1、 廠一強度設計 傳統抗震設計叫 一延性設計 橋梁抗震設計 被動控制 減隔震設計 控制萎薹羹霎三 主動調質阻尼器（） 主動控制 主動聯桿（ ） 主動可調控制 混合控制 圖 橋梁抗震設計與結構控制關系圖 也開始得到重視，它具有主動控制的自適應性，又不需要大的能量，具有響應頻帶較寬 的優良特性。作為智能阻尼裝置之一的磁流變減振驅動裝置，由于出力大、響應速 度快、阻尼力連續順逆可控等一些特性，已在土木工程中得到研究應用，可以期望有廣 闊的應用前景舊。在結構振動的智能阻尼控制設計中，首先要按主動控制算法進行最 優控制力計算。常用的最優控制設計方法包括等現代時域優化控制方法， 也有：。頻域方法等。（：。）

2、控制系統設計的關鍵環節之一是求解黎 卡提方程，在結構力學與最優控制的相互模擬關系基礎上發展的精細積分方法可以精 確高效地求解黎卡提方程，為控制系統設計提供了新的途徑一。這種方法的基礎是結 構力學與最優控制的模擬理論，其更容易為從事結構振動控制的研究者掌握和應用。 大跨度橋梁減隔震設計與結構控制研究現狀 目前在橋梁工程中發展相對成熟、應用廣泛的減隔震技術屬于被動控制技術，它通 過采用減隔震措施（如安裝橡膠支座、滑移支座隔震裝置、阻尼器或其他一些減隔震措 施等）盡可能將結構與地震地面運動分離開，大大減小了傳遞到上部結構的地震和能 量。到目前為止，世界上已有數百座橋梁采用了不同形式的基礎隔震和部分隔

3、震的方 法。值得一提的是希臘大橋，該橋建造在歐洲地震活動的頻發地區， 地基上的地震最大加速度為 ，海峽兩岸正以 年的速度發生著地殼的相對變 化。該橋位的水深為 ，基巖于水面以下 ，必須在砂和粘土層的沖積地基 上建設基礎。選擇了四塔五跨的連續斜拉橋結構，主橋跨徑布置為 × ，全漂浮體系，兩端是簡支。在 直徑的圓形擴大基礎下，有更大范圍 的鋼管樁群來加固地基，兩者之間為礫石墊層，在有地震或位移時可以產生滑動和緩 沖，起了隔震的作用。如果主塔基礎不滑動，那么橋上就會作用很大的地震力，使結構 】 難以抵抗，而現在的處理方法，能消解巨大的地震力，而且也不會發生成為問題的塑性 變形。 目前，在國

4、內外大跨度橋梁抗震設計中，采用較多和較成熟的技術是安裝被動阻尼 器或柔性約束體系來減小地震作用下的反應。 相對于橋梁中廣泛采用的減隔震技術被動調諧減震控制技術提出稍晚。結構被動 調諧減震控制體系是由結構和附加在主結構上的子結構組成。附加的子結構具有質 量、剛度和阻尼，因而可以調整子結構的自振頻率，使其盡量接近主結構的基本頻率或 激振頻率。這樣當主結構受激勵而振動時，子結構就會產生一個與結構振動方向相反 的慣性力作用在主結構上，使主結構的振動反應衰減并受到控制。調諧質量阻尼器 （ ）是被動調諧減震控制中非常重要的減震形式，目前已有許多學者 把應用于大跨度斜拉橋和懸索橋主塔的振動控制研究，結果表明

5、：的效果對 地震地面運動的頻率的依賴性較大，當結構固有頻率接近地面運動主頻率時，能 夠有效地控制結構的振動；但當結構固有頻率遠離地面運動主頻率時，的效果將 大大降低。 由于被動控制的控制效果有限，以及控制精度較差一些的弱點，目前主動控制已成 為一個重要的研究方向。從理論上講主動控制是最為有效的控制方法，主動控制是有 外加能源的控制，具有較高的控制有效性，同時也可以有針對性的將主動控制力施加于 結構的關鍵部位。盡管大跨度橋梁（斜拉橋）的主動控制在世紀年代就已經提 出，但其研究大大落后于對高聳結構的主動控制。目前，全橋模型主動控制地震動力 分析方法的研究還很少，已有的研究大多也局限于單自由度的簡單

