【摘 要】
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江浙沿海地区江河湖海水系发达,斜拉桥、悬索桥等风敏性较大的大跨径桥梁常作为桥梁建设推荐方案。但浙江沿海也为台风多发地区,极端天气风荷载引起桥梁的振动,会加速主梁和拉索的疲劳损伤。用于斜拉索振动控制的磁流变阻尼器也得到了广泛应用。本文针对斜拉索风致振动的磁流变阻尼器控制测试试验开展研究。修正磁流变阻尼器的Double Sigmoid公式,然后提出和比对拉索-阻尼器的半实物模拟的试验方法,最后研究MR
【基金项目】
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国家自然基金面上项目近海环境斜拉索风致疲劳损伤的磁流变阻尼器控制(51478430);
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江浙沿海地区江河湖海水系发达,斜拉桥、悬索桥等风敏性较大的大跨径桥梁常作为桥梁建设推荐方案。但浙江沿海也为台风多发地区,极端天气风荷载引起桥梁的振动,会加速主梁和拉索的疲劳损伤。用于斜拉索振动控制的磁流变阻尼器也得到了广泛应用。本文针对斜拉索风致振动的磁流变阻尼器控制测试试验开展研究。修正磁流变阻尼器的Double Sigmoid公式,然后提出和比对拉索-阻尼器的半实物模拟的试验方法,最后研究MR阻尼器对斜拉索的振动控制效果。主要包括了以下内容:1)开展获取磁流变阻尼器性能的试验。通过Ansys建立单索模型和全桥模型,获取拉索的单索振动频率和全桥模型下的拉索振动频率,由此确定合理的试验频率。分析磁流变阻尼器时间、阻尼器出力、电压、活塞杆速度、阻尼器响应时间。2)分析多种磁流变阻尼器模型,选定Double Sigmoid模型并考虑实际的阻尼器偏置效应,修正Double Sigmoid模型。通过图像识别获取了各个工况的最大屈服力、屈服前相关系数、穿越速度以及阻尼性系数,并采用以电压和活塞杆速度作为自变量的二元方程拟合以上四个参数,继而采用遗传算法求出偏置相关参数。3)采用缩尺裸索、缩尺“索+外加阻尼”作为实体试验,同时建立其数值模型进行模拟结果的比对,以确保数值计算的真实性和可行性。基于上述试验,再采用Matlab联合d SPACE建立一缩尺试验的半实物模拟模型,输入端导入裸索振动数据,输出端导出“索+外加阻尼”试验结果。验证成功后,采用实桥测得的一阶振动模态下的振动数据为输入端,外加阻尼采用磁流变阻尼器模型,输出一阶振动模态下有阻尼器和无阻尼器的输出结果,并与实桥有MR阻尼器一阶振动模态振动数据进行比对,验证半实物仿真试验在土建领域的可行性。4)采用Yanmeng台风模型拟合浙江省舟山市定海站的台风模型并计算百年一遇的台风风剖面指数为0.109。在此基础上,采用Ansys联合Matlab拟合桥址位置三维台风风场脉动风速,分析拉索在台风荷载作用下的内力时程,进行斜拉索抖振疲劳分析。然后在模型中增加磁流变阻尼器,计算有阻尼后斜拉索在台风作用下的内力时程。结果表明:增设阻尼后对跨中斜拉索的振动损伤缩减影响较小,对边跨损伤减小较大。
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