为有效实现对斜拉桥多阶模态参与的抖振响应减振,研究基于H2性能的梯度优化法,实现在空间多点布置且对多阶模态频率调谐的分布式TMD(tuned mass damper)参数的同步和整体优化。建立能表达为闭环静力反馈控制的风荷载作用下斜拉桥与分布式TMD的系统模型;以H2范数为性能目标函数推导其对TMD参数的梯度矩阵,采用修正的BFGS算法求解分布式TMD参数的非凸优化问题。以南京长江三桥某施工阶段的结构非密频和密频两种状态,实现分布式TMD对斜拉桥抖振响应减振的参数优化和动力仿真,并与经典的单TMD设计方法对比,结果显示对分布式TMD参数优化方法的有效性,特别是在结构密频状态时体现了更高的减振效率。
该文研究分布式TMD(tuned mass dampers)和ATMD(active tuned mass dampers)对斜拉桥抖振响应竖向减振的优化设计和减振效果,采用H∞控制理论设计分布式TMD和ATMD,并通过对竖向减振效果的评价实现控制方案优化。以处于施工状态的南京长江三桥为例,考虑自激力对气动刚度和阻尼的贡献,实现分布式TMD和ATMD参数的同步优化和控制器设计,对斜拉桥抖振响应及其竖向减振进行数值分析,结果显示若仅采用分布式TMD或分布式ATMD将难于同时实现对斜拉桥位移和加速度响应的有效减振,而采用分布式TMD和ATMD的组合系统并对结构多个模态振型调谐,可有效减小施工状态斜拉桥的竖向风振响应。
