本文關鍵詞：斜拉橋拉索的振動控制研究及仿真分析

  更多相關文章： 斜拉橋 斜拉索 振動控制 被動控制 半主動控制 中心差分法 狀態(tài)空間法 磁流變阻尼器 控制算法 SIMULINK仿真

【摘要】：斜拉索是斜拉橋的主要的支撐體系,是斜拉橋的重要組成部分。超長的斜拉索極易在風、雨、交通等荷載的激勵下產(chǎn)生大幅的振動,嚴重危害了斜拉橋的安全運營及其使用壽命,并且制約了大跨度斜拉橋的發(fā)展。本文對斜拉橋拉索的振動及控制進行了廣泛的研究,系統(tǒng)深入地分析了斜拉索的主動、被動控制及MR阻尼器半主動控制的減振控制效果。本文系統(tǒng)的介紹了斜拉橋的發(fā)展歷程及由于斜拉索的大幅振動造成的嚴重危害,對斜拉索的振動類型、研究現(xiàn)狀及其振動控制措施(空氣動力學措施、構造措施和阻尼器措施)進行了綜述。重點分析了阻尼器措施,并將常用的幾種阻尼器進行了綜合對比。綜合考慮了拉索的垂度、抗彎剛度的影響,推導了拉索-粘彈性阻尼器系統(tǒng)的線性自由振動偏微分方程,并結合分離變量法和中心差分法得到了廣義特征根方程,推導了振動方程的剛度、質量、阻尼矩陣,并通過狀態(tài)空間法對系統(tǒng)的復特征根值進行了求解,并得出了阻尼器設計通用曲線及曲線中對應的拉索最大阻尼比及最優(yōu)阻尼器系數(shù)。對阻尼器設計提供了一定的依據(jù)�？紤]拉索的垂度、抗彎剛度及幾何非線性,推導了拉索-粘彈性阻尼器系統(tǒng)非線性振動方程及相應的質量、剛度、阻尼矩陣及非線性力矩陣。然后使用Newmark-β法求解,對拉索-阻尼器系統(tǒng)進行了非線性瞬態(tài)響應算例分析。結合LQR最優(yōu)理論,使用MATLAB的simulink模塊分別建立了拉索在無控、主動及被動控制狀態(tài)下的仿真模型,并進行了時程響應分析。通過位移時程曲線直觀、清晰地驗證了拉索在各種荷載狀況下阻尼器的控制效果。本文提出了基于速度與位移方向的半主動控制算法,用拉索振動方程的差分離散模型對斜拉索與MR阻尼器組成的系統(tǒng)進行面內振動響應的分析。MR阻尼器力學關系選用Spencer現(xiàn)象模型,以斜拉索的位移時程響應的作為減振效果的評價指標。分析了拉索在MR阻尼器半主動及被動狀態(tài)下的位移時程響應,并建立了對應于MATLAB程序的SIMULINK仿真模型。
【關鍵詞】：斜拉橋 斜拉索 振動控制 被動控制 半主動控制 中心差分法 狀態(tài)空間法 磁流變阻尼器 控制算法 SIMULINK仿真
【學位授予單位】：華東交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441.3;U448.27
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-25
• 1.1 引言8-10
• 1.2 斜拉索的振動類型及研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 渦激振動10-11
• 1.2.2 風雨激振11-13
• 1.2.3 尾流馳振13
• 1.2.4 抖振13
• 1.2.5 參數(shù)振動13-14
• 1.2.6 拉索內共振14-15
• 1.3 斜拉索的振動控制及研究現(xiàn)狀15-23
• 1.3.1 空氣動力學措施15-16
• 1.3.2 構造措施16-17
• 1.3.3 阻尼器措施17-23
• 1.4 本文研究的主要內容23-25
• 第二章 斜拉索-阻尼器系統(tǒng)及其控制方程的求解25-42
• 2.1 引言25
• 2.2 斜拉索-阻尼器系統(tǒng)動力特性25-35
• 2.2.1 水平張緊鋼絲的橫向振動25-27
• 2.2.2 斜拉索的局部橫向振動27-31
• 2.2.3 張緊拉索-粘性阻尼器的振動方程及阻尼器通用設計曲線31-35
• 2.3 斜拉索-粘彈性阻尼器系統(tǒng)自由振動方程的離散及求解35-39
• 2.4 斜拉索-粘彈性阻尼器系統(tǒng)狀態(tài)方程求解的算例分析39-41
• 2.5 本章小結41-42
• 第三章 斜拉索主動、被動控制研究及其SIMULINK仿真分析42-53
• 3.1 引言42
• 3.2 拉索-阻尼器系統(tǒng)非線性振動方程的推導及求解42-44
• 3.3 拉索-阻尼器系統(tǒng)的非線性瞬態(tài)響應算例分析44-48
• 3.3.1 自由振動45-46
• 3.3.2 集中簡諧荷載作用46-47
• 3.3.3 均布風荷載作用47-48
• 3.4 斜拉索主動、被動控制的SIMULINK仿真分析48-52
• 3.4.1 基于LQR算法的拉索主動控制及仿真分析48-51
• 3.4.2 拉索-粘性阻尼器被動控制的simulink仿真分析51-52
• 3.5 本章小結52-53
• 第四章 MR阻尼器對斜拉索振動控制效果的仿真分析53-68
• 4.1 引言53-54
• 4.2 磁流變阻尼器54-62
• 4.2.1 MR阻尼器工作模式54-55
• 4.2.2 MR阻尼器力學模型及其simulink仿真55-62
• 4.3 斜拉索-MR阻尼器半主動控制系統(tǒng)的SIMULINK仿真分析62-67
• 4.3.1 MR半主動控制算法及仿真分析63-65
• 4.3.2 MR被動控制65-67
• 4.4 本章小結67-68
• 第五章 總結與展望68-70
• 5.1 總結68-69
• 5.2 展望69-70
• 參考文獻70-74
• 附錄1 斜拉索-粘彈性阻尼器系統(tǒng)的面內外非線性響應主程序的MATLAB程序代碼74-76
• 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學術論文76-77
• 致謝77

