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第183期 大跨桥梁强台风致风振主动防控理论与技术

2023-4-19 09:35

【52监测网】第183期 大跨桥梁强台风致风振主动防控理论与技术


52监测网专家报告分享-第183期
《大跨桥梁强台风致风振主动防控理论与技术》
赵林 同济大学⋅土木工程防灾国家重点实验室

目录
一、研究背景
二、控制理论与方法
三、分离翼板控制实验
四、干扰翼板控制实验
五、结语

内容介绍

一、研究背景

全球灾害损失统计


中国是世界上受灾最严重的国家之一,风灾是全球范围造成经济损失最大的灾害!

研究的必要性-颤振控制愈发困难、更大跨度悬索桥建设规划


颤振控制的难度随悬索桥跨度的增加而变得愈发困难

超大跨度桥梁面临抗风新挑战


全球变暖趋势中特异风灾-风场复杂多变
强/台风关键致灾因子


传统被动气动措施捉襟见肘
开槽断面显著改善颤振稳定性,但易诱发潜在涡振风险!


主动控制技术研究现状


二、控制理论与方法

技术路线


研究对象:气动翼板主动控制系统
研究手段:理论分析+数值模拟+试验研究
实时监控主梁振动情况,充分利用翼板独立运动抑制桥梁主梁的失稳振动

理论分析-自激气动力时域描述


待解决问题:专家方法✓拟合手段✓拟合效果?

理论分析-系统状态空间模型


待解决问题:控制变量高阶项处理✓模型检验✓

三、分离翼板控制实验

分离翼板控制实验-设备研发、软件研发、开环控制、闭环控制


四、整体翼板控制实验

整体翼板控制实验-控制参数、设备研发、风洞试验


整体翼板控制实验-数值计算、控制机理、CFD自由振动验证


五、结语

◎ 针对分离翼板:保持流场独立,控制思路清晰
• 利用开环控制试验分析了控制系统的振动调节参数与效果,展示了气动翼板的潜在控制能力;
• 利用闭环控制试验检验了气动翼板的颤振控制性能,在均匀流和湍流下都表现出了很好的控制效果和鲁棒性;构建了主动气动控制理论框架
……
◎ 针对整体翼板:利用流场干扰,高效但机理复杂
• 主动气动翼板改变了系统扭转气动阻尼,通过优化增益系数与相位差可显著改变系统颤振性能,合理选择翼板位置十分关键;
• 翼板运动不仅直接向系统提供控制力且干扰流场,共同改变了主梁的气动特性,最终系统颤振性能由两方面影响共同决定。


《大跨桥梁强台风致风振主动防控理论与技术》
赵林 同济大学⋅土木工程防灾国家重点实验室

注:本内容仅供个人研学交流,版权归原作者所有


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