地震行波输入下连续刚构桥主动控制研究

地震行波输入下连续刚构桥主动控制研究

论文摘要

本文以一座大跨连续刚构桥为计算模型,从纵桥向和横桥向两个方面全面计算分析了地震行波效应对连续刚构桥主动控制的影响规律,探讨了连续刚构桥主动控制最大地震反应、均方根地震反应、地震反应时程等一系列问题,主要工作和成果包括以下内容:在总结主动控制方法和大跨桥梁多点输入下地震反应计算理论的基础上,建立了地震动多点输入下的大跨桥梁主动控制基本方法。并且系统地研究了地震行波输入下大跨连续刚构桥纵桥向和横桥向主动控制的地震反应特点。对于高低墩连续刚构桥梁无控制纵桥向最大地震反应,桥墩弯矩中矮墩墩底的弯矩最大,主梁弯矩中高墩墩顶处主梁的弯矩最大。对于高低墩连续刚构桥梁无控制横桥向最大地震反应,桥墩弯矩中高墩墩底的弯矩最大,主梁弯矩中矮墩墩顶处主梁的弯矩最大。对桥梁施加主动控制措施后,主动控制促进部分桥梁结点的地震反应。同时,行波效应对连续刚构桥主动控制的减震效果具有不利影响,且对纵桥向主动控制的不利影响大于对横桥向主动控制的不利影响。行波效应对无控制和主动控制地震反应(最大值、均方根值、时程曲线)的影响趋势基本相同。随着视波速的降低,行波效应对无控制和主动控制地震反应的影响增大,其影响既有使地震反应增大的趋势,也有使地震反应减小的趋势。行波效应对无控制和主动控制主梁和桥墩均有不利影响。行波输入下的无控制和主动控制桥向地震反应时程曲线比一致输入下的地震反应时程曲线滞后一段时间,而且地震反应的峰值也会变化。在对大跨连续刚构桥应用主动控制方法时,应该根据桥梁的具体结构参数和桥址处地震情况等进行详细的计算分析,选择合理视波速的行波输入作为依据来设计主动控制系统参数。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 地震灾害对桥梁工程的影响
  • 1.1.1 刚构桥的结构特点
  • 1.1.2 高墩大跨连续刚构桥抗震研究的目的和意义
  • 1.2 结构振动控制方法概述
  • 1.2.1 被动控制
  • 1.2.2 主动控制
  • 1.2.3 半主动控制
  • 1.2.4 混合控制
  • 1.3 本文主要研究内容
  • 第2章 地震动多点输入下大跨桥梁主动控制方法
  • 2.1 地震动多点输入下桥梁主动控制计算方法
  • 2.1.1 地震动多点输入下桥梁主动控制运动方程
  • 2.1.2 刚度矩阵的选取
  • 2.1.3 质量矩阵的处理
  • 2.1.4 阻尼矩阵的处理
  • 2.2 主动最优控制力的确定
  • 2.3 动力微分方程的求解
  • 2.3.1 Newmark方法
  • 2.3.2 Runge-Kutta方法
  • 2.4 SIMULINK模型动态仿真
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 行波输入下大跨连续刚构桥纵桥向主动控制
  • 3.1 桥梁计算模型
  • 3.2 地震动输入
  • 3.3 纵桥向主动控制
  • 3.4 纵桥向主动控制计算结果
  • 3.4.1 无控制与主动控制地震反应最大值
  • 3.4.2 无控制与主动控制均方根地震反应
  • 3.5 纵桥向行波效应对地震反应时程曲线的影响
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 行波输入下大跨连续刚构桥横桥向主动控制
  • 4.1 横桥向主动控制
  • 4.2 横桥向主动控制计算结果
  • 4.2.1 无控制与主动控制地震反应最大值
  • 4.2.2 无控制与主动控制均方根地震反应
  • 4.3 横桥向行波效应对地震反应时程曲线的影响
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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