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1 陳亨錦,王凱,李承根;淺談部分斜拉橋[J];橋梁建設;2002年01期

2 陳亨錦;王凱;李承根;;淺談部分斜拉橋[J];OVM通訊;2002年03期

3 鄭一峰,黃僑,張宏偉;部分斜拉橋斜拉索設計方法研究[J];公路;2005年02期

4 王小潔;;斜拉橋拉索動力模型修正方法[J];公路與汽運;2006年04期

5 馬洪山;;斜拉橋拉索減振方法與展望[J];硅谷;2009年06期

6 薛花娟;繆芳;陳靈芝;;長大斜拉橋纜索體系減振技術[J];現(xiàn)代冶金;2009年02期

7 薛花娟;陳靈芝;趙成哲;;長大斜拉橋纜索體系減振關鍵技術介紹[J];公路;2009年05期

8 Frilz Leonhardt;成井信;潘蜀健;;斜拉橋近年的發(fā)展和展望[J];國外橋梁;1982年03期

9 金東燦,吳亮明;聯(lián)邦德國的斜拉橋[J];鐵道建筑;1984年04期

10 易圣濤;;我國斜拉橋的現(xiàn)狀和問題[J];公路;1987年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 項海帆;史家鈞;;斜拉橋的拉索振動及其控制[A];全國索結構學術交流會論文集[C];1991年

2 何憲飛;陳艾榮;項海帆;;多跨斜拉橋斜拉索疲勞分析[A];中國土木工程學會橋梁及結構工程學會第十三屆年會論文集（上冊）[C];1998年

3 樂鵬飛;;低塔斜拉橋[A];二○○○年湖北省橋梁學術討論會論文集（下冊）[C];2000年

4 詹勝;徐幼麟;沈其民;周�？�;;斜拉橋拉索風雨振動試驗新裝置[A];第15屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅲ冊）[C];2006年

5 李壽英;陳政清;;斜拉橋拉索安裝亮化燈具的風致穩(wěn)定性研究[A];第16屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅱ冊）[C];2007年

6 李毅佳;陳志華;王小盾;;斜拉橋索的抑振措施研究[A];第六屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2006年

7 顧明;黃麟;王國硯;;斜拉橋拉索風雨激振機理的理論研究[A];第八屆全國振動理論及應用學術會議論文集摘要[C];2003年

8 余康燁;楊文兵;;中跨斜拉橋拉索振動及其抑振研究[A];第二屆湖北省力學學會青年學術研討會論文集[C];2006年

9 錢雪松;;斜拉橋拉索的減振措施[A];中國公路學會橋梁和結構工程分會2004年全國橋梁學術會議論文集[C];2004年

10 周亞剛;孫利民;;斜拉橋減振輔助索的參數(shù)分析[A];第八屆全國振動理論及應用學術會議論文集摘要[C];2003年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 徐蘭山;激情化作彩虹飛[N];科技日報;2004年

2 李雪林;讓橋梁在大風中巍然屹立[N];文匯報;2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 薛江;桁架箱梁斜拉橋結構力學性能研究[D];天津大學;2014年

2 陳向東;輕軌車輛與斜拉橋動態(tài)耦合系統(tǒng)的數(shù)值模擬方法及應用[D];上海交通大學;2009年

3 雷宇;組合梁斜拉橋靜力穩(wěn)定性研究[D];西南交通大學;2009年

4 侯立群;大型斜拉橋基于健康監(jiān)測的模型修正、損傷診斷與預警方法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

5 唐濤;斜拉橋結構體系使用安全性評估理論與方法研究[D];同濟大學;2006年

6 趙翔;拉索損傷對斜拉橋結構性能影響的研究[D];東南大學;2005年

7 王福春;預應力混凝土折線塔斜拉橋力學特性的研究[D];東北大學;2011年

8 王修勇;斜拉橋拉索振動控制新技術研究[D];中南大學;2002年

9 江鋒;薄壁箱梁混合單元及其在斜拉橋雙重非線性分析中的應用研究[D];中南大學;2004年

10 禹見達;磁流變阻尼器對斜拉橋拉索振動控制的理論與試驗研究[D];湖南大學;2007年

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1 韋達潔;碳纖維拉索斜拉橋非線性分析[D];湖南大學;2005年

2 李鋒丹;單索面大挑臂斜拉橋非線性穩(wěn)定性研究[D];東北林業(yè)大學;2015年

3 常正強;鐵路四線重載鋼桁梁斜拉橋靜動力分析研究[D];西南交通大學;2015年

4 楊凱;PC箱梁曲線斜拉橋的靜力性能研究[D];西南交通大學;2015年

5 葛昆鵬;斜拉橋索梁錨固區(qū)局部分析[D];西南交通大學;2015年

6 王珂;空間扭索面斜拉橋換索技術[D];長安大學;2015年

7 李洋;混凝土連續(xù)剛構和斜拉橋損傷敏感性分析[D];長安大學;2015年

8 朱鴻雯;斜拉橋拉索的損傷檢測研究[D];中國地震局工程力學研究所;2015年

9 李慧欣;落地支架法施工斜拉橋張拉方法研究[D];大連理工大學;2015年

10 劉闊;長山大橋的優(yōu)化設計[D];大連海事大學;2015年

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本文編號：1004313