CN1916288A - 漂浮型斜拉桥主梁纵向振动反应的混合控制系统 - Google Patents

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涂建维
刘嘉
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Abstract

本发明涉及一种漂浮型斜拉桥主梁纵向振动反应的混合控制系统，其特点是：在公铁两用或铁路专用的漂浮型斜拉桥的桥塔和主梁联结处纵向联合设置MR阻尼器和流体阻尼器。其控制方法是：流体阻尼器提供不可调节参数的流体阻尼力，MR阻尼器提供可调节参数的库仑阻尼力，根据主梁与桥塔的纵向相对位移反应和桥塔的纵向速度反应主动地调节库仑阻尼力的幅值，实现对斜拉桥因列车制动和列车行走所引起的主梁纵向振动反应的抑制，使其满足安全和使用的设计要求。本发明对漂浮型公铁两用或铁路专用的斜拉桥因列车制动和列车行走引起的主梁纵向振动反应的这种控制方式和方法是完全创新的。

Description

漂浮型斜拉桥主梁纵向振动反应的混合控制系统
                       技术领域
本发明属于桥梁结构工程领域，具体地讲是针对公铁两用(或铁路专用)因列车制动和行走引起的漂浮型斜拉桥主梁纵向振动反应的混合控制系统。
                       技术背景
漂浮型斜拉桥是一种大跨度桥梁的结构型式。由于其主梁纵向无约束，因此在纵向地震和其它干扰的作用下，主梁会产生较大的纵向振动反应。对此，常规的做法是在主梁与桥塔联结处的纵向设置流体阻尼器，以抑制主梁的纵向振动反应。公铁两用(或铁路专用)漂浮型斜拉桥是一种新型的大跨度铁路桥梁的结构型式。虽然它也应该归属于漂浮型斜拉桥的范围，但是由于它的主梁上增加了铁路列车制动和运行引起的荷载，因此使得此类桥梁的结构设计更加复杂。
虽然常规的在桥塔和主梁联结处纵向设置的流体阻尼器可以有效地抑制此类桥梁主梁的纵向地震反应，但对列车制动和行走引起的主梁纵向振动反应的制振效果却很差。为此，寻找新的能有效地抑制公铁两用(或铁路专用)漂浮型斜拉桥主梁因列车制动和行走引起的纵向振动反应的控制方法是十分必要的。
                       发明内容
本发明的目的是提供一种对漂浮型公铁两用(或铁路专用)斜拉桥因列车制动和行走引起的主梁纵向振动反应制振效果良好的漂浮型斜拉桥主梁纵向振动反应的混合控制系统，以克服上述的不足。
为了实现上述目的，本发明的特点是：在公铁两用(或铁路专用)漂浮型斜拉桥的桥塔和主梁联结处纵向联合设置MR阻尼器和流体阻尼器。
上述两种阻尼器均沿纵向联合布置，阻尼器一端与桥塔下横梁连接，另一端与主梁连接。
上述混合控制中，流体阻尼器提供不可调节参数的流体阻尼力，MR阻尼器提供可调节参数的库仑阻尼力，根据主梁与桥塔的纵向相对位移反应和桥塔的纵向速度反应主动地调节库仑阻尼力的幅值(通过调节MR阻尼器上磁场的控制电流来达到)，实现对斜拉桥因列车制动和列车行走所引起的主梁纵向振动反应的抑制。
由于列车制动和列车行走引起的漂浮型斜拉桥主梁的纵向振动反应在列车制动时间末端具有振动位移趋于最大，但振动速度较小的特点，因此速度相关型的流体阻尼器(即振动速度越大，阻尼力越大，反之亦然)在主梁纵向振动位移最大时，不能充分发挥作用，无法提供足够需要的阻尼力来抑制纵向振动位移反应。而采用混合控制方案后，除流体阻尼器提供的流体阻尼力外，并列的MR阻尼器可根据主梁纵向振动的速度和位移，依需要主动地调节它所提供的库仑阻尼力的幅值(如在列车制动末端，纵向振动位移大、速度小时，使库仑阻尼力的幅值仍调大)，从而有效地抑制列车制动和列车行走所引起的桥梁主梁的纵向振动反应，使其满足安全和使用的设计要求。
本发明对漂浮型公铁两用(或铁路专用)斜拉桥因列车制动和列车行走引起的主梁纵向振动反应的这种控制方式和方法是完全创新的。
                       附图说明
图1为本发明的阻尼器在主梁和桥塔之间连接结构示意图。
图2为本发明的阻尼器在主梁和桥塔之间平面布置图。
图3为本发明系统控制原理框图。
                     具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明将若干个MR阻尼器4和流体阻尼器3沿横向相间安置在主梁2和桥塔1纵向之间，其中每个阻尼器的一端通过阻尼器支座5和阻尼器垫块7与桥塔横梁1相联接，每个阻尼器的另一端通过阻尼器支座5和阻尼器连接件6与主梁2下弦相联接，在主梁2和桥塔横梁1之间还应设置若干个可沿纵向水平活动的主梁的竖向支承8。
当火车列车在斜拉桥主梁上行走并制动时，因它的动力作用会引起主梁较大幅度的纵向振动。由于此时桥塔的纵向振动是极其微小，甚至可忽略的，因此本发明将时间离散为采样步，，本发明在每个采样时间点用传感器直接测量主梁与桥塔的瞬时纵向相对位移反应和主梁的纵向速度反应。并将它们传送至控制计算机。由控制计算机据此判断并决策使主梁纵向振动反应趋于较小的此瞬时MR阻尼器应提供的库仑阻尼力。从而调节MR阻尼器中此瞬时磁场线圈电流的大小，使MR阻尼器能提供此瞬时需要的幅值大小的库仑阻尼力。它沿纵向作用在主梁上，起到抑制此瞬时主梁纵向振动反应的作用。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的
现有技术。

Claims (3)

1、一种漂浮型斜拉桥主梁纵向振动反应的混合控制系统，其特征在于：在公铁两用或铁路专用的漂浮型斜拉桥的桥塔和主梁联结处纵向联合设置MR阻尼器和流体阻尼器。
2、如权利要求1所述的漂浮型斜拉桥主梁纵向振动反应的混合控制系统，其特征在于：两种阻尼器均沿纵向联合布置，阻尼器一端与桥塔下横梁连接，阻尼器另一端与主梁连接。
3、如权利要求1所述的漂浮型斜拉桥主梁纵向振动反应的混合控制系统，其控制方法是：流体阻尼器提供不可调节参数的流体阻尼力，MR阻尼器提供可调节参数的库仑阻尼力，根据主梁与桥塔的纵向相对位移反应和桥塔的纵向速度反应主动地调节库仑阻尼力的幅值，实现对斜拉桥因列车制动和列车行走所引起的主梁纵向振动反应的抑制。
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