提出了抑制水平振动的磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)模型,建立了单自由度结构——MR-TLCD的耦合运动方程。从系统动力方程出发,根据离复位控制策略,确定了MR-TLCD与单自由度结构相互作用过程中的合理阻尼大小。数值计算中,利用谐波叠加法模拟风荷载作用于该系统,并通过调节MR-TLCD的电压进行实时控制。仿真结果说明了在离复位控制策略下,MR-TLCD用于结构风振控制的合理性和有效性,是理想的半主动控制装置。

设计、制作了阻尼力可调范围大、位移不受限制的旋转剪切式MR阻尼器,进行了MR阻尼器力学性能试验,提出了MR阻尼力库仑摩擦阻尼力峰值与输入电流的玻尔兹曼函数关系。分析了MR阻尼力时程,MR阻尼力与位移、速度关系,以及振动频率、幅值和电流对MR阻尼力的影响。对比MR试验值与基于玻尔兹曼函数Bingham模型值的关系,证明了基于玻尔兹曼函数的Bingham模型是合理的。

磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)是由调谐液柱阻尼器(TLCD)和磁流变液阻尼器(MRD)组成的新型半主动控制装置。依据Lagrange方程建立了MR-TLCD与单自由结构耦合运动方程,基于线性二次型经典控制计算出最优主动控制力,采用Bang-Bang、离复位以及限界Hrovat最优控制三种算法来实现半主动控制策略,以Northridge地震动为例在Matlab/Simulink模块下进行了仿真计算。结果表明三种半主动控制策略中离复位控制最优,限界Harvot,Bang-Bang次之,且都优于被动控制效果。相对位移控制效果好于相对加速度,均方根值效果好于峰值效果。但MR-TLCD抑制结构受到此类特征周期地震作用时有放大加速度峰值可能。

加速度的二重积分是位移，因此利用加速度传感器可以测量位移，但加速度信号积分中存在零点校正和边界条件确定的问题。为了准确地将加速度时程积分成对应时刻的位移，提出了一种利用非线性映射能力很强的BP神经网络建立加速度时程与位移时程之间的关系。通过对样本的学习，BP神经网络将这种非线性映射关系以分布并行的方式存储在网络的联结权矩阵中，从而对样本集进行非逻辑归纳。数值仿真结果和实测结果表明，该方法抗噪声污染能力强，收敛速度快，识别精度较高。

基于Bingham力学模型,设计、制作小尺寸旋转剪切式MR阻尼器,通过数字式特斯拉计测量励磁线圈的磁感应强度。设计了阻尼器试验装置,并对此MR阻尼器进行2种激励位移、11种输入电流和4种激励频率共88种工况的力学性能试验,根据MR阻尼力-速度滞回曲线,克服Bingham模型在零速度附近不能说明阻尼力-速度的关系,引入惯性力项方法,提出了改进滞回曲线非线性力学模型。采用智能粒子群算法辨识修正的滞回力学模型参数,通过阻尼器试验数据与修正滞回力学参数值进行对比,证明此滞回模型能很好地描述MR阻尼器强非线性的动力特性。

针对大跨度桁架加劲梁悬索桥气弹模型设计中主梁等效刚度计算问题，以矮寨大桥为实例，建立不同长度空间桁架加劲梁节段模型有限元模型，通过悬臂梁位移法反算得到主梁的等效刚度特性，研究了不同荷载施加方式以及不同梁段长度对等效刚度特性的影响。在此基础上，进一步采用等效弹簧模拟桥塔及边主缆对主跨的约束刚度，简化了边主缆和桥塔，设计了刚性桥塔结合主缆串联等效弹簧的等效单主梁气弹模型，使气弹模型更加充分的反映主跨结构的风振响应。

由于涡激力沿展向并不完全相关,在均匀流条件下基于宽高比为5:1的矩形截面多点弹性支撑气弹模型,开展风洞试验,对气弹模型在高阶模态振动状态下以及静止状态下的涡激力展向相关性进行研究。研究结果表明:气弹模型的各竖弯模态均出现了频率相同的2个涡振区间,第1涡振区间的表观St数为0.22,第2涡振区间的表观St数为0.11;高阶模态振动状态下,不同模态的第1个涡振锁定区间内升力展向相关系数最大值位于涡振幅值最大处,而第2个涡振锁定区间内升力展向相关系数最大为位于涡振锁定区间的上升段而非涡振幅值的最大处,且与节段模型的升力变化规律相似;静止状态下气弹模型的升力展向相关性系数随着风速(雷诺数)的增加而表现出升高的趋势,且随展向间距增加而逐渐趋于0。

以岳阳洞庭湖二桥为工程依托,采用风洞试验方法分别对板桁结合加劲梁成桥状态和施工状态横桥向三分力系数及顺桥向阻力系数随风攻角、风偏角的变化进行了试验研究,比较了不同长度补偿段模型对试验结果的影响,基于试验结果拟合了板桁结合加劲梁成桥状态和施工状态顺桥向阻力系数随风偏角变化表达式.结果表明:进行斜风作用下板桁结合加劲梁顺桥向气动力测试时,当补偿段模型长度约为测力模型长度的30%左右时基本可以满足精度要求;板桁结合加劲梁成桥状态和施工状态顺桥向阻力系数均随风偏角的增加而先增大后减小,当风偏角约为50°~55°时达到最大;板桁结合加劲梁横桥向阻力系数随风偏角的增大而先增大后减小,当风偏角为5°~10°时达到最大,约为风偏角为0°时阻力系数的1.05倍.

针对开槽变截面这一新型桥梁断面,为研究其颤振与涡振性能,以某人行桥为工程背景,制作缩尺比为1/29的全桥气弹模型进行风洞试验。设计电涡流杠杆式和悬臂式TMD,研究其减振效率。研究表明:在0°和±3°风攻角和0°,15°,30°,45°,60°和90°风偏角下,主梁颤振临界风速均大于颤振检验风速(104.4 m/s);设计基准风速范围(0~58.4 m/s)内,在0°和±3°风攻角及0°,15°和30°风偏角下,主梁发生1阶竖弯、1阶扭转及2阶竖弯涡振;与0°风攻角相比,在+3°风攻角下,1阶与2阶竖弯涡振风速锁定区间有延迟,振幅分别减小和增大;布置TMD之后,涡振风速锁定区间几乎不变,振幅最大值对应的风速减小,振幅分别减少46%,47%和77%。

磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)是由调谐液柱阻尼器(TLCD)和磁流变液阻尼器(MRD)组成的新型半主动控制装置。依据Lagrange方程建立MR-TLCD与单自由度结构耦合动力方程,从耗能受力角度详细阐述MR阻尼力、TLCD液体恢复力是阻尼力还是负阻尼力。基于MTALAB/Simulink工具箱,仿真分析单自由度被控结构受风致振动时简单双态控制、离复位控制和两级双态控制三种半主动算法下的减振效果。结果表明提出的两级双态控制算法效果最优,离复位控制次之,简单双态控制远好于被动控制效果。综合考虑MR-TLCD与被控结构组成的动力系统,两级双态控制最趋于稳定。三种控制算法均显示良好控制效果,且结构位移控制效果略好于结构加速度。