6、模型或僅對橋梁的 某一部分（如索、橋面板、橋墩等）單獨進行控制研究。研究主要集中在主動調諧質量 阻尼器（ ）。系統是在的基礎上增加了主動控制 系統而形成的，通過施加主動控制力，克服系統對地震運動頻率特性敏感的缺點， 從而提高減震效果。 近些年來，隨著智能材料（如電流變流體、磁流變流體、形狀記憶合金等）的 出現，半主動控制已成為土木工程界關注的焦點。半主動控制系統綜合了主動控制與 被動控制的優點，既具有被動控制系統的可靠性，又有具有主動控制系統的強適應性， 它不需要大功率的外部能源支持，少許的能量輸入就可以得到與主動控制近似的控制 效果。其響應速度快、結構簡單、阻尼力連續順逆可調，即使地震時外部

7、能源失效，仍可 以充當被動阻尼器，起到被動控制的效果。目前半主動控制技術理論研究和裝置開發 取得了大量的成果，并已經在結構振動控制方面得到了初步應用，不久的將來其必將廣 泛應用于高層和大跨度橋梁結構的振動控制。 大跨度橋梁抗震設計的一些問題及研究方法 （）目前，大跨度橋梁抗震在設防目標和設防標準、地震動輸入、概念設計和構造 措施、減隔震設計以及基于性能的抗震設計方法等方面都還值得進一步深入研究。 （）為了深入了解結構在地震作用下的反應規律及抗震措施的有效性，近些年來 人們一直致力于結構地震反應的試驗研究。地震模擬振動臺能夠很好地再現地震發生 過程和進行人工地震波試驗，是在實驗室中研究結構地震反

8、應、破壞機理的有效工具和 最直接的方法，過去幾十年中，地震模擬振動臺在橋梁、海洋結構、核工程等抗震領域發 揮了巨大作用。目前實驗室試驗低成本性、可控制性和可重復性等優點已日益受到 人們的重視，特別是年洛馬普里埃塔地震和年阪神地震中大量震害使地 震工程界對現有的設計思想、方法進一步反思，也使得實驗室振動臺建設及試驗研究受 到普遍關注。目前對于多點輸入問題的研究，主要局限于理論和數值方法的研究，應通 過橋梁模型的多方案實驗，與理論及數值研究進行分析比較，從而使理論與方法建立在 更為堅實的基礎上，推動這項研究向縱深發展。同時，大跨度橋梁的實際震害經驗很 少，因此更應重視試驗研究。目前，我國重慶交通科

9、研設計院已建成世界上唯一的一個 大型三軸向高性能地震模擬試驗臺陣系統，從而使得大跨度橋梁結構的地震模擬試驗 研究成為可能。 （）大部分地震的強震持續時間只有二三十秒，而對于大跨度橋梁，其基本周期已 達十幾至二十秒，實際上應該考慮地面激勵的非平穩效應。目前，主要通過演變功率譜 模型來反映場地的振幅與頻率的非平穩性，但對于模型的建立、參數統計、響應的處理 等還有大量工作需要進行。此外，相位譜與相位差譜的分布性質也是影響地震動非平 穩性的另一個重要因素，但對于相位譜與相位差譜本質規律的認識還有待于結合地球 物理學和波動學理論對地震動的震源機制、傳播路徑和頻散性的進一步研究。 （）隨著我國公路橋梁抗震設計規范適用范圍的擴大，工程設計與新的理論、方法 的結合將更為密切，很多先進的分析方法是不可能用手工完成的。在微機已經十分普 及的今天，廣大工程設計人員已經有條件，也應該更多地應用這些現代化工具去實現更 為先進可靠的設計理念了。而研究編寫一整套有自主版權、適用于橋梁抗震設計的規 范化程序，則是有必要的。程序的可操作性與可靠性直接影響到工程師對先進技術的 使用。這方面的工作需要力學工作者與工程技術人員緊密配合方能完成。 參考資料 林家浩，張亞輝隨機振動的虛擬激勵法北京：科學出版社， 林家浩，張亞輝，趙巖大跨度結構抗震分析方法及近期進展力