[发明专利]基于防泄漏磁流变阻尼器的正交异性钢桥面板减振方法

说明书

本发明公开了基于防泄漏磁流变阻尼器的正交异性钢桥面板减振方法，涉及结构工程和自动控制技术领域。针对正交异性钢桥面板减振提出了通过在正交异性钢桥面板下安装防泄漏磁流变阻尼器，利用防泄漏磁流变阻尼器的阻尼力可调特性，结合智能控制算法，为正交异性钢桥面板提供实时可变的附加阻尼力，减小正交异性钢桥面板的变形，从而降低应力集中程度，达到减振效果。

技术领域

本发明属于结构工程及自动控制领域，具体而言，涉及基于防泄漏磁流变阻尼器的正交异性钢桥面板减振方法。

背景技术

随着交通的日益发达，国内外桥梁的数量逐渐增加，正交异性钢桥面板作为一种新型的桥梁形式由于其自重轻、承载能力高、施工速度快、节省钢材等优点已被广泛应用。正交异性钢桥面板是通过焊接将顶板、纵肋和横隔板连接而成，在空间上用以承受车轮荷载的整体板件结构。这种成型方式会导致各个构件之间的焊缝连接处出现无法避免的残余应力、焊缝缺陷以及应力集中等现象。在局部轮载直接作用下，正交异性钢桥面板由于刚度分布不均，极易发生局部挠曲变形，从而引起焊接部位构件的变形，进而加剧各种初始缺陷对应力集中的影响，降低正交异性钢桥面板的整体抗疲劳性能。正交异性钢桥面板频发的疲劳破坏问题，造成了巨大的经济损失和社会影响，严重制约了桥梁的发展。

为改善正交异性钢桥面板的抗疲劳性能，多年来大量学者针对该问题进行了各方面的研究，不仅涉及到疲劳产生的原因及部位，也对疲劳寿命估计以及维修保养等方法进行了探究。绝大多数学者在进行改善正交异性钢桥面板疲劳性能相关研究时，均从结构本身构造出发，通过改变结构形式和细节构造来减轻应力集中程度，但效果不太理想。

磁流变阻尼器作为一种半主动控制装置，由于其可控性强、响应快、功率低等优点而应用广泛。然而，磁流变液阻尼器多数采用橡胶密封圈来实施密封，在长期服役后会出现漏液现象,且正交异性钢桥面板的变形严重，应力集中，减振效果不好。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于防泄漏磁流变阻尼器的正交异性钢桥面板减振方法，通过将防泄漏磁流变阻尼器安装在正交异性钢桥面板的下方，利用位移传感器，获取结构的振动信息，并通过控制算法对结构进行分析，给防泄漏磁流变阻尼器施加电流，实时改变其阻尼力，从而抵消外界荷载引起的桥面板疲劳振动，延长正交异性钢桥面板的疲劳寿命。

为了实现上述技术目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了基于防泄漏磁流变阻尼器的正交异性钢桥面板减振方法，包括如下步骤：

S1：分析正交异性钢桥面板的受力特点，确定桥面变形最大处，以此作为防泄漏磁流变阻尼器的安装位置；

S2：建立防泄漏磁流变阻尼器力学模型；

其中：所述防泄漏磁流变阻尼器的活塞截面周长为b，活塞部分的有效长度为l，活塞的有效面积为A_p，u为活塞的相对位移，v₀为活塞速率，h为阻尼器间隙宽度，τ_y为磁流变材料的剪切屈服强度，η为磁流变材料的动力粘度，Q₀为不考虑粘弹性材料翘曲变形时通过间隙的磁流变液流量，n为粘弹性材料块数，d为粘弹性材料厚度，A_s为粘弹性材料等效平面面积，G₁、G₂为粘弹性材料的储能模量和耗损模量，η₂为粘弹性材料的损耗因子，t为时间，ω为激励频率；

首先建立常规磁流变阻尼器力学模型：

由于所述防泄漏磁流变阻尼器腔内的流体压力会引起粘弹性材料的翘曲变形，从而影响磁流变液的间隙流量，进而影响间隙压力梯度。为了考虑粘弹性材料变形对间隙压力梯度的影响，引入压力梯度修正系数α(t)得到磁流变液所产生的阻尼力：