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ATMD对斜拉桥抖振减振的控制设计模型研究
  • ISSN号:1004-4523
  • 期刊名称:《振动工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:U441.3[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51008019); 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2014JBM085); 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20100009120022); 交通运输部科研重大专项资助项目(2011318223170)
中文摘要:

对斜拉桥的大幅风致抖振宜采用ATMD(active tuned mass dampers)减振,且为实现控制器设计需建立针对复杂模型降阶后的控制设计模型。在建立风荷载作用下斜拉桥与ATMD组合系统模型的基础上,将Hankel范数与模态分析相结合,提出目标含义明确且考虑外激励影响的ATMD/传感器配置指标,以及能够同时表征结构振动的可控可观性能和外激励影响程度的模态选择指标;采用模态叠加法,实现在控制设计模型的模态组成中模态阶次的准确定位和构成,并使模型具有良好的可控可观性能。以南京长江三桥的抖振减振为例,给出了ATMD/加速度传感器的配置优化和模态选择的实施过程,建立了ATMD对斜拉桥抖振减振的控制设计模型。数值计算结果表明,所建的控制设计模型的动力性能与原系统模型有较好的一致性。

英文摘要:

Active tuned mass dampers (ATMDs) have proved be effective in control of large amplitude buffeting responses of cable-stayed bridges. For carrying out actuator design, a control design model needs to be developed after reduction of complex structural model. To form the control design model mathematical model of combined system of ATMDs and a cable-stayed bridge under wind loads is built firstly. By combining Hankel norms with structural mode analysis, placement indexes of AT- MDs and sensors with definite objective connotation are built respectively considering influence weight of exterior excitation. Then selection index of modes that can indicate controllability and observability for the structural vibration and express contribution degree of exterior excitation is proposed. Based on modal superstition method, accurate designation and composing of modes are realized to form the control design model. Meanwhile the controllability and observability are well kept. Taking the 3rd Nanjing Bridge over Yangtze River under construction as a case study for the buffeting response control, implementation process for the placement of ATMDs and sensors and the selection of modes are provided, and then a control design model of the cable-stayed bridge for buffeting response control is developed. Numerical results show that the dynamic characteristics of the control design mode are in good agreement with that of original system model.

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期刊信息
  • 《振动工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国振动工程学会
  • 主编:刘人怀
  • 地址:南京市御道街29号
  • 邮编:210016
  • 邮箱:zdxb@nuaa.edu.cn
  • 电话:025-84895885
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4523
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1349/TB
  • 邮发代号:28-249
  • 获奖情况:
  • 1995年江苏省首届期刊质评一级期刊,1997年获中国科协优秀期刊,1999年获国家自然科学基金委经费资助
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:12831