[發明專利]一種土木工程減震裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 202010214425.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111424833B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 馬佳星;張一林;張奇峰;王銀輝;王小軍;楊曉艷;陳闖;羅征;王韜
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;G01L1/24;G01H9/00;G01D5/26;G06F30/23
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種土木工程減震裝置的控制方法，其特征在于，所述土木工程減震裝置的控制方法包括以下步驟：

步驟一，通過布設于土木混凝土結構中的光纖傳感器按照固定頻率實時監測鋼筋混凝土梁中縱向拉壓鋼筋和表層混凝土的震動和應變變化，識別和感測土木結構的內部信息，并將數據傳遞至通信裝置；

步驟二，通信裝置利用模數轉換器和控制電路對采集的土木結構內部的震動參數和應變力的變化數據進行模數轉換，并將轉換后的數據發送給中央處理器：(I)將待轉換的土木結構內部的震動參數和應變力的變化數據的模擬輸入信號輸入到放大器中進行放大處理；

(II)將放大后的模擬信號經模數轉換器轉換為數字輸出信號；

(III)將所述數字輸出信號經過帶數模轉換器的負反饋回路反饋到放大器的輸入端后，通過放大器將轉換后的數據發送給中央處理器；

步驟三，中央處理器控制ANSYS軟件利用分析程序對接收的模數轉換后的土木結構內部的震動參數和應變力的變化數據進行分析：(1)提取土木結構內部震動和應變力的變化數據的基本參數，并將參數按照表格形式進行編制；

(2)在ANSYS軟件中應用ANSYS腳本語言APDL編寫可實現土木結構內部數據分析的參數化程序，生成宏文件；

(3)指定工作路徑，交互輸入文件名和標題名，對數據進行預處理；交互輸入基本參數值，自動完成數據的分析計算；

步驟四，中央處理器根據步驟三得到的分析計算結果，對土木結構的狀態進行模擬，初步判斷土木結構各位置所需補充的阻尼力；

步驟五，中央處理器根據步驟四的初步判斷結果，發出控制指令對阻尼器進行驅動，分別控制各相應位置的阻尼器提供相應的阻尼力：1)預先設置土木結構各位置所需補充的阻尼力的閾值；

2)將初步判斷的土木結構各位置所需補充的阻尼力與預定閾值進行比較；

3)中央處理器根據比較結果發出控制指令對阻尼器進行驅動；

步驟六，通過均勻布置于土木結構中的阻尼器耗散地震波傳遞給土木結構的能量，讓結構整體上形成均勻的受力體系，減小土木結構的地震響應；通過評價程序對土木工程減震裝置的效果進行綜合評價。

2.如權利要求1所述的土木工程減震裝置的控制方法，其特征在于，步驟六之后，還需進行：

步驟1，通過預警裝置對異常的土木結構內部數據進行預警；

步驟2，通過太陽能電池板為土木工程減震裝置提供電力支持，保證各模塊的功能進行有序執行；

步驟3，通過微型存儲芯片存儲采集的土木結構內部數據、模數轉換后的數據、數據分析結果、減震控制效果、綜合評價以及異常預警信息；

步驟4，通過LED顯示屏顯示采集的土木結構內部數據、模數轉換后的數據、數據分析結果、減震控制效果、綜合評價以及異常預警信息的實時數據。

3.如權利要求1所述的土木工程減震裝置的控制方法，其特征在于，步驟一中，所述光纖傳感器的布設方法如下：

將光纖傳感器通過膠水固定在混凝土梁的側面，光纖的正面也涂覆膠水，并使用膠帶覆蓋整個光纖；

記錄各光纖所固定的具體位置；

按正常工藝澆灌混凝土，待混凝土凝固24h后記錄光纖所傳遞的載荷應變數值。

4.如權利要求1所述的土木工程減震裝置的控制方法，其特征在于，步驟二中，所述數模轉換器配置為Sigma-Delta數模轉換器，所述模數轉換器配置為Sigma-Delta模數轉換器；所述數模轉換器和所述模數轉換器使用同一時鐘信號；

所述放大器后設置有低通濾波器，低通濾波器接收放大后的模擬輸入信號；

所述放大器、模數轉換器和所述數模轉換器配置為單端結構或差分結構。

5.如權利要求1所述的土木工程減震裝置的控制方法，其特征在于，步驟三中，所述步驟(3)的預處理方法包括：

步驟1，運用/CWD命令指定工作目錄，使后續分析中生成的所有的文件都放在該工作目錄下；

步驟2，兩次運用*ASK命令，分別實現分析文件名和分析標題名的交互輸入，方便參數更改后不同分析文件的保存；

步驟3，運用*CREATE，…*END命令，生成預處理宏文件，將上述步驟1～步驟2的命令流程序寫入該宏文件。