流變阻 尼器需要全力控制位移d減小，即主梁115、主梁n16與橋墩17的搭接長度或主梁115與主梁 n16之間的間距處于有落梁或碰撞危險(xiǎn)的狀態(tài)。
[0058]其中，d為主梁115搭接長度cU、主梁n16搭接長度d2、主梁115與主梁n16距離d3中 的任意一個(gè)，相應(yīng)的，du為地震作用下主梁115允許的搭接長度最小值dm、地震作用下主梁 115允許的搭接長度最小值du2或地震作用下主梁115和主梁n16允許間距的最小值du3中相 應(yīng)的變量;dy為地震作用下主梁115搭接長度不需要控制的最小值dyi、地震作用下主梁115 搭接長度不需要控制的最小值dy2或地震作用下主梁115和主梁II16間距不需控制的最小 值dy3中相應(yīng)的變量。
[0059]然后，PLC智能控制系統(tǒng)13根據(jù)主梁115與橋墩17、主梁II16與橋墩17的搭接狀態(tài)、 主梁115與主梁II15之間的間距狀態(tài)和搭接狀態(tài)變化趨勢，分別調(diào)節(jié)位于主梁115與橋墩 17、主梁II16與橋墩17之間的磁流變阻尼器II和磁流變阻尼器117的輸入電壓，控制主梁I 15和主梁II16相對(duì)于橋墩的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減隔震半主動(dòng)控制，并達(dá)到防落梁和防碰撞的目的。 以圖2所示磁流變阻尼器與橋墩和主梁之間的相對(duì)連接關(guān)系，各狀態(tài)的控制策略如下所示：
[0060]①自由區(qū)域?yàn)閐e(dy，+m)段。此階段磁流變阻尼器提供最小限度的位移控制，即 控制電壓值U取最小值仏^此階段剛度較小，能最大限度發(fā)揮隔震效果。
[0061]②控制區(qū)域?yàn)閐e(du，dy]段。當(dāng)sign(Fi) 2 0或sign(F2) 2 0時(shí)，d有減小趨勢，危險(xiǎn) 概率增加，控制電壓值U取最小值1^與最大值Umax之間的某值；當(dāng)sign^XO或sign(F2)< 〇時(shí)，d有增大趨勢，結(jié)構(gòu)趨于安全，控制電壓值U取最小值Umin;此階段可以同時(shí)發(fā)揮阻尼耗 能的減震效果和柔性支承的隔震效果。
[0062] ③危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)閐e(〇，du]段。當(dāng)sign(Fi) 2 0或sign(F2) 2 0時(shí)，d有減小趨勢，危險(xiǎn) 概率增加，控制電壓值U取最大值Umax;當(dāng)sign^XO或sign(F2)<0時(shí)，d有增大趨勢，結(jié)構(gòu) 趨于安全，控制電壓值U取最小值Umin。
[0063]在控制區(qū)域和危險(xiǎn)區(qū)域，相同的位移值d因?yàn)榫哂胁煌内厔荻哂胁煌妮斎?電壓，結(jié)構(gòu)具有偏向于安全的"磁吸效應(yīng)"。將位移d劃分為三個(gè)區(qū)域，當(dāng)然可以引入更多的 變量劃分更多的區(qū)域，并且磁流變阻尼器的輸入電壓控制策略還可以有其它形式。
[0064]另外，如圖2所示的主梁與橋墩之間連接的磁流變阻尼器承受壓力，S卩sign(F)<0 時(shí)，主梁與橋墩的搭接長度有增大趨勢，主梁間的距離有減小趨勢，承受拉力，即sign(F) 2 〇時(shí)，主梁與橋墩的搭接長度有減小趨勢，主梁間的距離有增大趨勢。改變磁流變阻尼器與 橋墩和主梁之間的相對(duì)連接關(guān)系，可能出現(xiàn)這種情況:磁流變承受壓力，即sign(F)<0時(shí)， 主梁與橋墩的搭接長度有減小趨勢，主梁間的距離有增大趨勢，承受拉力，即sign(F) 2 0 時(shí)，主梁與橋墩的搭接長度有增大趨勢，主梁間的距離有減小趨勢。
[0065]另外，需要指出，本實(shí)用新型中的F指的是^或內(nèi)，主梁指的是主梁115或主梁II16。
[0066] 本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型分別利用位于主梁I與橋墩、主梁n與橋 墩之間的位移傳感器I和位移傳感器n采集相對(duì)位移信號(hào)，并通過磁流變阻尼器I和磁流變 阻尼器n采集力信號(hào)，傳輸至PLC智能控制系統(tǒng);PLC智能控制系統(tǒng)將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為搭接 長度信號(hào)，并結(jié)合力信號(hào)實(shí)時(shí)分析判斷主梁I與橋墩、主梁n與橋墩的搭接狀態(tài)、主梁I與主 梁n之間的間距狀態(tài)和搭接長度變化趨勢;plc智能控制系統(tǒng)根據(jù)主梁I與橋墩、主梁n與 橋墩的搭接狀態(tài)、主梁I與主梁n之間的間距狀態(tài)和搭接狀態(tài)變化趨勢，分別調(diào)節(jié)位于主梁 I與橋墩、主梁n與橋墩之間的磁流變阻尼器I和磁流變阻尼器n的輸入電壓，控制主梁I和 主梁n相對(duì)于橋墩的移動(dòng)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了橋梁減隔震的半主動(dòng)控制，通過實(shí)時(shí)采集主 梁和橋墩的狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)趨勢，通過plc智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制磁流變阻尼器的阻尼力，達(dá)到 減隔震的效果。
[0067] 本實(shí)用新型提供的減隔震結(jié)構(gòu)既能防止落梁和相鄰跨主梁間碰撞災(zāi)害的發(fā)生，又 能充分發(fā)揮減隔震設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，能夠較為全面地提高橋梁結(jié)構(gòu)低于地震風(fēng)險(xiǎn)的能力。
