浅谈桥梁结构的风振控制

随着现代桥梁的结构形态逐渐向大跨、轻、柔方向发展,给结构抗风性能提出了考验。本文介绍了桥梁风致振动的种类和风振控制方法,分析了桥梁结构风振控制今后的重点研究方向。     

基于形状记忆合金阻尼器的结构风振控制分析

为了控制风作用下建筑物的振动,将一种新型形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)阻尼器安装在20层的电视塔结构模型上,建立了在该阻尼器作用下的框架结构动力学平衡方程及其求解方法,并运用Matlab对其进行了田浦台风风谱作用下的框架结构风振控制实验的数值模拟,先后得到了风速风载时程曲线图、控制前后的振动位移曲线图和速度时程曲线图.结果表明,在该种阻尼器的作用下,框架结构的抗风位移响应效果明显,结构的风致振动衰减速率有显著提高.     

建筑结构TMD振动控制及其新体系减震研究

分析了结构TMD振动控制机理及在结构风振控制中的研究应用；针对建筑结构的TMD减震控制，介绍了研究现状及进展，进一步采用时程分析法和地震波输入，研究了TMD新体系采用摩擦支座和橡胶支座时的减震控制分析理论。通过研究，指出了其在结构强震反应控制中面临的几个问题。     

基于MR阻尼器高耸钢塔结构风振半主动控制

针对上海即将兴建的某300m高耸钢塔结构，提出了一种基于LOG控制（线性二次型高斯最优控制）的跟踪控制策略，并通过基于Davenport谱的脉动风速模拟，对其在有无施加半主动跟踪控制下进行了风振时程响应的动力分析和比较．结果表明：这种风振半主动控制算法对其脉动风作用下的加速度响应具有极其优良的控制品质和控制效果，为高耸钢塔结构脉动风作用下的舒适度设计提供了一种独特的控制装置和方法，大大降低了此类构筑物风振控制设计的成本．     

高耸结构随机风荷载的数值模拟

风荷载是高耸结构设计计算的主要控制荷载,在随机风荷载作用下结构的动力响应直接影响结构的安全性和可靠性,因而高耸结构的风荷载数值模拟是非常重要的.针对脉动风风速的频谱特性和高耸结构风荷载的空间相关性,文章提出了一种新的高耸结构脉动风荷载的数值模拟方法.脉动风速的频谱特性用线性滤波器逼近,首先通过求解脉动风速自相关系数的Toeplitz方程得出该滤波器的控制参数初步近似值,再通过迭代进行优化,以Gauss白噪声作为输入,经过该滤波器滤波,即可生成具有所需功率谱的脉动风风速时程.考虑风荷载的空间相关性,最终给出了高耸结构脉动风荷载的时程.详细介绍了上述算法的理论和数值模拟方法,并讨论了滤波器阶数以及迭代算法控制精度的影响.结合电视塔结构,给出了具体的算例.     

高层建筑风振的离散随机最优控制

建立了高层建筑风振控制的离散时间状态差分方程．利用离散随机最优控制理论,基于顺向脉动风荷载的竖向相关性,设计了具有离散卡尔曼滤波器结构的输出反馈控制器．通过具体算例说明在状态不完全可知的情况下,随机离散输出反馈控制能有效的减少结构的顺向脉动风振反应．     

鲁棒控制在高层建筑结构风振中的应用

针对结构的参数不确定性和结构的模型误差，将鲁棒控制理论引入结构控制中，提出了一种设计鲁棒控制器的简便方法，以Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ风谱为标准，建立了相应于各振型的广义脉动风成型滤波器，并进行了实例分析．仿真结果表明，在高层建筑结构的风振控制中应用本文所提供的方法能产生良好的控制效果，具有很强的鲁棒性．     

超高层结构风振控制发展现状及发展探讨

由于现代都市建筑物中轻质高强新型建筑材料不断涌现,高层建筑不但建筑形式变化多样,而且结构体型也朝着高大、轻柔的方向发展,风振现象严重,因此本文对高层建筑结构中的风振控制进行了分析和探讨,并对建筑结构的抗风能力进行科学的分析。     

空间网壳结构风振抑制的动态矩阵预测控制分析

将传统预测控制方法进行改进并应用于空间网壳结构风致振动控制,采用动态矩阵预测控制理论来定义衰减函数参考轨迹,以适应空间网壳结构的风振控制特点,建立了空间网壳结构风振预测控制系统模型,采用多种结构响应反馈机制,选用典型网壳模型进行风荷载作用下的预测控制计算和控制效果分析.通过改变空间结构模型参数,探计了空间网壳结构风振的动态矩阵预测控制的鲁棒性.     

高耸钢塔结构的脉动风荷载模拟及结构风振响应分析

采用谐波叠加法模拟作用于钢塔各层上的脉动风荷载时程样本,把钢塔结构简化为二维串联多自由度动力学模型,采用ANSYS的瞬态动力学分析模块,计算了钢塔结构的风振动力响应,为进一步对高耸塔式结构进行振动控制提供了必要的技术参数.     

