随着钢箱梁的广泛应用，加劲板的力学行为受到越来越多的关注，既有的研究工作均集中于静力及屈曲方面，由于钢箱梁加劲板承受各种动荷载作用，对其动力行为的研究更具有现实意义。本项目从理论和试验两个方面对其动力学特性进行研究，主要研究内容及成果如下：第一，运用组合板梁单元法分析钢箱梁梯形肋加劲板，并构建了模拟桥面铺装层的8节点实体板单元，运用这两种单元分析梯形肋加劲板与桥面铺装的力学特性，不仅能满足计算精度的要求，同时亦减少了单元划分的数量，从而提高了计算效率，值得在工程中推广；第二，运用能量原理分析钢箱梁加劲板的线性局部振动，该方法较之于等效正交异性板法具有更广的适用性，尤其是计算高阶频率；第三，对加劲板线性振动进行参数分析，重点讨论初始几何缺陷及焊接残余应力对其动力性能的影响，结果表明初始几何缺陷在局部线性振动中的影响较小，实际应用中可以不予考虑，而焊接残余应力的影响则比较明显，不能忽略；第四，通过对加劲板单模态非线性振动的参数分析，得到了参数变化对非线性频率影响规律；第五，通过对加劲板双模态非线性振动的参数分析，得到了结构参数对加劲板幅频特性及振幅-激励特性的影响关系，同时亦分析了初始几何缺陷对加劲板非线性动力特性的影响；第六，通过加劲板振动的模型试验及现场试验进一步验证了理论及数值分析的准确性，同时亦归纳出部分振动特性。 本项目结合理论推导、数值模拟及试验分析，系统地研究了钢箱梁加劲板的线性及非线性振动特性，得到了大量的具有工程应用价值的实用性成果，可以为钢箱梁加劲板的动力设计及振动控制提供依据。

随着钢箱梁的广泛应用，加劲板的力学行为受到越来越多的关注，本项目从理论和试验两个方面对其动力学特性进行研究：第一，考虑加劲板的初始几何缺陷与焊接残余应力，运用能量原理建立加劲板的线性与非线性振动微分方程；第二，对于线性自由振动，讨论加劲板的初始几何缺陷、焊接残余应力、阻尼、几何参数的变化对自振频率和振型的影响；第三，分别考虑加劲板的1:2与1:3内共振情况，运用同伦分析法研究求解加劲板分别在非共振激励、主共振激励与参数激励作用下的非线性振动，并对板与肋之间的应力变化规律进行分析；第四，制作一定数量的加劲板模型，考虑四边简支与四边固定两种典型的边界条件，分析加劲板的自由振动以及分别在横向谐波激励、面内谐波激励作用下的受迫振动特性。.本项目结合理论推导、数值模拟及模型试验，系统地研究了钢箱梁加劲板的动力行为，以期准确地预测加劲板结构的动力特性，从而为钢箱梁加劲板的设计及振动控制提供依据。

针对大跨度桥梁中广泛应用的钢箱梁加劲板，从理论和试验两个方面研究加劲板的动力行为。首先，将钢箱梁加劲板视为双向加劲板，纵向加劲肋与横隔板均按质量与刚度进行等效，加劲肋视为梁单元，母板按经典薄板理论考虑，分别采用弹性理论与能量原理建立加劲板的动力平衡方程。研究加劲板在弹性支承以及移动边界等复杂边界条件下的线性与非线性振动，讨论加劲板的固有频率、振型等线性特征以及内共振、动力稳定性等非线性特征，同时结合静态疲劳理论研究钢箱梁加劲板的振动疲劳特性。其次，考虑阻尼系数，运用数值方法分析加劲板在各种边界条件与激励作用下的非线性振动。最后，制作一定数量的加劲板模型，考虑简支、固定、弹性支承等几类边界条件，研究加劲板在周期激励作用下的动力特性，进一步对理论与数值方法的结果进行验证，从而为预测加劲板的动力特性同振动控制提供依据。

土木工程结构在强震作用下将不可避免地进入塑性阶段，从而表现出非线性行为，因此研究结构非线性振动识别与控制具有重要的理论和实际意义。本项目针对结构中已知非线性程度及非线性类型的不同，设计合适的结构非线性振动识别及控制算法，并分别基于旋转阻尼器和磁流变弹性体建立具有可重复性的结构非线性振动试验模型。具体为：1）当已知较多非线性模型信息时，采用常参数结构非线性振动模型，设计以鲁棒控制方案为主的控制算法；当已知较少非线性模型信息时，采用时变参数结构非线性振动模型，设计以自适应制方案为主的控制算法；2）利用磁流变或粘滞旋转阻尼器建立具有可重复性的结构非线性振动试验模型，并通过调整输入到磁流变旋转阻尼器中的电压信号实现不同的非线性行为；3）利用磁流变弹性体设计变刚度柱，并建立可以实现不同刚度非线性的结构非线性振动试验模型；4）在试验模型上验证前面提出的结构非线性振动识别与控制算法的合理性。

土木工程结构的振动控制研究和应用已有近 50 年的历史，基于线性结构的主动控制理论已经基本成熟，在土木工程领域也得到了广泛的应用。但是由于结构形式越来越复杂，即使采用结构振动控制系统，在强地震作用下将结构完全控制在线性阶段也是不现实的。因此研究结构非线性振动控制以及识别等问题具有重要的理论和实际意义。结构非线性振动试验容易造成结构损伤甚至破坏，不具有可重复性，因此研究可以重复使用的结构非线性试验模型对于所提出理论和算法的验证也是非常重要的。本项目基于以上的问题，根据不同情况研究了结构非线性振动识别与控制算法，同时设计了结构非线性振动试验模型。具体为：1. 针对常参数简单非线性模型采用小波分析与神经网络预测进行了结构非线性振动参数识别；考虑时变参数的影响，针对滞回非线性模型采用无迹卡尔曼滤波进行参数识别，同时利用估计量来计算滞回变量，提高了识别精度；针对磁流变弹性体材料，采用广义Maxwell模型以及分数阶模型进行了建模及参数识别。2. 针对简单非线性模型，采用滑模控制算法以及反馈线性化控制算法进行了控制设计，同时在控制算法设计中对于荷载进行了识别；针对复杂非线性模型，结合前面的识别算法给出控制所用参数，采用模型参考自适应控制算法进行了结构非线性振动控制；针对采用旋转激励的结构非线性模型，采用同胚变换及反馈线性化算法完成了结构非线性振动控制。3. 基于粘滞旋转阻尼器建立了结构非线性振动试验模型，通过调节粘滞阻尼器的阻尼系数可以实现不同的非线性行为；基于磁流变弹性体建立了结构非线性试验模型，通过调节施加在磁流变弹性体上的磁场可以实现不同的非线性行为；基于旋转激励作动器建立了考虑作动器非线性的结构非线性试验模型；基于主动电机建立了基于状态反馈的结构非线性振动试验模型，可以重复的实现给定的线性及非线性行为。在以上建立的结构非线性模型中，对于所提到的识别和控制算法进行了验证。 2100433B