斜拉桥拉索阻尼器的选型评价
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摘要
斜拉索作为斜拉桥的主要承重构件,他的振动问题已经引起了广泛关注。给斜拉索安装阻尼器是最为常见的一种拉索制振措施。斜拉索选用阻尼器时除了要考虑减振效果外,往往还要考虑经济、时间、景观、养护维修等其他因素。但迄今为止,国内外对斜拉索阻尼器的研究多集中在阻尼器减振性能方面,对其他影响因素的研究则很少。如何选择合适的阻尼器类型面临无据可依的现状。对受相互关联的多因素影响的阻尼器进行全面、客观的评价,得到阻尼器在各指标下的优劣排序,为斜拉索选择阻尼器提供参考,是一个有重要理论意义和亟待解决的工程问题。
本文的主要工作和成果如下：
(1)通过试验、文献查找、电话、信函、实地调查等方法系统总结了阻尼器减振机理、设计方法、试验研究以及实桥应用情况,提炼出影响阻尼器选型的各种评价因素。结合阻尼器应用市场的需求,首次提出通过对阻尼器综合评价来对阻尼器选型的思想。
(2)根据提炼出的影响阻尼器选型的评价因素,初步拟定阻尼器选型评价的指标体系,采用主成分分析法和模糊优先排序法对初步拟定的指标体系进行筛选。建立了斜拉索阻尼器选型评价的指标,作为各阻尼器评比的平台。
(3)通过指标权重确定方法研究,结合阻尼器评价指标的特点,把专家咨询法和层次分析法首次应用到斜拉索阻尼器评价指标的权重确定上。为解决层次分析法计算指标权重数据庞大、耗时费力、人工操作易出错的问题,采用Matlab通用商业软件,编制了阻尼器层次分析法指标权重计算的程序。确定了阻尼器评价指标权重,建立了斜拉索阻尼器评价体系。
(4)通过评价方法研究,结合阻尼器评价目的和评价指标的特点,提出四种基于不同理论基础的斜拉索阻尼器评价的方法：整体评价、分项打分加权评价、模糊综合评价、层次分析与模糊综合组合评价。基于专家意见征集,对目前应用于斜拉桥的斜拉索阻尼器进行了多方法选型评价,采用序号和理论和众数理论对多种评价方法所得评分排序进行处理,给出阻尼器选型的优劣排序。阻尼器多指标综合评价给出了可靠、经济、时间、景观、养护维修等指标下阻尼器的评分排序。根据评价结果对宁波象山港公路大桥斜拉索阻尼器类型选择给出了建议。
With the development of economy and society, dampers are used as a common measure for vibration reduction of long-span cable stayed bridge. Factors, that people care about who want to use damper, are not only performance, but also economy, time, beauty and maintenance. But so far, studies on inclined-cables are focused on performance of dampers at home or abroad, other factors that impact on the application of dampers are relatively backward. The companies who want to use dampers are facing the difficulty that there is no basis to tell you how to install the right damper that suits for your needs. It is an urgent engineering problem to give comprehensive and objective evaluations to dampers, which have many influent factors and connect with each other, arrange the quality of dampers under all indexes and provide a reference to the bridge which needs to install dampers for inclined-cables.
The followings are main works and achievements of this paper:
(1) Through test,literature search, telephone, mail, on-the-spot investigation and so on, we systematically summarized the vibration damper's mechanism, design method, experimental research and practical application situation, extract a variety of factors that affect the damper applications. And combining with the damper market demand, we firstly submit the concept of comprehensive evaluation for damper choice.
(2) According to the extracted factors, we preparatory set the damper evaluation index system for type choice, and then, we filter the evaluation index system by principal component analysis and fuzzy prioritization method. We firstly establish a evaluation index system for type choice of dampers used in inclined-cables, as the damper appraisal platform.
(3) By studying the methods about how to determine the index weight and combining with targets damper characteristics, firstly we use the Delphi and AHP methods on the weight determine of the inclined-cable damper evaluation index. Also, to resolve the problems,which are caused when we use AHP method to calculate the target weights,such as time-consuming, error-prone manual, data collection, a huge issue and so on, we use common commercial software Matlab to compiled AHP weighting procedures. And established a cable-stayed damper evaluation system.
(4) By studying the evaluation method and combining with the purpose of evaluation and characteristics of damper evaluation index, four methods that base on differrent theory are applied to evaluate dampers of inclined-cables:overall evaluation, sub-item scoring weighted evaluation, fuzzy comprehensive evaluation, analytic hierarchy process combinating with fuzzy comprehensive evaluation. Based on large number of suggestions of dampers,we make evaluations on dampers that work in inclined cables at present by four methods.Theory of serial number summation and mode theory aid to syncretize the results of various evaluation methods and get damper evaluation score from high to low. Multi-factor comprehensive evaluation give order by evaluation score under indicator of reliable, economic,Time landscape and maintenance.The evaluation results provide references for Ningbo Xiangshan Port Bridge to select the tipe of dampers used in inclined-cable.
