木质变摩擦阻尼器滞回性能的试验研究与理论分析

基于对摩擦阻尼器材料及构造的改进,研制了一种木质变摩擦阻尼器。对9个不同参数的木质变摩擦阻尼器试件进行了低周反复荷载试验,研究了阻尼器的滞回性能,分析了摩擦块的坡度、螺栓预紧力等因素对阻尼器耗能性能的影响。根据木质变摩擦阻尼器的构造特点及工作原理,建立了其力学分析模型,确定了适用于该摩擦阻尼器的滞回规则和相应的滞回模型,并利用试验数据对滞回模型进行了验证。研究结果表明：木质变摩擦阻尼器的输出力在大变形时显著提升,滞回曲线较为饱满,具有分阶段耗能的特点,表现出稳定且良好的耗能性能;木质变摩擦阻尼器的耗能能力与木质摩擦块坡度和螺栓预紧力呈正相关。建立的滞回模型能较准确地反映木质变摩擦阻尼器的工作性能,理论与试验滞回曲线吻合较好。     

往复荷载作用下配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙抗侧力性能研究

为研究配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙的抗侧力性能,首先以4个摩擦型阻尼器研究了阻尼器的静力和动力特性,摩擦型阻尼器由高强螺栓穿过内、外钢板组成,钢板间夹有摩擦材料,包括无石棉有机材料NAO-780和聚四氟乙烯PTFE两种,内钢板设有长圆孔。当阻尼器激发,内、外钢板开始相对滑动耗能,当高强螺栓抵住长圆孔端部,则阻尼器锁定。阻尼器试验结果表明：阻尼器激发力与高强螺栓扭矩成线性正相关。摩擦材料NAO 780在不同加载幅值和频率下摩擦性能稳定。进而,将所研发的摩擦型阻尼器引入钢木混合剪力墙中,通过往复加载试验研究了钢木混合剪力墙的抗侧力性能。试验结果表明：阻尼器激发力越大,试件初始刚度越高,但木剪力墙损伤更严重;阻尼器内钢板长圆孔长度越长,木剪力墙可得到更多保护,但阻尼器锁定推迟,钢框架侧向变形增大。合理设置阻尼器激发力和阻尼器内钢板长圆孔长度可减小钢木混合剪力墙在地震作用下的损伤,使其在大侧移下仍有充足的抗侧能力储备,提高其抗震性能。     

自复位单向摩擦阻尼器梁桥数值#br# 模拟及混合试验

传统梁桥在地震作用下,支座容易产生较大的残余变形。针对这一问题提出将传统梁桥支座替换为聚四氟乙烯滑板支座,并在主梁和盖梁之间安装自复位单向摩擦阻尼器,形成自复位单向摩擦阻尼器梁桥。首先,将有预加力的自复位单向摩擦阻尼器等效为一个无预加力的阻尼器单元和一个无耗能能力的双线性弹簧单元组成的并联体系,采用OpenSees模拟其本构关系。进一步,以一4跨自复位单向摩擦阻尼器连续梁桥为对象,对其进行地震动记录输入下的动力分析,同时,将桥梁1#墩的阻尼器和支座作为试验子结构,其他部分作为数值子结构进行混合试验,考察地震作用下的桥梁位移和内力响应。数值分析和混合试验的结果对比表明：文章对阻尼器的等效处理是合理的且自复位单向摩擦阻尼器梁桥具有良好的隔震和自复位能力。     

空间桁架模型压电摩擦阻尼器半主动优化控制

基于压电材料的逆压电效应,将压电陶瓷驱动器与被动摩擦阻尼器结合,设计了一种新型压电摩擦阻尼器,通过施加电压来改变摩擦片间的滑动摩擦阻尼力,从而实现结构的实时半主动控制。分析了该阻尼器的工作原理和构造方法,推导了相应的阻尼力模型。采用遗传算法对空间桁架模型结构进行了不同数量下压电摩擦阻尼器布置位置的优化研究,并利用基于线性二次型经典最优控制(LQR)算法的半主动控制策略,分析了不同数量压电摩擦阻尼器在随机布置和优化布置下对结构地震反应的控制效果。结果表明,新型压电摩擦阻尼器对空间桁架模型结构的地震反应有较好的抑制效果,采用遗传算法进行阻尼器优化布置后,最大控制效果可达57%,相比随机布置阻尼器时控制效果可提高近8%。     

导管架式海洋平台Pall型摩擦阻尼控制研究

笔者考虑几何非线性,首次提出了适用于海洋平台结构的Pall型摩擦阻尼器的一种新型应用方式,对安装Pall型摩擦阻尼器的不同坡度的等腰梯形框架进行了有限元分析,采用ANSYS程序对该Pall型摩擦阻尼器的滞回特性和力学特性进行了详细的分析.分析结果表明安装Pall型摩擦阻尼器能有效减小动荷载作用下的最大位移,并且大大提高框架的耗能能力,证明了这种新型Pall型摩擦阻尼器与原Pall摩擦阻尼器具有同样的耗能能力.最后,将这种摩擦阻尼器放置在海洋平台结构中,分析了此种摩擦阻尼器在海洋平台结构中的减震效果.     

