橋梁風(fēng)致振動(dòng)三向控制及連續(xù)型控制理論研究

21世紀(jì)，世界橋梁進(jìn)入大跨、輕柔時(shí)代，隨之而來(lái)的是橋梁振動(dòng)穩(wěn)定性安全性的要求越來(lái)越高。至今，橋梁振動(dòng)控制理論取得了巨大成就，研發(fā)了不少控制器，主要有調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD）、調(diào)頻液體阻尼器（TLCD）、主動(dòng)質(zhì)量阻尼器（AMD）、錨索控制，還有許多隔震器等。但未對(duì)諸多控制器進(jìn)行系統(tǒng)研究，但對(duì)橋梁振動(dòng)控制研究還存在諸多不足，如控制器的系統(tǒng)研究，包括控制器各自特點(diǎn)和不足，不同控制器的組合；又如對(duì)橋梁的豎向、橫向、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的三位一體的控制器未作研發(fā)。本課題重點(diǎn)研究多種控制器對(duì)橋梁振動(dòng)的合理組合措施；研發(fā)能同時(shí)控制橋梁豎向、橫向、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的三向控制器；研發(fā)連續(xù)型控制器；研究橋梁控制器的最優(yōu)布置及個(gè)數(shù)，并針對(duì)以上控制措施，提出一系列相適應(yīng)的橋梁振動(dòng)控制理論和計(jì)算方法。本課題的創(chuàng)新點(diǎn)主要是橋梁風(fēng)致三向振動(dòng)控制器和連續(xù)型控制器及其控制理論的系統(tǒng)研究。

橋梁風(fēng)致振動(dòng)的經(jīng)典理論體系是在40年代－70年代發(fā)展起來(lái)的。主要適用于懸索橋結(jié)構(gòu)。80年代以來(lái)作了一些改進(jìn)，使之基本適用于斜拉橋的抗風(fēng)研究。但是經(jīng)典抗風(fēng)理論已越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展，并且也出現(xiàn)了一些新的抗風(fēng)課題。因此，有必要開(kāi)展能適用于現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)致振動(dòng)與控制的現(xiàn)代理論體系研究。現(xiàn)代理論的核心是要擺脫只計(jì)主梁氣動(dòng)力作用等經(jīng)典理論基本假定的限制，研究其它重要構(gòu)件的氣動(dòng)力荷載的特性、表達(dá)方式與測(cè)定方法，進(jìn)而建立計(jì)及全部主要構(gòu)件（梁、索、塔）氣動(dòng)力荷載的改進(jìn)的橋梁顫振與抖振理論?，F(xiàn)代理論研究也包括紊流效應(yīng)以及現(xiàn)代控制理論的深入研究。如同經(jīng)典抗風(fēng)理論促進(jìn)了輕柔大跨懸索橋的發(fā)展一樣，現(xiàn)代抗風(fēng)理論將會(huì)對(duì)超大跨度橋梁以及復(fù)合材料輕型橋梁的發(fā)展起到巨大促進(jìn)作用。

從廣義上講，振動(dòng)控制包括兩方面內(nèi)容：（1）有利振動(dòng)的利用；（2）有害振動(dòng)的抑制：抑振（即振動(dòng)控制）。

振動(dòng)控制的任務(wù)：通過(guò)一定的手段使受控對(duì)象的振動(dòng)水平滿足人們的預(yù)定要求。采用隔振、吸振、阻尼等技術(shù)措施以減輕物體振動(dòng)并阻止其傳播。其目的是保護(hù)人及靈敏儀器設(shè)備免受振動(dòng)的影響 。