本文的主要工作和成果如下：
(1)通过试验、文献查找、电话、信函、实地调查等方法系统总结了阻尼器减振机理、设计方法、试验研究以及实桥应用情况,提炼出影响阻尼器选型的各种评价因素。结合阻尼器应用市场的需求,首次提出通过对阻尼器综合评价来对阻尼器选型的思想。
(2)根据提炼出的影响阻尼器选型的评价因素,初步拟定阻尼器选型评价的指标体系,采用主成分分析法和模糊优先排序法对初步拟定的指标体系进行筛选。建立了斜拉索阻尼器选型评价的指标,作为各阻尼器评比的平台。
(3)通过指标权重确定方法研究,结合阻尼器评价指标的特点,把专家咨询法和层次分析法首次应用到斜拉索阻尼器评价指标的权重确定上。为解决层次分析法计算指标权重数据庞大、耗时费力、人工操作易出错的问题,采用Matlab通用商业软件,编制了阻尼器层次分析法指标权重计算的程序。确定了阻尼器评价指标权重,建立了斜拉索阻尼器评价体系。
(4)通过评价方法研究,结合阻尼器评价目的和评价指标的特点,提出四种基于不同理论基础的斜拉索阻尼器评价的方法：整体评价、分项打分加权评价、模糊综合评价、层次分析与模糊综合组合评价。基于专家意见征集,对目前应用于斜拉桥的斜拉索阻尼器进行了多方法选型评价,采用序号和理论和众数理论对多种评价方法所得评分排序进行处理,给出阻尼器选型的优劣排序。阻尼器多指标综合评价给出了可靠、经济、时间、景观、养护维修等指标下阻尼器的评分排序。根据评价结果对宁波象山港公路大桥斜拉索阻尼器类型选择给出了建议。
With the development of economy and society, dampers are used as a common measure for vibration reduction of long-span cable stayed bridge. Factors, that people care about who want to use damper, are not only performance, but also economy, time, beauty and maintenance. But so far, studies on inclined-cables are focused on performance of dampers at home or abroad, other factors that impact on the application of dampers are relatively backward. The companies who want to use dampers are facing the difficulty that there is no basis to tell you how to install the right damper that suits for your needs. It is an urgent engineering problem to give comprehensive and objective evaluations to dampers, which have many influent factors and connect with each other, arrange the quality of dampers under all indexes and provide a reference to the bridge which needs to install dampers for inclined-cables.
The followings are main works and achievements of this paper:
(1) Through test,literature search, telephone, mail, on-the-spot investigation and so on, we systematically summarized the vibration damper's mechanism, design method, experimental research and practical application situation, extract a variety of factors that affect the damper applications. And combining with the damper market demand, we firstly submit the concept of comprehensive evaluation for damper choice.
(2) According to the extracted factors, we preparatory set the damper evaluation index system for type choice, and then, we filter the evaluation index system by principal component analysis and fuzzy prioritization method. We firstly establish a evaluation index system for type choice of dampers used in inclined-cables, as the damper appraisal platform.
(3) By studying the methods about how to determine the index weight and combining with targets damper characteristics, firstly we use the Delphi and AHP methods on the weight determine of the inclined-cable damper evaluation index. Also, to resolve the problems,which are caused when we use AHP method to calculate the target weights,such as time-consuming, error-prone manual, data collection, a huge issue and so on, we use common commercial software Matlab to compiled AHP weighting procedures. And established a cable-stayed damper evaluation system.
(4) By studying the evaluation method and combining with the purpose of evaluation and characteristics of damper evaluation index, four methods that base on differrent theory are applied to evaluate dampers of inclined-cables:overall evaluation, sub-item scoring weighted evaluation, fuzzy comprehensive evaluation, analytic hierarchy process combinating with fuzzy comprehensive evaluation. Based on large number of suggestions of dampers,we make evaluations on dampers that work in inclined cables at present by four methods.Theory of serial number summation and mode theory aid to syncretize the results of various evaluation methods and get damper evaluation score from high to low. Multi-factor comprehensive evaluation give order by evaluation score under indicator of reliable, economic,Time landscape and maintenance.The evaluation results provide references for Ningbo Xiangshan Port Bridge to select the tipe of dampers used in inclined-cable.
引文
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