磁流变阻尼器提升大跨度拱桥地震减震效果：半主动控制的优势

本文主要探讨了大跨度拱桥在地震激励下的减震控制方法，特别是在磁流变阻尼器的应用上。大跨度拱桥，由于其结构复杂性和地震响应的敏感性，地震抗震设计显得尤为重要。传统的延性设计可能不足以应对大跨度拱桥在地震下的剧烈振动，因此采用减震措施是提升结构安全性的关键。 文章提出了一种创新的减震控制方案，即在拱桥上安装磁流变阻尼器。磁流变阻尼器作为一种高性能的半主动变阻尼控制装置，以其低能耗、简单结构、大输出力和可控性等特点，为实现智能振动控制提供了可能。与被动阻尼器相比，磁流变阻尼器能够根据结构实际响应动态调整阻尼力，实现更精确的控制，从而接近主动控制的效果，但同时保持了较低的能耗。 作者利用改进的现象模型作为磁流变阻尼器的计算模型，并结合LQG（线性二次 Gaussian）控制器以及基于Sign函数的半主动控制算法，构建了拱桥结构与磁流变阻尼器的控制系统。这一系统设计旨在优化拱桥在地震作用下的响应，通过合理的控制策略，有效地减轻地震对拱桥的冲击。 通过对一平面拱桥模型的仿真分析，研究结果显示，磁流变阻尼器的半主动控制策略显著优于被动控制，能够有效降低拱桥的地震反应，显著提高其抗震性能。这表明磁流变阻尼器在大跨度拱桥减震控制中的应用具有巨大的潜力和实际价值。 本研究不仅拓展了磁流变阻尼器在桥梁工程中的应用，也为大跨度拱桥的抗震设计提供了新的思路和技术支持，对于提高桥梁结构的安全性和舒适性具有重要的工程实践意义。