[发明专利]多工况多目标下液体粘滞阻尼器参数优化方法

说明书

本发明公开了一种多工况多目标下液体粘滞阻尼器参数优化方法，包括步骤：采用响应面法对目标工况下的不同阻尼器参数时位移指标或内力指标对应的值进行非线性曲线拟合；用单点最大相对误差与决定系数评价响应面的拟合效果；通过极值线性模式对各个响应面函数进行无量纲化处理；确定各个目标工况的权重系数；运用线性加权和法将各目标工况对应的响应面函数进行线性叠加；采用遗传算法对叠加后的新响应面函数进行参数最优化分析。本发明优化方法达到了降低加劲梁纵向振动响应、优化塔底的受力状态和降低液体粘滞阻尼器的制造成本的目的。

技术领域

本发明涉及大跨度公路悬索桥液体粘滞阻尼器优化领域，特别是一种多工况多目标下液体粘滞阻尼器参数优化方法。

背景技术

大跨桥梁结构通常采用半漂浮体系或漂浮体系，即加劲梁不设纵向约束，导致结构纵向刚度小，对风、车流等外部激励引起的加劲梁纵向振动非常敏感。研究表明，作为大跨桥梁运营阶段常见的动力荷载，风和车流荷载的长期作用会引起加劲梁梁端的反复纵向振动，由此导致过大的纵向位移极值和纵向累积位移可能会诱发梁端伸缩缝的病害，这不仅会对桥上行车的舒适性产生较大的影响，也会直接影响桥梁服役寿命与结构安全。因此，大跨桥梁多采用在塔梁交界处设置液体粘滞阻尼器的方法进行纵向减振，减小纵向位移极值与纵向累积位移。然而，设置液体粘滞阻尼器后，塔底纵向剪力与塔底纵向弯矩随着阻尼器参数的变化而发生较大的变化，对塔底的受力状态、安全性和可靠性有较大的影响。

液体粘滞阻尼器的设计参数包括阻尼系数C和速度指数α。通过计算和分析不同阻尼器参数对各荷载工况下加劲梁位移和塔底纵向弯矩的影响规律可知：加劲梁纵向位移极值与纵向累积位移均随着速度指数α的减小而减小，因此速度指数α宜取小一些，但过小的速度指数α对阻尼器的加工制造提出了考验，同时提高了制造成本，一般在实际工程中取为0.3～0.5。此外，加劲梁纵向位移极值与纵向累积位移均随着阻尼系数C的增大而减小，但过大的阻尼系数C会导致塔底纵向弯矩增大，所以阻尼系数C也不宜过大。因此，需对液体粘滞阻尼器的设计参数进行合理优化，以达到降低加劲梁纵向振动响应、优化塔底的受力状态和降低该阻尼器制造成本的目的。

多工况多目标下液体粘滞阻尼器的参数优化方法主要包括两个方面：多工况下加劲梁位移和内力的响应面拟合与评价、多目标下阻尼器最优参数的计算。目前尚未公开液体粘滞阻尼器参数优化方法的相关方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多工况多目标下液体粘滞阻尼器参数优化方法，降低加劲梁纵向振动响应、优化塔底的受力状态和降低液体粘滞阻尼器的制造成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多工况多目标下液体粘滞阻尼器参数优化方法，包括以下步骤：

步骤1：采用响应面法对目标工况下的不同阻尼器参数时位移指标或内力指标对应的值进行非线性曲线拟合，一个目标工况对应一个响应面函数；

步骤2：用单点最大相对误差ME与决定系数R²评价响应面的拟合效果；若响应面精度不满足要求，则需要对目标工况的数据重新进行非线性曲线拟合，直至精度满足要求；

式中：k为由试验设计确定的参数分组数；y_i为第i组参数对应的实际响应值；为第i组参数对应的响应面模型计算值；为所有k组参数实际响应的平均值；当ME趋近于0，R²趋近于1时，表明响应面的拟合精度高；

步骤3：通过极值线性模式对各个响应面函数进行无量纲化处理，极值线性模式的转换规则如下：

式中：A_n为新数据，位于[0,1]之间；A₀为原数据；max为所有数据中的最大值；min为所有数据中的最小值；