高耸结构振动控制模拟塔设计

介绍了高耸结构振动控制模拟塔的设计方案和模拟范围,利用塔的自振周期的可调性给出调节办法．确定了模拟地震波的施加办法及风荷载作用的模拟办法,阐述了对塔下基础、运动块（平台）和安全锁定系统的处理方法．     

沈阳博览中心大跨度屋盖施工研究

结合国内最大室内足球场 1 4 4m× 2 0 4m大跨度空间桁架屋盖施工 ,研究解决了施工中大跨梁、柱组合式空间支撑胎架、桁架分段高空拼装误差控制、高空低温多风环境焊接质量保障、焊接残余变形控制、结构支撑胎架卸载同步控制等技术难点 ,使工程施工质量得到保证 ,为类似大跨度空间结构施工积累了一定经验 .     

基于滑模变结构的风电机组一次调频算法研究

针对并网风电场中,经典一次调频控制方法存在抗干扰能力弱、机组易脱网的问题,本文提出一种基于滑模变结构的风电机组一次调频控制算法。首先,在永磁同步风电机组工作原理的基础上,建立含有大电网的风电机组模型。其次,为了解决传统PID控制下抗干扰能力弱的问题、引入经典滑模变结构控制器。然后,针对经典滑模变结构控制器导致执行机构存在抖振较多的缺点,本文提出一种基于Sigmoid函数趋近率的滑模变结构一次调频控制算法。最后,通过MATLAB/SIMULINK对风电机组一次调频进行建模仿真,并与经典控制算法相比,验证了所提算法的可行性,在风速波动和电网故障的环境下,滑模变结构一次调频控制算法更具有效性。     

某双悬臂渡槽风致破坏原因分析

介绍了某双悬臂渡槽的结构及风致破坏情况,论述了渡槽静力风荷载与等效脉动风荷载的计算方法,指出渡槽等效风荷载的计算方法有别于桥梁和建筑结构,有其自身的特点.根据作用在某渡槽结构上的风荷载响应,分析了该渡槽风致破坏的原因：低估了结构静风荷载,忽略了结构脉动风荷载的影响;结构自身的抗风构造缺陷.     

超高层建筑结构横风向风荷载研究

对于超高层建筑结构,我国荷载规范只给出了顺风向的抗风设计方法,对于横风向风荷载则并没有给出规定。而在实际工程中的超高层建筑,有时横风向风荷载远大于顺风项,为控制荷载,因此目前我国荷载规范在超结构的横风向抗风设计部分的规定是不完善的,需要补充该部分内容,本文则通过几个典型工程实例来说明该问题。     

薄膜结构与风的流固耦合作用

作用在薄膜结构上的风荷载,除与气流本身的特性有关外,还与结构在风荷载作用下的位移、速度、加速度等有关.薄膜结构与风环境之间存在着较强的流固耦合作用,并且这种耦合作用往往对薄膜结构的振动起控制作用.将两者的耦合作用分为静力耦合作用和动力耦合作用,并主要针对静力耦合作用所涉及的几个因素运用解析公式的说明方法进行了初步分析总结,为进一步的风致动力响应研究和风洞试验研究奠定了理论基础.     

大跨拱形结构等效静力风荷载

基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

高耸结构非Gauss风载响应分析

考虑风载中脉动风速平方项的影响,推导了非Gauss风载的前四阶矩函数;基于Fourier变换由风载谱密度求得结构风振响应的四阶中心矩,通过Gram-Charlier渐进展式来确定结构响应的一维概率密度分布;利用时域分析的相关函数检验了位移和速度响应相互独立性假设的合理性,进而构造出响应的联合概论密度,给出了一种非Gauss风载下分析高耸结构风振响应的方法;对Gauss和非Gauss风载模型下高耸结构风振响应及其动力可靠性受阻尼、地貌类别的影响进行了参数研究.     

高层钢框架结构基于MR阻尼器的风振半主动控制研究

以某20层钢框架结构为例,提出了一种基于LQG控制（线性二次型高斯最优控制）的跟踪控制策略.采用Davenport谱模拟脉动风速,对该结构进行风振时程响应动力分析,根据计算并结合结构在脉动风作用下的舒适度要求设计了一套独特的控制方法,最后比较了有无施加半主动控制时的结构响应,并对控制装置进行了优化设置.结果表明,这种半主动控制策略对高层钢框架结构在脉动风作用下的加速度响应具有良好的控制效果,满足了舒适度控制的抗风设计要求,有效降低了此类结构风振控制设计的成本.     

高层、高耸结构抗风动力可靠度

利用风荷载作用下的高层、高耸建筑结构动响应特性，采用振型分解法并结合《建筑结构荷载规范》推导出结构动力响应统计参数的计算公式；根据随机振动的极值理论，利用得到的统计参数，采用正态分布法计算了抗风结构在一次强风作用下的动力可靠度；并通过风荷载出现频率的泊松分布假设，分析得到了抗风结构在设计基准期内的动力可靠度计算公式。算例证明此方法计算简单，易于工程应用。