[发明专利]具有防落梁和防碰撞功能的减隔震控制方法及结构

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁的减隔震技术领域。

背景技术

强震作用下桥梁结构经常发生落梁和相邻跨主梁间碰撞的灾害，这将导致严重后果。减隔震设计被证明是一种有效的抗震策略，能最大限度减小结构损伤。但是，现有技术中的减隔震设计将导致桥梁结构的位移较大，落梁和相邻跨主梁之间的碰撞风险增加。传统的桥梁减隔震支座不能有效控制这种风险，或者虽然降低了这种风险，但是牺牲了减隔震机制充分发挥所需要的变形能力和耗能能力。

因此，为了较为全面地提高桥梁结构抵御地震风险的能力，如何研发一种既能防止落梁和相邻跨主梁间碰撞灾害的发生，又能充分发挥减隔震设计的优势的具有防落梁和防碰撞功能的减隔震控制方法及其装置，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种具有防落梁和防碰撞功能的减隔震控制方法及结构，其既能防止落梁和相邻跨主梁间碰撞灾害的发生，又能充分发挥减隔震设计的优势，能够较为全面地提高桥梁结构抵御地震风险的能力。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

具有防落梁和防碰撞功能的减隔震控制方法，包括以下步骤：

A1)分别利用位于主梁Ⅰ与桥墩、主梁Ⅱ与桥墩之间的测量装置，实时采集数据传输至控制模块；控制模块结合所述采集数据，实时分析判断主梁Ⅰ与桥墩、主梁Ⅱ与桥墩的搭接长度及其变化趋势、主梁Ⅰ与主梁Ⅱ之间的间距及其变化趋势，并根据搭接长度或间距划分自由区域、控制区域和危险区域；不同的区域采用不同的控制策略，同一个区域中这种变化趋势不同，控制策略也不同；

A2)控制模块根据主梁Ⅰ与桥墩、主梁Ⅱ与桥墩的搭接长度及其变化趋势、主梁Ⅰ与主梁Ⅱ之间的间距及其变化趋势，分别调节位于主梁Ⅰ与桥墩、主梁Ⅱ与桥墩之间的阻尼装置的输入电压，控制主梁Ⅰ和主梁Ⅱ相对于桥墩的移动。

作为优选，所述步骤A1)所述的判断主梁Ⅰ与桥墩、主梁Ⅱ与桥墩的搭接长度变化趋势的一种方法为，

利用测量装置实时获取主梁Ⅰ和主梁Ⅱ与桥墩的相对位移，通过控制模块将主梁Ⅰ和主梁Ⅱ与桥墩的相对位移转换为主梁Ⅰ和主梁Ⅱ与桥墩的搭接长度，并通过控制模块实时记录时间；根据搭接长度并结合时间信息，判断主梁和桥墩的搭接长度变化趋势，具体为：

时，d_i有增大趋势，i＝1,2；

时，d_i有减小趋势，i＝1,2；

其中，d_i和t为当前步记录的搭接长度和记录时间，d_i0和t₀为上一步记录的搭接长度和记录时间；上述方法中的测量装置为位移传感器。

作为优选，所述步骤A1)所述的判断主梁Ⅰ与桥墩、主梁Ⅱ与桥墩的搭接长度变化趋势的一种方法为，

利用测量装置实时获取主梁Ⅰ和主梁Ⅱ与桥墩的相对位移和阻尼装置的阻尼力，通过控制模块将主梁Ⅰ和主梁Ⅱ与桥墩的相对位移转换为主梁Ⅰ和主梁Ⅱ与桥墩的搭接长度，提取阻尼力的正负，进一步判断主梁Ⅰ和主梁Ⅱ与桥墩的搭接长度变化趋势，具体为

对阻尼力F₁和F₂取sign函数，提取阻尼力F₁和F₂的正负sign(F₁)和sign(F₂)，阻尼力拉为正，压为负，提取方法如下：

所述阻尼装置为磁流变阻尼器Ⅰ和磁流变阻尼器Ⅱ进一步结合磁流变阻尼器Ⅰ与桥墩和主梁Ⅰ之间、磁流变阻尼器Ⅱ与桥墩和主梁Ⅱ之间的相对连接关系，可根据sign(F₁)和sign(F₂)判断各位移增加或减小的趋势；上述方法中所述测量装置包括位移传感器和力传感器。