大跨度斜拉桥地震反应MR阻尼器半主动控制

应用新研制的MRF-04K型磁流变阻尼器对大跨度斜拉桥的地震反应实施半主动控制．建立了多点不同步地震激励下大跨度斜拉桥MR阻尼器控制的运动方程，采用子空间模态分析法建立了适合大跨度斜拉桥地震反应控制分析的瞬时最优控制算法，数值仿真结果表明，不同地震波激励下斜拉桥的反应幅值相差很大，且在天津波激励下的反应幅值最大，说明大跨度斜拉桥的地震反应对地震波的频谱特性十分敏感；当受El—Centro波激励时，主跨跨中顺桥向位移幅值降低57．0％，塔顶顺桥向位移幅值降低67．5％，主跨跨中竖向位移增大28．3％；行波效应对斜拉桥地震反应的控制效果影响明显，其中主跨跨中和塔顶顺桥向位移响应更加减小，而主跨跨中竖向位移会有所增加．     

相邻模型结构MR阻尼器半主动控制振动台试验

利用振动台对磁流变(MR)阻尼器连接的相邻模型结构的地震响应进行了研究.为了验证基于MR阻尼器控制系统的控制效果,振动台试验中对3种地震激励下的相邻模型结构采用了2种被动控制策略和3种半主动控制策略.试验中,最大电流被动控制策略和3种半主动控制策略使相邻模型结构各层的地震响应皆有明显降低;半主动控制策略皆采用了加速度反馈的方法以减少试验中所用传感器的数量.试验结果表明:MR阻尼器是有效的半主动控制装置,在被动和半主动控制系统中有稳定的控制效果;基于加速度反馈的控制方法适用于具有闭环增益矩阵的控制算法,可以减少控制系统的硬件投入以及增加半主动控制系统在实际工程应用中的可行性.     

高架桥地震响应的半主动控制研究

文章根据高架桥的结构特点,将整个结构简化为多自由度(MDOF)体系,采用磁流变(MR)阻尼器中修正的Bouc-Wen模型和剪切型最优控制(clipped-optimal control)算法对高架桥的地震响应进行了半主动控制研究;同时将MR阻尼器半主动控制与结构被动控制和主动控制的效果进行了对比研究;使用EI-Centro波、Taft波和天津波3种地震波对高架桥-MR阻尼器半主动控制系统进行了数值模拟计算。数值结果表明:基于MR阻尼器的半主动控制能够有效地减小高架桥的水平地震位移,其控制效果明显优于被动控制,且接近于主动控制。     

斜拉索采用MR阻尼器半主动控制的研究

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,对斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行动力分析,考察了 斜拉索基频(张力、索长、质量)、Irvine参数、激励荷载(类型、频率、大小)等各种因素对斜拉索动力响应的影 响,并与MR阻尼器被动控制效果进行了比较,以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指 标．研究表明,MR阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比MR阻尼器被动控制有较大幅度的提高．位移RMS 减小的幅度可达50％,且在MR阻尼器型号的有效区间内可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

采用磁流变阻尼器的斜拉索半主动控制

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法，对斜拉索和磁流变阻尼器组成的系统进行了动力分析．考察了斜拉索基频（张力、索长、质量）、Irvine参数、激励荷载（类型、频率、大小）等各种因素对斜拉索动力响应的影响，并与磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器控制效果进行了比较．以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标．研究表明：磁流变阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器有较大幅度的提高；索全长全时程振动响应的位移均方根减小幅度可达50％，且在磁流变阻尼器型号的有效区间内，可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

新型磁流变阻尼器及其在结构振动半主动控制中的应用

应用磁流变阻尼器对结构振动进行控制，对磁流变阻尼器的力学模型进行了介绍，并设计了磁流变阻尼器的结构参数；基于现代最优控制理论的半主动控制方法设计了控制器，数值计算结果表明：采用磁流变阻尼器对结构振动进行半主动控制，在输入El-Centro波，Taft波及人工地震波时，可使受控结构的各层位移响应的控制效果超过50％，能够有效地减小结构的地震反应。     