[0068]顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所做的舉例，并 非對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基 礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡屬 于本實(shí)用新型的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有防落梁和防碰撞功能的減隔震結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括分別位于主梁1(15) 與橋墩（17)之間的連接系統(tǒng)I、位于主梁Π (16)與橋墩（17)之間的連接系統(tǒng)Π 、PLC智能控 制系統(tǒng)（13)和電源（14)，所述連接系統(tǒng)I包括連接主梁1(15)與橋墩（17)的磁流變阻尼器I (1)、測量主梁1(15)與橋墩（17)相對(duì)位移的位移傳感器1(4)和位于主梁1(15)與橋墩（17) 之間的支座1(6);所述連接系統(tǒng)Π 包括連接主梁Π (16)與橋墩（17)的磁流變阻尼器Π (7)、 測量主梁Π (16)與橋墩（17)相對(duì)位移的位移傳感器Π (10)和位于主梁Π (16)與橋墩（17) 之間的支座Π (12);所述磁流變阻尼器1(1)和所述磁流變阻尼器Π (7)分別通過傳輸通道I (3)和傳輸通道ΙΠ (9)與PLC智能控制系統(tǒng)（13)連接，所述位移傳感器I (4)和位移傳感器Π (10)分別通過傳輸通道Π (5)和傳輸通道IV(ll)將相對(duì)位移信號(hào)傳輸至PLC智能控制系統(tǒng) (13) ;PLC智能控制系統(tǒng)（13)經(jīng)過分析計(jì)算，分別向位移傳感器1(4)和位移傳感器Π (10)輸 入工作電壓，并分別向磁流變阻尼器1(1)和磁流變阻尼器Π (7)輸入控制電壓;所述電源 (14) 與PLC智能控制系統(tǒng)（13)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有防落梁和防碰撞功能的減隔震結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括 力傳感器1(2)和力傳感器Π (8)，所述力傳感器1(2)和力傳感器Π (8)分別位于磁流變阻尼 器1(1)和磁流變阻尼器Π (7)的端部，所述力傳感器1(2)和力傳感器Π (8)分別將實(shí)時(shí)采集 的力信號(hào)傳輸至PLC智能控制系統(tǒng)（13)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有防落梁和防碰撞功能的減隔震結(jié)構(gòu)，其特征在于:所 述磁流變阻尼器1(1)的一端與主梁1(15)的底端相連，另一端與橋墩（17)的順橋向側(cè)壁相 連，磁流變阻尼器Π (7)的一端與主梁Π (16)的底端相連，另一端與橋墩(17)的順橋向側(cè)壁 相連。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有防落梁和防碰撞功能的減隔震結(jié)構(gòu)，其特征在于:所 述支座1(6)和支座Π (12)為常規(guī)支座或減隔震支座。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有防落梁和防碰撞功能的減隔震結(jié)構(gòu)，其特征在于:所 述位移傳感器1(4)和位移傳感器Π (10)采用拉線式位移傳感器或紅外位移傳感器。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有防落梁和防碰撞功能的減隔震結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述力 傳感器1(2)與磁流變阻尼器1(1)串聯(lián)連接，所述力傳感器Π (8)與磁流變阻尼器Π (7)串聯(lián) 連接，所述力傳感器1(2)和力傳感器Π (8)分別通過傳輸通道1(3)傳輸通道ΙΠ (9)與PLC智 能控制系統(tǒng)（13)連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有防落梁和防碰撞功能的減隔震結(jié)構(gòu)，屬于橋梁的減隔震技術(shù)領(lǐng)域，本實(shí)用新型包括連接系統(tǒng)Ⅰ、連接系統(tǒng)Ⅱ、PLC智能控制系統(tǒng)和電源，連接系統(tǒng)Ⅰ包括磁流變阻尼器Ⅰ、位移傳感器Ⅰ和支座Ⅰ；連接系統(tǒng)Ⅱ包括磁流變阻尼器Ⅱ、位移傳感器Ⅱ和支座Ⅱ；磁流變阻尼器Ⅰ和磁流變阻尼器Ⅱ分別與PLC智能控制系統(tǒng)連接，位移傳感器Ⅰ和位移傳感器Ⅱ分別將相對(duì)位移信號(hào)傳輸至PLC智能控制系統(tǒng)；PLC智能控制系統(tǒng)經(jīng)過分析計(jì)算，分別向位移傳感器Ⅰ和位移傳感器Ⅱ輸入工作電壓，并分別向磁流變阻尼器Ⅰ和磁流變阻尼器Ⅱ輸入控制電壓；電源與PLC智能控制系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型能夠較為全面地提高橋梁結(jié)構(gòu)抵御地震風(fēng)險(xiǎn)的能力。
【IPC分類】E01D19/00
【公開號(hào)】CN205369004
【申請?zhí)枴緾N201620097786
【發(fā)明人】郭進(jìn), 陳偉, 杜彥良, 王冠
【申請人】石家莊鐵道大學(xué)
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月29日