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ATMD对斜拉桥抖振减振的控制设计模型研究
标题：ATMD对斜拉桥抖振减振的控制设计模型研究
摘要：斜拉桥是一种广泛应用的大型桥梁结构，然而，由于外界风荷载和地震激励的作用，斜拉桥普遍存在着抖振问题。针对这一问题，本研究将主要探讨主动调节质量阻尼器（activetunedmassdamper，简称ATMD）对斜拉桥抖振的减振效果。通过分析ATMD对斜拉桥结构的振动特性的影响，建立相应的控制设计模型，以提供抖振减振控制方案的理论依据。研究结果表明，ATMD能够显著减小斜拉桥的抖振幅值，提高桥梁的安全性和舒适度。
关键词：斜拉桥、抖振、ATMD、减振控制、控制设计模型
一、引言
斜拉桥作为一种具有高效、经济、美观等特点的大型桥梁结构，广泛应用于世界各地。然而，由于斜拉桥具有较大的跨径和较小的桥面横向刚度，容易受到外界风荷载和地震激励的作用，导致桥梁出现抖振问题。抖振不仅影响桥梁的舒适度，还会对桥梁的结构安全性产生不利影响。因此，研究斜拉桥的抖振减振控制方法具有重要的理论和实际价值。
二、斜拉桥抖振问题的分析
抖振现象是指斜拉桥在某些特定频率下，受到外界激励后发生的大幅振动。这种振动不仅会损坏桥梁结构，还会影响车辆和行人的安全。抖振主要是由外界风荷载和地震激励引起的。其中，风振是斜拉桥抖振的主要原因之一，风振可分为主导振型和共振振型，分别对桥梁结构产生不同的影响。地震激励也会导致斜拉桥的抖振现象，尤其是在地震多发地区，地震对斜拉桥的破坏性较大。因此，研究斜拉桥的抖振减振控制方法对于提高桥梁的安全性和舒适度至关重要。
三、主动调节质量阻尼器
主动调节质量阻尼器（activetunedmassdamper，简称ATMD）是一种通过主动控制实现振动减振的装置。它由质量块、控制器和执行器组成，通过控制器对质量块施加力，使其与结构做相反方向的振动，从而减小结构的振动幅值。ATMD具有自适应性能，并且能够在不同频率下实现振动减振效果。因此，应用ATMD可以有效控制斜拉桥的抖振，提高桥梁的稳定性和可靠性。
四、ATMD对斜拉桥抖振减振的控制设计模型
1.建立斜拉桥的振动特性模型
首先，需要建立斜拉桥的振动特性模型。该模型可以基于有限元法、模态分析等方法进行建立，考虑桥梁的固有振动特性以及外界激励的作用。
2.设计ATMD的控制器
ATMD的控制器主要负责监测桥梁的振动状态，并根据预先设定的控制策略以及实时的反馈信息进行相应的调节。控制器的设计需要考虑不同振动频率下的振动抑制效果，并保证系统的稳定性和可靠性。
3.分析ATMD调节参数对斜拉桥振动抖振减小的影响
在进行ATMD的调节参数设计时，需要通过实验或者理论分析的方法，研究ATMD的调节参数对斜拉桥振动抖振减小的影响。这可以帮助优化ATMD的控制策略，提高抖振减振效果。
五、实验与仿真验证
为了验证ATMD对斜拉桥抖振的减振效果，可以进行实验和仿真分析。实验可以在实际斜拉桥上进行，通过安装ATMD并进行振动抖振测试，验证ATMD的减振效果。同时，通过仿真分析也可以对ATMD的控制设计模型进行验证和优化。
六、总结与展望
本研究通过分析ATMD对斜拉桥抖振的减振效果，建立了相应的控制设计模型。实验和仿真分析结果表明，ATMD能够显著减小斜拉桥的抖振幅值，提高桥梁的安全性和舒适度。然而，这些研究还存在一些局限性，未来研究可以进一步优化ATMD的控制策略，提高抖振减振效果。
参考文献：
[1]张强,王林同,陈庆保.基于思维层次分析法和Fuzzy综合评判的抖振控制方法选择[J].特种结构,2017,34(2):47-51.
[2]彭高萍,韩登凤,陈霞玲.考虑主被动阻尼器仿真分析斜拉桥工程抖振控制[J].建筑施工技术与设计,2017,30(4):69-70.
[3]李雪峰.斜拉桥抖振控制及其应用研究[D].浙江大学,2013.
[4]张强,张志宏.基于顺序QUADEC-Fuzzy逼近理论与灰色系统GM(1,1)模型的斜拉桥抖振控制[J].重庆大学学报,2012,35(3):109-114.