專利名稱：升船機(jī)地震鞭梢效應(yīng)的智能自適應(yīng)減震控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，特別是一種升船機(jī)地震鞭梢效應(yīng)的智能自適應(yīng)減震控制裝置。
背景技術(shù)：
升船機(jī)是水利樞紐工程中重要的通航設(shè)施之一，其主要功能是整體提升過往水利樞紐大壩的輪船。由于輪船(帶水)本身重量大，大壩兩端設(shè)計(jì)的水位高差大，提升高度高，因此，升船機(jī)結(jié)構(gòu)具有體形巨大、作用荷載大和結(jié)構(gòu)形式特殊的特點(diǎn)。升船機(jī)結(jié)構(gòu)一般由四個(gè)巨大的鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)支撐一個(gè)頂部的大跨機(jī)房結(jié)構(gòu)而組成。由于升船機(jī)結(jié)構(gòu)的塔柱要支撐巨大的荷載，因此塔柱的抗側(cè)剛度很大，通常是頂部廠房排架柱的數(shù)百倍。這樣，在塔柱頂部鋼筋混凝土平臺處就會產(chǎn)生側(cè)移剛度的突變。這種巨大的剛度突變會引起升船機(jī)頂部廠房強(qiáng)烈的地震鞭梢效應(yīng)，使得升船機(jī)頂部廠房地震反應(yīng)的控制成為升船機(jī)抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題之一。由于使用功能上的要求，不允許在廠房排架方向設(shè)置支撐或者耗能構(gòu)件，采用常規(guī)的結(jié)構(gòu)振動控制方法難以較好地解決升船機(jī)頂部廠房的鞭梢效應(yīng)。
隨著智能材料(如形狀記憶合金、電/磁流變液、壓電材料、磁致伸縮材料等)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，國際上正在將智能結(jié)構(gòu)的概念引入到結(jié)構(gòu)工程的防災(zāi)減災(zāi)，提出了智能防災(zāi)和減災(zāi)的概念，改變了傳統(tǒng)的用承重結(jié)構(gòu)本身直接抵御自然災(zāi)害作用的思路，建立智能自適應(yīng)減災(zāi)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的概念。當(dāng)突發(fā)自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，它能自動應(yīng)對突發(fā)自然災(zāi)害的作用，自適應(yīng)地調(diào)整結(jié)構(gòu)的參數(shù)，減小結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，避免建筑結(jié)構(gòu)的破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能自動應(yīng)對突發(fā)自然災(zāi)害的作用，自適應(yīng)地調(diào)整結(jié)構(gòu)的參數(shù)，減小結(jié)構(gòu)響應(yīng)的升船機(jī)地震鞭梢效應(yīng)的智能自適應(yīng)減震控制裝置，以克服上述的不足。
為了解決升船機(jī)頂部廠房存在的劇烈的地震鞭梢效應(yīng)，本發(fā)明包括頂層廠房柱、圈梁和屋蓋，圈梁設(shè)置在頂層廠房柱頂上，其特點(diǎn)是一個(gè)滑動支座座固定在圈梁上，一個(gè)滑動支座體固定在屋蓋上，其中滑動支座體放置在滑動支座座上，滑動支座體可以在滑動支座座水平方向上滑動；有一個(gè)具有有限剛度的側(cè)向限位裝置的兩端分別與滑動支座座和滑動支座體相連接；有一個(gè)MR阻尼器通過一個(gè)支架與升船機(jī)頂部廠房柱頂?shù)娜α合噙B，通過另一個(gè)支架與升船機(jī)頂部廠房屋蓋相連；有傳感器分別放置在升船機(jī)頂部廠房柱頂和屋蓋上，傳感器的輸出與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)的輸出與MR阻尼器專用電源相連接，MR阻尼器專用電源的輸出與MR阻尼器相連接。
本發(fā)明不占用升船機(jī)頂部廠房的空間，不改變升船機(jī)頂部廠房的基本結(jié)構(gòu)性質(zhì)，同時(shí)能有效減少地震作用下升船機(jī)頂部廠房的劇烈的地震鞭梢效應(yīng)。


附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意原理圖。
圖中1-滑動支座座、2-滑動支座體、3-具有有限剛度的側(cè)向限位裝置、4-MR阻尼器，5-支架1、6-支架2、7-傳感器，8-控制計(jì)算機(jī)、9-MR阻尼器專用電源、10-圈梁、11-頂層廠房柱、12-屋蓋。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
在附圖中，本發(fā)明滑動支座座1安裝在升船機(jī)頂部廠房柱11頂?shù)娜α?0上，滑動支座體2安裝在升船機(jī)頂部廠房屋蓋12上，滑動支座體2放置在滑動支座座1上，并可在水平方向上滑動；具有有限剛度的側(cè)向限位裝置3的一端與滑動支座座1相連，另一端則與滑動支座體2相連；MR阻尼器4通過支架5與升船機(jī)頂部廠房柱11頂?shù)娜α?0相連，通過另一個(gè)支架6與升船機(jī)頂部廠房屋蓋12相連；傳感器7分別放置在升船機(jī)頂部廠房柱11頂和屋蓋12上，并與計(jì)算機(jī)8相連；計(jì)算機(jī)8與MR阻尼器專用電源9相連，MR阻尼器專用電源9則與MR阻尼器4連接在一起。
