流变阻 尼器需要全力控制位移d减小，即主梁115、主梁n16与桥墩17的搭接长度或主梁115与主梁 n16之间的间距处于有落梁或碰撞危险的状态。
[0058]其中，d为主梁115搭接长度cU、主梁n16搭接长度d2、主梁115与主梁n16距离d3中 的任意一个，相应的，du为地震作用下主梁115允许的搭接长度最小值dm、地震作用下主梁 115允许的搭接长度最小值du2或地震作用下主梁115和主梁n16允许间距的最小值du3中相 应的变量;dy为地震作用下主梁115搭接长度不需要控制的最小值dyi、地震作用下主梁115 搭接长度不需要控制的最小值dy2或地震作用下主梁115和主梁II16间距不需控制的最小 值dy3中相应的变量。
[0059]然后，PLC智能控制系统13根据主梁115与桥墩17、主梁II16与桥墩17的搭接状态、 主梁115与主梁II15之间的间距状态和搭接状态变化趋势，分别调节位于主梁115与桥墩 17、主梁II16与桥墩17之间的磁流变阻尼器II和磁流变阻尼器117的输入电压，控制主梁I 15和主梁II16相对于桥墩的移动，实现减隔震半主动控制，并达到防落梁和防碰撞的目的。 以图2所示磁流变阻尼器与桥墩和主梁之间的相对连接关系，各状态的控制策略如下所示：
[0060]①自由区域为de(dy，+m)段。此阶段磁流变阻尼器提供最小限度的位移控制，即 控制电压值U取最小值仏^此阶段刚度较小，能最大限度发挥隔震效果。
[0061]②控制区域为de(du，dy]段。当sign(Fi) 2 0或sign(F2) 2 0时，d有减小趋势，危险 概率增加，控制电压值U取最小值1^与最大值Umax之间的某值；当sign^XO或sign(F2)< 〇时，d有增大趋势，结构趋于安全，控制电压值U取最小值Umin;此阶段可以同时发挥阻尼耗 能的减震效果和柔性支承的隔震效果。
[0062] ③危险区域为de(〇，du]段。当sign(Fi) 2 0或sign(F2) 2 0时，d有减小趋势，危险 概率增加，控制电压值U取最大值Umax;当sign^XO或sign(F2)<0时，d有增大趋势，结构 趋于安全，控制电压值U取最小值Umin。
[0063]在控制区域和危险区域，相同的位移值d因为具有不同的趋势而具有不同的输入 电压，结构具有偏向于安全的"磁吸效应"。将位移d划分为三个区域，当然可以引入更多的 变量划分更多的区域，并且磁流变阻尼器的输入电压控制策略还可以有其它形式。
[0064]另外，如图2所示的主梁与桥墩之间连接的磁流变阻尼器承受压力，S卩sign(F)<0 时，主梁与桥墩的搭接长度有增大趋势，主梁间的距离有减小趋势，承受拉力，即sign(F) 2 〇时，主梁与桥墩的搭接长度有减小趋势，主梁间的距离有增大趋势。改变磁流变阻尼器与 桥墩和主梁之间的相对连接关系，可能出现这种情况:磁流变承受压力，即sign(F)<0时， 主梁与桥墩的搭接长度有减小趋势，主梁间的距离有增大趋势，承受拉力，即sign(F) 2 0 时，主梁与桥墩的搭接长度有增大趋势，主梁间的距离有减小趋势。
[0065]另外，需要指出，本实用新型中的F指的是^或内，主梁指的是主梁115或主梁II16。
[0066] 本实用新型的有益效果在于:本实用新型分别利用位于主梁I与桥墩、主梁n与桥 墩之间的位移传感器I和位移传感器n采集相对位移信号，并通过磁流变阻尼器I和磁流变 阻尼器n采集力信号，传输至PLC智能控制系统;PLC智能控制系统将位移信号转换为搭接 长度信号，并结合力信号实时分析判断主梁I与桥墩、主梁n与桥墩的搭接状态、主梁I与主 梁n之间的间距状态和搭接长度变化趋势;plc智能控制系统根据主梁I与桥墩、主梁n与 桥墩的搭接状态、主梁I与主梁n之间的间距状态和搭接状态变化趋势，分别调节位于主梁 I与桥墩、主梁n与桥墩之间的磁流变阻尼器I和磁流变阻尼器n的输入电压，控制主梁I和 主梁n相对于桥墩的移动。本实用新型实现了桥梁减隔震的半主动控制，通过实时采集主 梁和桥墩的状态和运动趋势，通过plc智能控制系统实时控制磁流变阻尼器的阻尼力，达到 减隔震的效果。
[0067] 本实用新型提供的减隔震结构既能防止落梁和相邻跨主梁间碰撞灾害的发生，又 能充分发挥减隔震设计的优势，能够较为全面地提高桥梁结构低于地震风险的能力。
[0068]显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所做的举例，并 非对本实用新型的实施方式的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基 础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡属 于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范 围之列。
