(duì)大跨度斜拉橋的地震振動(dòng)進(jìn)行控制，研究其控制效果及工程可行性，無(wú)疑具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值． 本文首先綜述了結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制及其在橋梁工程中的研究及應(yīng)用概況和斜拉橋抗震研究現(xiàn)狀，然后基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制理論，以美國(guó)Bill Emerson Memorial大橋?yàn)楸尘肮こ?，建立仿真試?yàn)?zāi)Ｐ停又謩e討論了主動(dòng)LQG最優(yōu)控制以及

3、半主動(dòng)線(xiàn)性變阻尼控制對(duì)斜拉橋的控制效果。主要做了以下工作： 1．大跨度斜拉橋的有限元評(píng)價(jià)模型在建模方面應(yīng)考慮非線(xiàn)性因素，對(duì)有限元模型以主從自由度的方式進(jìn)行降階處理，作為橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制仿真分析的基礎(chǔ)。 2．根據(jù)線(xiàn)性L(fǎng)QG最優(yōu)控制和半主動(dòng)變阻尼控制基本理論，利用MATLAB的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真工具SIMULINK分別建立仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，該模型能很好的?shí)現(xiàn)各種控制算法。 3．在選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了主動(dòng)LQG最優(yōu)控制的

4、減震效果比較研究，算法權(quán)參數(shù)Q和R對(duì)控制效果的敏感性分析，系統(tǒng)時(shí)滯對(duì)控制效果的影響分析。 4．分別采用簡(jiǎn)單Bang-Bang、最優(yōu)Bang-Bang和限界Hrovat最優(yōu)控制三種半主動(dòng)控制算法以及Passion-On、Passion-Off噠兩種被動(dòng)控制算法進(jìn)行仿真振動(dòng)控制，與主動(dòng)控制算法進(jìn)行了比較分析。 本文的分析結(jié)果表明，在作動(dòng)器或阻尼器位置不變的情況下，對(duì)不同特性的地震波輸入，主動(dòng)LQG控制以及其他半主動(dòng)或被動(dòng)控制