形状记忆合金-弧面摩擦复合阻尼器设计与分析

提出了一种兼具自复位、变摩擦和高耗能于一体的新型形状记忆合金-弧面摩擦复合阻尼器,该阻尼器由形状记忆合金复位装置和变摩擦耗能装置两部分组成。基于Brinson模型和摩擦学建立了该阻尼器的恢复力模型,并利用Simulink对其力学性能进行了数值模拟。研究结果表明:所建立的恢复力模型能够很好地描述该阻尼器的力学性能;随着位移幅值的增加,阻尼器的耗能能力逐渐增大,加载频率对其耗能能力影响不大,在建筑结构中能够保持稳定的耗能特性,具有一定的工程应用前景。     

具有耗能时序的变摩擦自复位阻尼器滞回性能研究

综合形状记忆合金（shape memory alloy,SMA）材料和摩擦机制的优点,提出了一种具有耗能时序的变摩擦自复位阻尼器（self-centering variable friction damper with energy-dissipation sequences,SVFDES）。首先说明了SVFDES的构造设计及变形模式,开展了SMA棒的循环拉伸试验研究以确定材料的力学参数。之后利用经试验验证的数值模拟方法建立了SVFDES的精细化有限元模型,通过参数分析识别并研究了影响该阻尼器滞回性能的关键参数。最后通过对阻尼器的隔离体进行受力分析,推导了阻尼器滞回行为的理论计算公式。结果表明：（1） SVFDES在往复荷载作用下兼具自复位能力和耗能能力,并且呈现出“变摩擦”、“变刚度”的特征;（2）阻尼器的滞回行为对摩擦副的几何构形、摩擦面的摩擦系数较为敏感,而与SMA元件的预紧力弱相关;（3）理论计算公式和数值模拟的结果较为吻合。     

位移放大型摩擦阻尼器减震结构的抗震性能研究

为了确保在输入位移较小时,阻尼器仍能发挥良好的耗能能力,设计了一种基于齿轮传动的位移放大型摩擦阻尼器。对该阻尼器进行拉压循环力学试验,研究位移幅值对其滞回性能的影响,指出位移放大型摩擦阻尼器的滞回曲线饱满,其输出力是普通摩擦阻尼器的η倍(η是大齿轮与小齿轮直径之比),故耗能能力更强。以一六层规则钢框架结构为算例,计算无控结构、普通摩擦阻尼器减震结构和位移放大型摩擦阻尼器减震结构的地震响应,结果表明：与普通摩擦阻尼器相比,位移放大型摩擦阻尼器可更好地控制结构的层间位移角和顶点位移,但二者对结构基底剪力的控制效果接近。     

Pall型摩擦阻尼器的新型应用方式及其性能研究

首次提出了Pall型摩擦阻尼器适用于不规则框架新型安装方式,按常规将阻尼器放置在框架中心。以等腰梯形框架结构为例,考虑几何非线性对安装Pall型摩擦阻尼器的不同坡度的该框架进行了详细的有限元分析,采用ANSYS程序对该Pall型摩擦阻尼器的滞回特性和力学特性进行了详细的分析。分析结果表明,安装Pall型摩擦阻尼器能有效提高结构的刚度,并且大大提高框架的耗能能力,但这种新型安装方式的Pall型摩擦阻尼器与原Pall摩擦阻尼器的耗能能力有差距,提出了该安装方式的适用范围,在此基础上,提出了适合梯形框架的一种新型安装方式。     

基于高强钢环簧的摩擦耗能自复位消能减震阻尼器受力性能与试验研究

可恢复功能结构是目前地震工程研究的热点,也是未来发展趋势,以可恢复功能结构为背景,提出了基于高强钢环簧摩擦耗能的自复位消能减震阻尼器,分析了阻尼器的工作原理并给出了构造方案。通过低周往复加载试验考察多次序列地震作用下阻尼器的抗震性能。试验结果表明：采用高强钢环簧的自复位消能减震阻尼器变形能力可调节、自复位性能优良;滞回性能稳定,具有良好的抗震可恢复性;环簧锥形摩擦面处理工艺对阻尼器自复位性能与耗能能力会产生一定影响,当摩擦系数增大时,自复位性能有所降低,但耗能能力增大;所提出的阻尼器理论刚度预测公式计算结果与试验结果吻合较好,可为工程设计提供参考。     

摩擦阻尼器支撑刚度对结构耗能特征的影响

根据双板型摩擦阻尼器的结构特点,分析了该摩擦阻尼器的工作特性,建立了使用该摩擦阻尼器的结构动力方程,并从实际结构各层摩擦阻尼器的支撑刚度出发,计算讨论了由摩擦阻尼器支撑刚度与结构层间刚度关系的不同导致的摩擦阻尼器耗能特性的差异,由此得出摩擦阻尼器的支撑刚度与结构层间刚度之间的关系对结构响应的影响,探讨了摩擦阻尼器支撑刚度与结构层间刚度之间的关系对实际结构各层摩擦阻尼器滞回特性和地震时程响应的影响,提出如何改变摩擦阻尼器的支撑刚度以使各层摩擦阻尼器耗能特性最佳的解决方案。     