结构地震反应的模糊控制

MR阻尼器是一种性能优良的半主动控制装置,已广泛应用于结构振动控制领域。本文针对MR阻尼器控制系统的特点,提出了一种基于遗传算法的模糊控制器设计方法,对地震作用下的建筑结构实施模糊控制。该方法将多目标遗传算法NSGA—II和模糊控制技术相结合,人工设计基本模糊控制器,以位移、层间位移和绝对加速度为控制目标,利用NSGA—II来优化生成最优的模糊控制规则。一个3层结构的仿真结果表明。所设计的模糊控制器在四种不同的地震波作用下均能有效地减小结构的地震反应,控制效果明显优于被动控制,与Clipped-LQR控制效果接近。     

MR智能基础隔震结构的抗震分析

为研究MR智能基础隔震结构的抗震性能,应用双线性恢复力模型来描述基础橡胶隔震垫的弹塑性特性,通过模糊半主动控制策略计算MR阻尼器的控制力,建立该混合控制结构的数学模型,并对某MR智能基础隔震的框架结构进行地震作用下的时程反应分析.仿真分析表明：MR智能基础隔震系统不仅能够减小上部结构的地震反应,而且还能够有效地保护基础隔震系统免于因过大变形而产生失效破坏,说明MR智能基础隔震结构是一种性能优异的智能控制系统.     

加速度反馈磁流变阻尼器半主动控制

在建筑结构的半主动控制中，多以结构的位移和速度反应作为状态反馈，但是实际工作中会产生测量不便以及误差累积等问题，为此，利用加速度测量简单，可靠的特点，采用加速度作为反馈变量来实现建筑结构的磁流变阻尼器半主动振动控制，计算实例分析结果表明，此控制策略能够有效地减少结构的地震反应，并能取得与主动控制策略几乎相当的控制效果。     

拟负刚度隔震Benchmark模型减震效果及适应性

基于国际通用Benchmark隔震模型,提出了一种基于磁流变阻尼器的负刚度智能隔震控制策略及其一组有效控制参数.采用Matlab模拟分析了双向地震作用下普通隔震、H2/LQG主动控制、H2/LQG-clipped半主动控制、Passive-on被动控制和拟负刚度控制时模型的地震反应,对比分析了250条不同场地地震波下五种控制方式的控制效果和适应性.结果表明:拟负刚度智能隔震集合了主动和传统半主动控制的优点,其综合控制性能最优,能同时有效降低大地震时隔震层位移和中小地震时上部结构地震反应.研究了不同断层距的近场地震下不同控制方式隔震结构地震反应,得出了近场影响系数.     

磁流变阻尼器结构控制系统的开关控制

介绍了磁流变阻尼器的性能及恢复力模型,提出了两种简易可行的半主动控制策略.三层框架结构的地震反应分析表明,策略2优于策略1和被动控制,该控制方法能够有效减小结构的地震反应.     

框-剪偏心结构平-扭耦联反应半主动控制试验研究

针对采用磁流变阻尼器(MRD)控制框架-剪力墙偏心结构在地震作用下的平-扭耦联反应.基于Matlab/Simulink软件平台和dSPACE实时仿真系统进行模拟地震振动台试验,分别验证结构在不同地震动输入下被动控制方式和半主动控制系统的有效性.试验结果表明:结构水平及扭转地震反应均能得到显著降低;被动控制对地震动输入较为敏感,而半主动控制的效果要优于被动控制;MRD的位置对控制效果具有重要影响.     

