近斷層地震動作用下多塔斜拉橋結構減震控制研究.pdf

1、多塔斜拉橋結構的抗震性能與減震控制是目前國內外學術界與工程界的熱點研究領域。為了保障多塔斜拉橋結構的抗震安全性，需要結合多塔斜拉橋的自身力學特性及其地震動特性展開深入的研究。本文圍繞近斷層地震動作用下多塔斜拉橋抗震安全這個主題，從多塔斜拉橋地震動強度指標、多塔斜拉橋結構抗震性能、多塔斜拉橋結構振動控制特性、多塔斜拉橋結構被動優(yōu)化控制方法以及結構混合控制方法等5個方面較系統(tǒng)地開展近斷層地震動作用下多塔斜拉橋結構減震控制研究。
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2、研究主要內容包括：⑴開展了近斷層地震動作用下結構地震動強度指標研究。提出了近斷層地震動作用下適用于中長周期結構的地震動強度指標，結合最不利設計地震動概念，提出了適用于中長周期結構的最不利設計近斷層地震動。在此基礎上，針對不同場地條件及結構自振周期分別給出了7組最不利設計近斷層地震動用于中長周期結構的動力時程分析。⑵開展了近斷層地震動作用下多塔斜拉橋抗震性能研究。重點討論了近斷層地震動作用下多塔斜拉橋采用縱向部分固結體系和縱向全自由體系的

3、地震反應特點，明確了多塔斜拉橋采用不同縱向結構體系的主要控制目標。研究結果表明:近斷層地震動作用下多塔斜拉橋采用縱向部分固結體系的主要控制目標是減小塔梁縱向固結處過大的塔底縱向內力，而縱向全自由體系主要是減小過大的塔底縱向彎矩、塔頂縱向位移以及塔梁和墩梁縱向相對位移。⑶開展了近斷層地震動作用下多塔斜拉橋振動控制特性研究。重點分析了近斷層地震動作用下多塔斜拉橋不同縱向結構體系采用粘滯阻尼器和彈性拉索的振動控制特性，明確了近斷層地震動作用下

4、多塔斜拉橋不同縱向結構體系的適宜被動控制裝置。研究結果表明:粘滯阻尼器應用于多塔斜拉橋縱向部分固結體系的減震控制效果優(yōu)于彈性拉索，而粘滯阻尼器和彈性拉索都適用于多塔斜拉橋縱向全自由體系的減震控制。⑷開展了近斷層地震動作用下多塔斜拉橋被動控制方法研究。首先聯(lián)合應用響應面法與多目標遺傳算法提出了近斷層地震動作用下多塔斜拉橋結構減震優(yōu)化控制方法。在此基礎上，針對多塔斜拉橋縱向部分固結體系塔底縱向內力控制的矛盾性，建立了采用粘滯阻尼器的被動控制

5、優(yōu)化分析方法;針對多塔斜拉橋縱向全自由體系提出了粘滯阻尼器和彈性拉索綜合控制體系及其兩階段優(yōu)化分析方法。⑸開展了近斷層地震動作用下多塔斜拉橋混合控制方法研究。采用經典線性最優(yōu)控制算法和限界Hrovat最優(yōu)控制算法開展了基于MR阻尼器的多塔斜拉橋半主動控制分析，給出了縱向部分固結體系和縱向全自由體系的最優(yōu)半主動控制方案。在此基礎上提出了多塔斜拉橋混合控制系統(tǒng)以“被動控制為主、半主動控制為輔”的設計策略，建立了多塔斜拉橋縱向部分固結體系和縱