[发明专利]独塔自锚式悬索桥减震控制的阻尼器最优布置方法

权利要求书

1、一种独塔自锚式悬索桥减震控制的阻尼器最优布置方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

第一步：按照结构设计图纸，采用可编程参数化设计语言建立独塔自锚式悬索桥的空间有限元计算模型；

第二步：输入地震波进行大桥的空间非线性地震反应时程分析，采用纽马克β法进行积分求解，并根据分析结果与结构响应容许值的对比来判断是否需要进行减震控制，若响应值大于容许值，则进行减震控制，否则无需减震；

第三步：根据分析结果选择减震阻尼器的类型，同时将反映阻尼器特性的阻尼系数、非线性指数及其安装位置共同确定为待修正参数，此即为优化过程中的设计变量；

第四步：开始进入优化过程，并根据阻尼器的阻尼系数不能大于其容许值，且阻尼器安装位置不能大于结构尺寸两大原则来确定设计变量的上下限约束；

第五步：构造地震响应控制效果评估函数，并将其作为优化分析的目标函数；

第六步：从第二步所得时程分析结果中提取用作状态变量和目标函数J的塔底弯矩M₁、梁端位移D₁、M下横梁弯矩₂、塔顶位移D₂、阻尼器受力F₃和阻尼器位移D₃六个参数，均取时程反应绝对值的最大值进行分析；

第七步：设定状态变量及其上下限，设定优化循环控制方式，并采用一阶优化方法进行优化计算；

第八步：采用零阶优化方法对第七步优化结果进行验证。

2、根据权利要求1所述的独塔自锚式悬索桥减震控制的阻尼器最优布置方法，其特征在于第五步构造地震响应控制效果评估函数，构造如下地震响应控制效果评估函数，并将其作为优化分析的目标函数J：

J＝|M₁·D₁|·|M₂·D₂|^1/2·|F₃·D₃|^1/2。

3、根据权利要求1所述的独塔自锚式悬索桥减震控制的阻尼器最优布置方法，其特征在于第七步采用一阶优化方法进行优化计算的方法如下：

Minimize    J＝J(x)    式1

     Subjected to

x_i≤x_i≤x_i(i＝1，2，3，…，N)

gj(x)≤g‾j(j=1,2,3,...,m1)h‾k≤hk(x)(k=1,2,3,...,m2)w‾l≤wl(x)≤w‾l(l=1,2,3,...,m3)]]>

式1中，J为所构造的目标函数，x_i为设计变量，g_j、h_k和w_l为状态变量，变量的上、下横线分别表示对应变量的上、下限约束，w_l表示状态变量w的下限，w_l表示状态变量w的上限，N为设计变量的总数目，m₁+m₂+m₃为各类状态变量的总数目。

4、根据权利要求1所述的独塔自锚式悬索桥减震控制的阻尼器最优布置方法，其特征在于第八步零阶优化方法如下：

在优化循环过程中，零阶优化方法建立目标函数与设计变量之间的关系，拟合成曲线或曲面；其拟合过程为：首先计算多个设计变量序列的目标函数值，然后求得各数据点间的最小平方；该结果曲线或曲面叫做逼近，这是零阶方法与一阶方法的主要区别所在；每次优化循环结束则生成一个新的数据点，目标函数就完成了一次更新，也就生成了一个新的逼近；状态变量与设计变量之间的关系也做了同样处理，每次循环也都生成一个新的逼近；

在零阶优化方法中，目标函数和状态变量的真实值被其估计值所替代：

J~=J(x)+error1]]>式2

g~(x)=g(x)+error2h~(x)=h(x)+error3w~(x)=w(x)+error4]]>

式2中，为目标函数J(x)的估计值；error₁为目标函数估计值与真实值之间的误差；和分别为状态变量g(x)、h(x)和w(x)的估计值；error₂、error₃和error₄分别为相应状态变量估计值与真实值之间的误差。