基于可調姿態氣動翼板的大跨度懸索橋顫振主動抑振方法

摘要：針對傳統被動氣動措施難以滿足超大跨度懸索橋顫振設防需求的問題,提出一種基于可調姿態氣動翼板的顫振主動抑振方法。該方法首先基于Roger顫振自激力時域模型建立主梁-翼板動力系統的狀態空間表達,并通過系統重構優化使該表達能更加合理、有效地反應翼板姿態調節機制。此后通過引入基于主梁-翼板系統振幅控制權重的線性二次型指標,建立從橋梁振動狀態監測到翼板姿態控制的顫振穩定性實時調節方法。為驗證該方法的有效性和魯棒性,研發針對橋梁節段模型風洞試驗的反饋控制系統。研究發現,作用于兩側翼板上的反相氣動升力在翼板間距的放大作用下形成的力偶是顫振控制力的主要成分,當迎風側翼板振動相位滯后于主梁扭轉振動約90°、背風側翼板振動相位超前于主梁扭轉振動約90°時有最優抑振效果;調節主梁控制權重至翼板控制權重的2倍時,可以提高顫振臨界風速33%。