基于多重调谐质量阻尼器的苏通大桥抖振位移最优控制的数值模拟(英文)
本文选题:大跨斜拉桥 切入点:抖振响应 出处:《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》2014年10期
【摘要】:研究目的:为超大跨度斜拉桥抗风设计与抖振控制提供参考。研究方法:基于ANSYS建立了苏通大桥三维有限元模型,并在MATLAB平台模拟了苏通大桥三维脉动风场。考虑主梁断面气动自激力,进行了苏通大桥抖振时域分析。根据苏通大桥动力特性和抖振时域分析结果,重点分析了多重调谐质量阻尼器(MTMD)用于抖振控制的参数敏感性。考虑MTMD的控制效果、建造费用、施工难度及鲁棒性等因素建立了关于MTMD设计参数的目标函数,并基于一阶优化算法进行目标函数最优解的非线性搜索,据此获得了MTMD在约束条件下的最优设计参数。重要结论:1.苏通大桥侧向抖振位移主要由第一阶侧弯振型控制,竖向抖振位移主要由第一阶竖弯振型控制;2.MTMD的控制效果对设计参数的变化十分敏感,其中质量比和频带宽敏感性更强;3.MTMD的最优设计参数可以通过一阶优化算法获得,并可通过零阶优化算法对优化结果进行验证;4.采用优化后的MTMD设计参数,苏通大桥的抖振响应可以得到明显抑制,且侧向抖振控制效果更加明显。
[Abstract]:The purpose of this study is to provide a reference for the wind-resistant design and buffeting control of long-span cable-stayed bridges. Methods: based on ANSYS, a three-dimensional finite element model of Sutong Bridge is established. The three-dimensional pulsating wind field of Sutong Bridge is simulated on the MATLAB platform. Considering the aerodynamic self-excitation force of the main girder section, the buffeting time domain analysis of Sutong Bridge is carried out. According to the dynamic characteristics and buffeting time domain analysis results of Sutong Bridge, The sensitivity of multiple tuned mass dampers (MTMD) for buffeting control is emphatically analyzed. The objective function of MTMD design parameters is established considering the control effect, construction cost, construction difficulty and robustness of MTMD. Based on the nonlinear search of the optimal solution of the objective function based on the first-order optimization algorithm, the optimal design parameters of MTMD under constraint conditions are obtained. Important conclusion: 1. The lateral buffeting displacement of Sutong Bridge is mainly controlled by the first order lateral bending mode. The vertical buffeting displacement is mainly controlled by the first order vertical bending mode. 2. The control effect of MTMD is very sensitive to the change of design parameters. 3. The optimal design parameters of MTMD are more sensitive than those of mass and bandwidth. 3. The optimal design parameters of MTMD can be obtained by first order optimization algorithm. By using the optimized MTMD design parameters, the buffeting response of Sutong Bridge can be obviously suppressed, and the effect of lateral buffeting control is more obvious.
【作者单位】: Key
【基金】:Project supported by the Major State Basic Research Development Program of China(973 Program)(No.2015CB060000) the National Natural Science Foundation of China(Nos.51378111 and 51438002) the Fok Ying-Tong Education Foundation for Young Teachers in the Higher Education Institutions of China(No.142007) the Program for New Century Excellent Talents in University of Ministry of Education of China(No.NCET-13-0128) the Jiangsu Key Laboratory of Environmental Impact and Structural Safety in Engineering,China University of Mining & Technology(No.JSKL2014K03),China
【分类号】:U441.3
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,本文编号:1680279
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