地震激励下基于MR阻尼器的隔震连续梁桥振动控制研究

发布时间：2020-07-02 06:52

【摘要】：在现代交通体系中,桥梁作为重要的基础设施和城市生命线,在灾害发生后往往是关键的出入途径和疏散通道,所以灾后仍具备一定的通行条件和使用功能对桥梁来说十分重要,研究建立更为安全、经济、可靠、有效的结构体系很有必要。采用磁流变液等智能材料的半主动控制装置因其诸多良好的性能备受研究人员关注,本文主要以MR阻尼器为控制装置对地震激励下的隔震连续梁桥进行振动控制,对比研究不同控制策略和方案作用下的控制效果,为MR阻尼器的推广应用提供理论指导。本文首先介绍了结构振动控制的概念、分类及其在工程领域的发展现状,着重阐述了被动控制、主动控制、半主动控制、混合控制及智能控制的基本原理和工程应用,并对MR阻尼器进行简介。然后,通过对磁流变液效应的介绍,阐述了MR阻尼器的工作性能,对两种常见的MR阻尼器动力学模型进行介绍,比较各自的优缺点,并对具有自供电自感应特性的新型磁流变阻尼器的研究现状进行了介绍。其次,对本文所采用的连续梁桥Benchmark模型进行介绍,利用Newmark-β法对模型的非线性动力方程进行推导,建立结构响应分析流程,并采用多条地震波对该模型进行数值仿真,相应的分析结果为本文控制设计的分析基础。再次,将车辆领域广泛应用的Skyhook控制算法及其改进算法引入基于MR阻尼的桥梁结构半主动控制,进行针对性的控制设计,并对不同方案作用下的结构响应进行对比,分析结果表明:基于Skyhook算法及其改进算法的半主动控制对连续梁桥能够实现有效的振动控制,其中SK方案和SK-Jerk方案较M-SK方案有更出色的表现。最后,结合不同的神经网络理论,分别建立了基于BP神经网络和学习矢量量化网络的智能控制策略,并进行控制方案设计,数值分析的结果表明:基于BP网络的智能控制在峰值控制方面实现了接近样本控制的效果,在全时程控制稳定性上则具有优异的表现;基于LVQ网络的智能控制能够有效抑制桥梁振动响应,在基底剪力和倾覆弯矩的控制上尤为出色,整体上要优于基于Skyhook算法的传统控制方案。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U442.55
【图文】：

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【参考文献】