[發明專利]多工況多目標下液體粘滯阻尼器參數優化方法

有效

• 申請號: 202010320463.1
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111523168B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 張超;侯圣均;錢逸哲;賈帥動;程浩;朱金;李永樂
• 申請（專利權）人: 中電建路橋集團有限公司;西南交通大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14;G06F111/06
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 裴娟

本發明公開了一種多工況多目標下液體粘滯阻尼器參數優化方法，包括步驟：采用響應面法對目標工況下的不同阻尼器參數時位移指標或內力指標對應的值進行非線性曲線擬合；用單點最大相對誤差與決定系數評價響應面的擬合效果；通過極值線性模式對各個響應面函數進行無量綱化處理；確定各個目標工況的權重系數；運用線性加權和法將各目標工況對應的響應面函數進行線性疊加；采用遺傳算法對疊加后的新響應面函數進行參數最優化分析。本發明優化方法達到了降低加勁梁縱向振動響應、優化塔底的受力狀態和降低液體粘滯阻尼器的制造成本的目的。

技術領域

本發明涉及大跨度公路懸索橋液體粘滯阻尼器優化領域，特別是一種多工況多目標下液體粘滯阻尼器參數優化方法。

背景技術

大跨橋梁結構通常采用半漂浮體系或漂浮體系，即加勁梁不設縱向約束，導致結構縱向剛度小，對風、車流等外部激勵引起的加勁梁縱向振動非常敏感。研究表明，作為大跨橋梁運營階段常見的動力荷載，風和車流荷載的長期作用會引起加勁梁梁端的反復縱向振動，由此導致過大的縱向位移極值和縱向累積位移可能會誘發梁端伸縮縫的病害，這不僅會對橋上行車的舒適性產生較大的影響，也會直接影響橋梁服役壽命與結構安全。因此，大跨橋梁多采用在塔梁交界處設置液體粘滯阻尼器的方法進行縱向減振，減小縱向位移極值與縱向累積位移。然而，設置液體粘滯阻尼器后，塔底縱向剪力與塔底縱向彎矩隨著阻尼器參數的變化而發生較大的變化，對塔底的受力狀態、安全性和可靠性有較大的影響。

液體粘滯阻尼器的設計參數包括阻尼系數C和速度指數α。通過計算和分析不同阻尼器參數對各荷載工況下加勁梁位移和塔底縱向彎矩的影響規律可知：加勁梁縱向位移極值與縱向累積位移均隨著速度指數α的減小而減小，因此速度指數α宜取小一些，但過小的速度指數α對阻尼器的加工制造提出了考驗，同時提高了制造成本，一般在實際工程中取為0.3～0.5。此外，加勁梁縱向位移極值與縱向累積位移均隨著阻尼系數C的增大而減小，但過大的阻尼系數C會導致塔底縱向彎矩增大，所以阻尼系數C也不宜過大。因此，需對液體粘滯阻尼器的設計參數進行合理優化，以達到降低加勁梁縱向振動響應、優化塔底的受力狀態和降低該阻尼器制造成本的目的。

多工況多目標下液體粘滯阻尼器的參數優化方法主要包括兩個方面：多工況下加勁梁位移和內力的響應面擬合與評價、多目標下阻尼器最優參數的計算。目前尚未公開液體粘滯阻尼器參數優化方法的相關方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多工況多目標下液體粘滯阻尼器參數優化方法，降低加勁梁縱向振動響應、優化塔底的受力狀態和降低液體粘滯阻尼器的制造成本。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種多工況多目標下液體粘滯阻尼器參數優化方法，包括以下步驟：

步驟1：采用響應面法對目標工況下的不同阻尼器參數時位移指標或內力指標對應的值進行非線性曲線擬合，一個目標工況對應一個響應面函數；

步驟2：用單點最大相對誤差ME與決定系數R²評價響應面的擬合效果；若響應面精度不滿足要求，則需要對目標工況的數據重新進行非線性曲線擬合，直至精度滿足要求；

式中：k為由試驗設計確定的參數分組數；y_i為第i組參數對應的實際響應值；為第i組參數對應的響應面模型計算值；為所有k組參數實際響應的平均值；當ME趨近于0，R²趨近于1時，表明響應面的擬合精度高；

步驟3：通過極值線性模式對各個響應面函數進行無量綱化處理，極值線性模式的轉換規則如下：

式中：A_n為新數據，位于[0,1]之間；A₀為原數據；max為所有數據中的最大值；min為所有數據中的最小值；