【主权项】
1. 一种具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结构，其特征在于:包括分别位于主梁1(15) 与桥墩（17)之间的连接系统I、位于主梁Π (16)与桥墩（17)之间的连接系统Π 、PLC智能控 制系统（13)和电源（14)，所述连接系统I包括连接主梁1(15)与桥墩（17)的磁流变阻尼器I (1)、测量主梁1(15)与桥墩（17)相对位移的位移传感器1(4)和位于主梁1(15)与桥墩（17) 之间的支座1(6);所述连接系统Π 包括连接主梁Π (16)与桥墩（17)的磁流变阻尼器Π (7)、 测量主梁Π (16)与桥墩（17)相对位移的位移传感器Π (10)和位于主梁Π (16)与桥墩（17) 之间的支座Π (12);所述磁流变阻尼器1(1)和所述磁流变阻尼器Π (7)分别通过传输通道I (3)和传输通道ΙΠ (9)与PLC智能控制系统（13)连接，所述位移传感器I (4)和位移传感器Π (10)分别通过传输通道Π (5)和传输通道IV(ll)将相对位移信号传输至PLC智能控制系统 (13) ;PLC智能控制系统（13)经过分析计算，分别向位移传感器1(4)和位移传感器Π (10)输 入工作电压，并分别向磁流变阻尼器1(1)和磁流变阻尼器Π (7)输入控制电压;所述电源 (14) 与PLC智能控制系统（13)连接。2. 根据权利要求1所述的具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结构，其特征在于:还包括 力传感器1(2)和力传感器Π (8)，所述力传感器1(2)和力传感器Π (8)分别位于磁流变阻尼 器1(1)和磁流变阻尼器Π (7)的端部，所述力传感器1(2)和力传感器Π (8)分别将实时采集 的力信号传输至PLC智能控制系统（13)。3. 根据权利要求1或2所述的具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结构，其特征在于:所 述磁流变阻尼器1(1)的一端与主梁1(15)的底端相连，另一端与桥墩（17)的顺桥向侧壁相 连，磁流变阻尼器Π (7)的一端与主梁Π (16)的底端相连，另一端与桥墩(17)的顺桥向侧壁 相连。4. 根据权利要求1或2所述的具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结构，其特征在于:所 述支座1(6)和支座Π (12)为常规支座或减隔震支座。5. 根据权利要求1或2所述的具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结构，其特征在于:所 述位移传感器1(4)和位移传感器Π (10)采用拉线式位移传感器或红外位移传感器。6. 根据权利要求2所述的具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结构，其特征在于:所述力 传感器1(2)与磁流变阻尼器1(1)串联连接，所述力传感器Π (8)与磁流变阻尼器Π (7)串联 连接，所述力传感器1(2)和力传感器Π (8)分别通过传输通道1(3)传输通道ΙΠ (9)与PLC智 能控制系统（13)连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结构，属于桥梁的减隔震技术领域，本实用新型包括连接系统Ⅰ、连接系统Ⅱ、PLC智能控制系统和电源，连接系统Ⅰ包括磁流变阻尼器Ⅰ、位移传感器Ⅰ和支座Ⅰ；连接系统Ⅱ包括磁流变阻尼器Ⅱ、位移传感器Ⅱ和支座Ⅱ；磁流变阻尼器Ⅰ和磁流变阻尼器Ⅱ分别与PLC智能控制系统连接，位移传感器Ⅰ和位移传感器Ⅱ分别将相对位移信号传输至PLC智能控制系统；PLC智能控制系统经过分析计算，分别向位移传感器Ⅰ和位移传感器Ⅱ输入工作电压，并分别向磁流变阻尼器Ⅰ和磁流变阻尼器Ⅱ输入控制电压；电源与PLC智能控制系统连接。本实用新型能够较为全面地提高桥梁结构抵御地震风险的能力。
【IPC分类】E01D19/00
【公开号】CN205369004
【申请号】CN201620097786
【发明人】郭进, 陈伟, 杜彦良, 王冠
【申请人】石家庄铁道大学
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月29日