天兴洲大桥列车制动及地震反应被动控制

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要天兴洲公铁两用斜拉桥属于交通运输的枢纽工程，投资大，对国民经济有着重大影响。大桥采用主梁纵飘的结构体系，这种结构体系能够减小荷载作用下桥塔的内力，但也增加了主梁的纵向位移。地震会对桥梁遭成破坏，引起巨大的经济损失，因此在结构设计中地震作用是首先考虑的因素；另外由于大桥铁路路面采用双向四车道，列车制动荷载数值大，列车制动力对大跨度斜拉桥主梁作用也不容忽视。为了使结构位移响应满足设计要求，需要对地震和列车制动力作用下主梁的位移反应进行控制。粘滞阻尼器是一种不增加结构的刚度，不限制

2、主梁在温度作用下的自由变形的较为理想的大跨度桥梁减震装置。本文研究了粘滞阻尼器对天兴洲公铁两用斜拉桥主梁列车制动和地震反应的控制效果，并利用准最优算法优化了粘滞阻尼器的阻尼参数。主要做了以下工作：(1)本文根据国内已有的列车制动力模型，介绍了对列车制动力仿真程序实现的技术。文中利用过渡刚度的方法处理非线性车钩力模型的拐点问题，并通过有限元的方法求解列车制动反应方程组，得到了满足工程应用的列车制动力时程曲线。(2)建立天兴洲大桥三维有限元模型并对大桥进行了模态分析，考察天兴洲大桥主梁在列车制动和地震作用下

3、的位移、速度响应。在桥塔横梁上设置8个粘滞阻尼器，研究了粘滞阻尼器对主梁列车制动及地震反应的控制效果。(3)对粘滞阻尼器参数进行了优化。利用最小范数法和最小误差激励法求得了与主动控制效果尽量等效的粘滞阻尼器准最优参数，并对控制力与主梁纵向位移的权系数进行调节，使粘滞阻尼器产生的控制力和主梁的纵向位移都比较，J、。关键词：公铁两用斜拉桥；非线性有限元；列车制动力；准最优控制武汉理工大学硕士学位论文TianxinzhouBridgeisthetransportationkeyproject，whichish

4、eavilyinvestedineconomyandhasimportantinfluenceonnationaleconomy．Thebridgetakesthestructuralstyleofthemainfloatinggirder,whichcanreducetheforceofstructurebutcanincreasedisplacementofmaingirder．Oncedestructedinearthquake，itwillmakehugeeconomicloss．Braking

5、cancausedthelongitudinaldisplacementdynamicresponseofmaingirderoftherailwaybridge．TherearefourlaneoftraininmaindeckTheinfluencingofbrakingtothevibrationofmaindeckCannotne出ect．ThelongitudinalvibrationofmaindeckoftheTianxinzhouBridgeunderearthquakesandbrak

6、ingexcitedmustbecontrolinordertosatisfieddesignerdemand．Theinstallationofviscousdampersinthelong-spanbridgecan’tincreasethestiffnessofthestructureandthedeckofthebridgeCandeformfreelybecauseoftemperaturefluctuation．Atthesametimeitcanreducethevibrationresp

7、onseofthelong-spanbridge，becauseviscousdamperscanconsumealotofenergycreatedbyearthquakeandbraking．Soitisanidealearthquakereductiontechniqueforthelong-span．Theresearchonthedesignmethodofthefluiddamperwhichwillbeusedtocontrolthelongitudinalvibrationofmaind

8、eckoftheTianxinzhouBridgeunderearthquakesandbrakingexcitedareproposed．Thenthecoefficientofviscousdamperswasmodulatedbysuboptimalcontrolmethod．Thispaperhasstudiedsomerelativeresearchworkasfollowing．(1)Thehookmodeloftrainhas