几种半主动控制系统在基准斜拉桥上的应用

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1、本文出自《结构工程期刊》[11]几种半主动控制系统在基准斜拉桥上的应用摘要：最近，一种基准斜拉桥模型作为评价有关斜拉桥在地震中控制能力的各种方案的性能的测试平台，已经被研发出来。木文对标准斜拉桥的一些半活动和被动控制系统的性能和有效性进行了评价，该半主动控制系统考虑的问题包括：半主动刚度阻尼器及半主动摩擦阻尼器。对于被动线性和非线性阻尼器也进行了研究。通过使用有效的控制方案和安装了制动器的主动控制系统样本的对比，半主动控制器系统的性能得到了很好的评价，模型结果清楚的表明，通过安装这些被动和半主动的防护装置能人人降低在桥面的位移、剪力和

2、塔基的弯矩。结果表明：相比在同样的索力下，主动控制系统样木的水平，在关于减少桥的峰值响应数量对半主动和被动装置的研究还是有效的。关键词：主动控制；桥；斜拉桥；控制系统；基准；被动控制；地震引言：斜拉桥结构因为其优雅的造型和经济实用的结构，而受到全世界的喜爱，然而，由于它的灵活性，当遭遇动力荷载吋，桥体的反应会有些过度，因此如何减少因环境和动态荷载作用造成的斜拉桥动态响应数量对其安全和适用具有极大的重要性，这种桥面和塔的连接方式是影响斜拉桥反应最重要的因素之一。一般而言，冲力传输装置被用来连接桥面和塔，考虑到因温度变化桥面的扩张，这些装

3、置是纵向安装的，在动力荷载的情况下，这些装置非常坚固，并能确保进行坚固的连接。塔和桥面的刚性连接能减少桥面的位移量。然而，在地震影响下，这种连接会将上层结构的惯力传递到塔基，这样会增加塔基的剪力和弯矩。另一方面，如果对桥面和塔进行较软弱的连接，桥面的位移会过度，传统的方法是对桥面和塔基的位移、剪力和弯矩进行折衷。除传统方法外的另一方法是使用能量分数分散和在桥面和塔之间使用主动或半主动控制系统，被动能量分散器能就特殊的地面运动有效的设计岀来，但是对于不同特征的地面运动它们却效果不佳。主动和半主动控制系统的优点包括：能够适应不同的荷载环境

4、，能够控制不同的振动模式的结构，对被动的，主动与半主动以及混合控制系统的回顾中可发现。例如：在Housener等(1997)和SpencerandSain(1997)本文中，为了减少地震对基准斜拉桥的振动Dyke等人(2000,2003)对半主动刚度阻尼和半主动摩擦阻尼器的应用，以及线性和非线性被动粘滞流体阻尼器进行了研发。斜拉桥在平移与扭转方式上呈现的复杂行为往往强烈稳合。这种被Dyke等人发展了的桥模是相当广泛的+,它是基于CapeGirdeanMissouri结构下一个真实的斜拉桥。半主动和被动控制装置半主动刚度减振器半主动刚度

5、减振器包含了汽缸一活塞系统，和一个开关阀在旁通管连接两个充满液压油的汽缸，如图Fig.1所示。按常规，这种汽缸一活塞系统用来作为一个可变减振器装置取代了截止阀的孔板阀，可变阻尼效应是用来达到控制小孔的大小，Fig.l中所示的带有开关阀的装置能与一套支撑系统连接，当阀门关闭，减振器（缸和支撑）作为一个具有有效性的固定因素ke,该因素由在缸和支撑系统中一系列人量的流体模数提供。（Yang等.2000a,b）.当阀门打开，活塞能自由移动，由于通道管的泄露和损失，阻尼器的液压油只能提供很少的量。该半主动刚度阻尼器只能在复位模式或是变化模式中操

6、作，在复位模式下，开关阀是脉冲打开，然后在合适的时间迅速关闭，在变化模式下，阀门在有限的时间里间隔的打开，然后在另一段时间内间隔关闭，复位和变化模式的控制规则表述如下。Fig.Schematicdiagramof(hescmiactivestiffnessdamper(SASD)注：Schematicdiagramofthesemiactivestiffnessdamper半刚性阻尼示意；Valve阀门；Seal密封；MountingPoint安装点。复位模式在复位模式下的操作期间，阀门总是关闭的，因此，能量以潜在能量形式储存在油压减

7、振器中（液压缸和支撑）。在适当的瞬间，阀门以脉冲的形式打开然后迅速关闭。这样压差在经过汽缸时被消除。这项操作被称为复位，这套装置被称为复位半主动刚度阻尼。在复位的吋刻，活塞在山的位置，被称为复位点，并且，储存在整个阻尼器中的能量被释放。因此，在适当的时刻调整复位，能够在振动结构中通过释放能量来减少结构反应。复位半主动刚度阻尼能安装在桥墩和桥而之间，来自复位半主动刚度阻尼器的控制力u（t）能表示如下：(1)U(t)=ke(d-ds)Ke——减振器的有效刚度.D——桥面和桥墩之间的相对位移.Ds——复位半主动刚度阻尼在以前复位实例中活塞的

8、位置在复位的时刻(阀门是以脉冲形式打开和关闭的)，一方面有d,=d并且来自RSASD的力等于0。另一方面，可以根据适当有效的刚度和某一系列实际应用击敲来设计一个RSASDo在RSASD中，速度和桥面传感器是需要的，它们可