本發(fā)明中的MR阻尼器4和滑動支座座1、滑動支座體2組成為并聯(lián)系統(tǒng)，頂部廠房的屋蓋12重量由滑動支座座1和滑動支座體2承擔(dān)。通過設(shè)置滑動支座座1和滑動支座體2可改變頂部廠房的動力特性，將地震輸入的大部分能量過濾掉，從而減小屋蓋12質(zhì)量對頂部廠房柱11的地震作用；具有有限剛度的側(cè)向限位裝置3將屋蓋的滑動位移限制在允許的范圍內(nèi)，能有效地防止屋蓋12從柱11頂脫落；MR阻尼器4可改善被動隔震裝置的性能，在保證隔震效果的前提下，能有效減小隔震層的層間側(cè)移，避免隔震系統(tǒng)因過大的水平層間側(cè)移而產(chǎn)生失效破壞。傳感器7采集地震干擾下升船機(jī)結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，并將采集信號輸入到控制計(jì)算機(jī)8；計(jì)算機(jī)8根據(jù)采集到的信號，按照事先設(shè)計(jì)好的軟件控制策略產(chǎn)生控制信號；MR阻尼器專用電源9根據(jù)控制信號改變電壓，調(diào)節(jié)MR阻尼器4的磁場，從而產(chǎn)生新的控制力作用到升船機(jī)結(jié)構(gòu)中。
本發(fā)明的計(jì)算機(jī)8中軟件的核心是控制算法，它是升船機(jī)的智能自適應(yīng)減震控制裝置能否取得良好的減振效果的關(guān)鍵問題之一。在控制策略上采用基于逆模式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊智能半主動控制算法。該算法采用逆模式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模擬MR阻尼器的逆向模型，從而通過逆模式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到連續(xù)的控制電流，實(shí)現(xiàn)阻尼力的連續(xù)可調(diào)；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合模糊智能控制策略，產(chǎn)生連續(xù)的控制信號，從而實(shí)現(xiàn)阻尼器的連續(xù)可調(diào)。模糊智能控制屬于智能控制理論，方法本身并不依賴于結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，而且，神經(jīng)網(wǎng)路具有很好的泛化能力，對于非訓(xùn)練樣本也可得到滿意的結(jié)果，因此，基于逆模式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊智能半主動控制算法具有較好的魯棒性，適合于在實(shí)際工程中應(yīng)用。
本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種升船機(jī)地震鞭梢效應(yīng)的智能自適應(yīng)減震控制系統(tǒng)，包括頂層廠房柱(11)、圈梁(10)和屋蓋(12)，圈梁(10)設(shè)置在頂層廠房柱(11)頂上，其特征在于一個(gè)滑動支座座(1)固定在圈梁(10)上，一個(gè)滑動支座體(2)固定在屋蓋(12)上，其中滑動支座體(2)放置在滑動支座座(1)上，滑動支座體(2)可以在滑動支座座(1)水平方向上滑動。
2.如權(quán)利要求1所述的升船機(jī)地震鞭梢效應(yīng)的智能自適應(yīng)減震控制系統(tǒng)，其特征在于有一個(gè)具有有限剛度的側(cè)向限位裝置(3)的兩端分別與滑動支座座(1)和滑動支座體(2)相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的升船機(jī)地震鞭梢效應(yīng)的智能自適應(yīng)減震控制系統(tǒng)，其特征在于有一個(gè)MR阻尼器(4)通過一個(gè)支架(5)與升船機(jī)頂部廠房柱(11)頂?shù)娜α?10)相連，通過另一個(gè)支架(6)與升船機(jī)頂部廠房屋蓋(12)相連接。
4.如權(quán)利要求1或3所述的升船機(jī)地震鞭梢效應(yīng)的智能自適應(yīng)減震控制系統(tǒng)，其特征在于有傳感器(7)分別放置在升船機(jī)頂部廠房柱(11)頂和屋蓋(12)上，傳感器(7)的輸出與計(jì)算機(jī)(8)相連，計(jì)算機(jī)(8)的控制線輸出與MR阻尼器專用電源(9)相連接，MR阻尼器專用電源(9)的輸出與MR阻尼器(4)相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種升船機(jī)地震鞭梢效應(yīng)的智能自適應(yīng)減震控制裝置，包括滑動支座、具有有限剛度的側(cè)向限位裝置、MR阻尼器、控制MR阻尼器輸出力的裝置，其特點(diǎn)是滑動支座安裝在頂層廠房柱頂與屋蓋之間，改變頂部廠房動力特性；具有有限剛度的側(cè)向限位裝置安裝在滑動支座上，限制屋蓋位移在允許范圍內(nèi)；MR阻尼器和控制MR阻尼器輸出力的裝置可改善隔震裝置性能，進(jìn)一步減小隔震層層間位移。本發(fā)明不占用升船機(jī)頂部廠房的空間，不改變升船機(jī)頂部廠房的基本結(jié)構(gòu)性質(zhì)，同時(shí)能有效減少地震作用下升船機(jī)頂部廠房的劇烈的地震鞭梢效應(yīng)。
文檔編號E04H9/02GK1563599SQ20041001300
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者瞿偉廉, 張清杰, 周強(qiáng), 官建國, 陳靜, 魏文暉, 涂建維, 呂明云 申請人:武漢理工大學(xué)