单自由度结构的磁流变阻尼顶层隔振

提出了应用磁流变阻尼装置的顶层隔振控制方法．首先，对小质量比TMD的控制理论进行了深入研究，将最优TMD参数的计算公式推广到大质量比范围．以大质量比TMD控制的减振机理为基础，对顶层隔振结构的动力特性进行了研究，对参数影响进行了分析，建立了合理的顶层隔振结构体系；其次，引入磁流变阻尼器对顶层隔振结构的隔振层进行控制，避免TMD控制范围较窄和隔振层变形过大等弱点；最后，对单自由度结构进行了顶层隔振控制，理论分析结果证明：以大质量比TMD理论为基础的顶层隔振控制方法是有效的，结合了磁流变阻尼器的控制后可以避免这种方法的一些弱点，在不增加结构自重的前提下，能够保证结构良好的控制效果，隔振层的位移和结构层的加速度都得到较好的控制，控制效果达到30％左右，以磁流变阻尼器半主动控制效果最好。     

Semi-active control of a cable-stayed bridge under multiple-support excitations

This paper presents a semi-active strategy for seismic protection of a benchmark cable-stayed bridge with consideration of multiple-support excitations. In this control strategy, Magnetorheological (MR) dampers are proposed as control devices, a LQG-clipped-optimal control algorithm is employed. An active control strategy, shown in previous researches to perform well at controlling the benchmark bridge when uniform earthquake motion was assumed, is also used in this study to control this benchmark bridge with consideration of multiple-support excitations. The performance of active control system is compared to that of the presented semi-active control strategy. Because the MR fluid damper is a controllable energy- dissipation device that cannot add mechanical energy to the structural system, the proposed control strategy is fail-safe in that bounded-input, bounded-output stability of the controlled structure is guaranteed. The numerical results demonstrated that the performance of the presented control design is nearly the same as that of the active control system; and that the MR dampers can effectively be used to control seismically excited cable-stayed bridges with multiple-support excitations.     

地震动速度脉冲对大跨斜拉桥减震控制的影响

地震动的速度脉冲特性是加重工程结构在地震中的破坏程度的重要因素,速度脉冲已成为近断层地震动的重要工程特性之一.以一座大跨飘浮体系斜拉桥为例,选择了4组具有速度脉冲特性的实际地震动加速度记录及人工模拟的具有相同加速度反应谱而无速度脉冲的地震动时程分别作为地震动输入,利用三维有限元方法计算了地震动的速度脉冲对斜拉桥地震反应和减震控制反应,分析了地震动速度脉冲对斜拉桥地震反应和减震控制效果的影响特征.总体上看,斜拉桥在速度脉冲型地震动作用下的地震反应大部分要大于无速度脉冲型地震动的,近断层地震动的速度脉冲对斜拉桥无控制、半主动控制和被动控制地震反应均具有一定的不利影响,且地震动的速度脉冲对半主动控制和被动控制减震效果的影响趋势大体相同.     

行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响

建立了一系列的标准正方形平板网格模型,分别采用时程分析法和随机振动虚拟激励法分析了不同跨度的网格模型在不同视波速的行波激励下的地震响应,并与一致激励下的地震响应进行了对比．结果表明,行波效应对网格结构杆件应力的影响随行波视波速的减小而增大,且对不同位置杆件的应力值的影响有所不同;当行波视波速小于500m／s时,行波效应对跨度大于60 m的网格结构控制杆件内力的影响程度大于lO％;当行波视波速一定时,行波效应对杆件控制内力的影响随网格结构跨度的增大而增大,不同地震激励下的行波效应差别很大．可见,行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响显著;在空间网格结构抗震设计中,当结构跨度大于60 m、行波视波速小于500 m／s时,必须考虑行波效应对网格结构控制杆件内力的影响．     

利用模糊控制器确定磁流变半主动控制结构的参数

为了瞬时而准确地确定磁流变半主动控制结构的控制电流,有效地减小受控结构的动力反应,采用了模糊控制器确定磁流变阻尼器的输入电流.以地震加速度激励和结构位移反应为输入,以控制电流为输出,根据抗震规范和实际经验合理地设计模糊控制器,采用模糊控制器所确定的电流对建筑结构实施半主动控制.通过对一个3层钢筋混凝土结构进行实例分析,并与双态控制结构和未控结构进行对比研究可以得到:在模糊控制中,无论是对于位移反应还是加速度反应都比双态控制好,而且有效地避免了小激励时的动力反应放大问题.