C型金属阻尼器的试验研究

提出了一种新型的C型金属阻尼辐及其与滑动摩擦相组合的新型支座,其金属阻尼辐采用普通Q345B材料制作,价格低廉.对C型金属阻尼辐和C型阻尼辐与滑动摩擦组合支座分别进行了水平25％设计位移、50％设计位移、100％设计位移下6圈的反复加载试验,并对其进行了120％设计位移下单圈超载位移试验,另对阻尼辐进行了11圈水平疲劳试验.试验结果分析表明,C型阻尼辐及其与滑动摩擦相组合的支座具有较高的阻尼性能,阻尼特性稳定,并具有良好的弹塑性变形能力.通过对其100％设计位移的滞回特性曲线分析,前者的力学模型可以采用双线性模型,后者可以采用多线性模型,但后者在设计及制作上有待进一步改进.     

往复荷载作用下配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙抗侧力性能研究

随着我国土木工程行业由建造向运维逐渐转型，工程结构服役安全保障需求陡增，提质增效的结构智能诊断方法成为研究热点。结构服役性态指标是表征工程结构安全水平的要素，是工程结构诊断养护技术体系以及结构健康监测研究的基础，判断结构服役性态的敏感指标并进一步实现指标的智能识别是工程结构诊断智能化的首要任务。为此，围绕工程结构运维公共建筑、地铁隧道、公路桥梁、公路路面等多个场景中的敏感服役指标的智能识别开展综述研究；梳理关键敏感指标，进一步对指标的智能化识别方法进行归纳总结。结果表明，以深度学习为代表的新一代人工智能技术有效推动了结构服役敏感指标的感知识别研究与应用，其中数字图像方法与深度学习算法在工程结构变形、表面病害智能识别中取得了良好的效果，展现了全面的应用优势。     

北京鲁疃西路跨温榆河大桥的减隔震分析与应用研究

以鲁疃西路跨温榆河大桥为工程背景,研究了大跨度梁拱组合桥的减、隔震设计方法。建立全桥有限元模型,进行了自振特性分析。给出了摩擦摆支座隔震设计的方法及步骤,并进行了摩擦摆支座隔震及阻尼器减震的非线性时程反应分析。结果表明,摩擦摆支座隔震优于阻尼器减震,能显著地减小墩底弯矩与拱顶的变形响应。     

拟线性摩擦阻尼器性能试验与有限元分析

提出一种拟线性摩擦阻尼器,其构造部件主要包括套筒、滑动轴和摩擦环。滑动轴与摩擦环同轴连接为一个整体,套筒中部的内径稍大于其他部位,在内壁形成很浅的凹槽,摩擦环装配在此凹槽内。通过合理设计,使得初始状态时摩擦环与套筒内壁保持间隙配合,二者接触面上无接触应力;而当滑动轴相对套筒左右移动时,摩擦环与套筒内壁形成过盈配合,在接触面上产生摩擦应力,偏离初始位置的移动幅度越大,接触面产生的摩擦阻力也越大,使该阻尼器提供近似线性滞回阻尼,即阻尼力的大小与位移幅值近似成正比,阻尼力的方向与速度相同。有限元数值模拟和试验研究结果表明：该阻尼器能够实现位移相关的线性滞回阻尼的基本特征,基于弹性力学给出的近似计算公式能够反映试验得到阻尼器滞回特性,可以用于阻尼器的初步设计。图12参23     

电磁耗能减震器及其在工程中应用

分析了耗能减震器的研究现状和发展,指出了现有摩擦耗能器的不足。在已有研究基础上,对原有电磁摩擦耗能器进行了改进,得到了一种受力特性良好并且可应用于实际结构工程的摩擦耗能器。根据力与位移的关系,建立了电磁摩擦耗能体系的恢复力模型。通过能量法得出了耗能减震体系的能量方程,给出了设计耗能减震体系的设计方法和公式,为其在结构工程中的应用提供了理论基础。     

A hybrid friction-yielding damper to equip concentrically braced steel frames

This paper introduces the design of a new combination of friction/hysteretic damper installed in the middle of cross bracing for dissipating seismic energy. Due to its relative simplicity and easy application, with no need for any special material or technology, this high-performance system has gained more attention than any other energy dissipation devices. Choosing appropriate slip load and maximum sliding movement values in this system, in comparison with its counterpart i.e. circular ring yielding dissipator, this combined system may inherit the advantages of both friction and steel yielding damper. In weak-to-moderate ground motions, it dissipates energy by friction and in strong ground motions, it absorbs energy by yielding These circular damper systems can be used to rehabilitate existing buildings whose slender braces are only designed based on resistance of tension forces. Also because of failure localization in this simple-type system, a distorted and damaged damper can be promptly replaced with a new one after a strong earthquake.