بررسی عملکرد میراگرهای نیمه فعال و نقش حسگرها در کاهش ارتعاشات پل های بزرگراهی

پل های بزرگراهی به عنوان یکی از مهم ترین شریان های ارتباطی، از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند، به این مفهوم که پس از وقوع زلزله باید همچنان به کاربری خود ادامه دهند. از اینرو کنترل این پل ها در مقابل زلزله بسیار ضروری است. تحت زلزله های قوی، پل های بزرگراهی، تغییرات غیرخطی شدیدی که ناشی از تغییر شکل غیر ارتجاعی در مفاصل پلاستیک پایه ها و محل تلاقی عرشه های مجاورند را متحمل می شوند. کنترل نیمه فعال روشی موثر در کاهش بازتاب سازه ها بدون نیاز به منبع عظیم انرژی است، بدین صورت که وسیله کنترل کننده با صرف مقادیر ناچیزی از انرژی، مشخصات فیزیکی خود را به نحوی تغییر می دهد که بیشترین میزان انرژی را از زلزله جذب کرده و مانع از جذب این انرژی توسط المان های سازه ای و در نتیجه خرابی و خسارت گردد. از سوی دیگرحسگرها نقشی کلیدی در جمع آوری اطلاعات لازم جهت تجزیه و تحلیل آنها در هسته کنترل ایفا می کنند. بدین جهت عملکرد و محل نصب آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در تحقیق پیش رو عملکرد میراگرهای نیمه فعال و تأثیر محل نصب حسگرها درعملکرد مجموعه کنترل طراحی شده در پل های بزرگراهی مورد بررسی و مطالعه بیشتر قرار گرفته است.سازه مورد بررسی پل بزرگراهی معیار واقع در orange county کالیفرنیای جنوبی است. پل بزرگراهی بتنی دارای شاهتیر باکس پیش تنیده در جاریز بوده و دارای دو دهانه هرکدام به طول 58.5 متر است که عرض دهانه شرقی 12.95 متر و عرض دهانه غربی 15 متر می باشد و بزرگراهی چهارخطه روی پل احداث می گردد. پایه ای که زیر عرشه قرار گرفته از بتن پیش تنیده و با طول 31.4 متر و ارتفاع 6.9 متر روی دو گروه شمع قرار گرفته است. در هر سمت پل و بین دو پایه انتهایی 4 عدد صفحه الاستومریک و 4 دمپر مایع نهاده شده است و هر پایه انتهایی زاویه 33 درجه با افق دارد.در این سازه جهت مستهلک نمودن نیروی زلزله از 16 عدد ابزار کنترل که مابین پایه های انتهایی و عرشه جاسازی می شوند استفاده می شود؛ که این ابزارها در سیستم غیرفعال از نوع میراگر ویسکوز غیرخطی، در سیستم فعال از نوع محرک هیدرولیک ایده آل و در سیستم نیمه فعال میراگر مگنتورئولوژیکال (mr) می باشند. همچنین تعداد 28 حسگر شتاب سنج و مبدل تغییر مکان جهت جمع آوری اطلاعات در هر نقطه و در هر گام زمانی در زلزله های در نظر گرفته شده در پل قرار داده شده اند.الگوریتم کنترل بکار رفته در سیستم نیمه فعال پیشنهادی الگوریتم lqg بوده که خروجی آن نیروی بهینه کنترل می باشد. لذا جهت سازگار نمودن این الگوریتم با میراگر نیمه فعال mr قرار داده شده در مدل ارزیابی، الگوریتم وارون به سیستم الحاق گردید تا با ورودی های نیروی کنترل بهینه، سرعت و جابجایی نقاط نصب میراگرها، ولتاژ بهینه را که همواره عددی مابین صفر و یک است به میراگر نیمه فعال تحویل دهد.