复合式金属阻尼器在曲线梁桥减震控制中的应用研究

为了研究复合式金属阻尼器在曲线梁桥减震控制中的应用效果,以一座曲线连续梁桥为例,对其进行了地震作用下的动力弹塑性分析,研究了复合式金属阻尼器在曲线梁桥减震控制上的应用,并且与安装了传统防落梁装置的曲线梁桥结构的地震响应进行了对比。研究结果表明:复合式金属型阻尼器对支座变形的减震率在55%~65%之间,对固定墩墩底弯矩的减震率在50%~55%之间,可以有效地降低曲线梁桥结构在地震中的响应;与传统的防落梁转置相比,复合式金属型阻尼器在地震作用下有着良好的滞回耗能能力,使桥梁具有较高的安全储备,在桥梁的抗震设计中可以取代传统的防落梁拉杆装置;当支座出现较大变形的时候,复合式金属型阻尼器的出力在较小位移下能显著提高,起到限位的作用,防止支座破坏和落梁的发生。     

中等跨度斜拉桥抗震结构体系研究

为研究中等跨度斜拉桥抗震结构体系,以南京秦淮新河大桥为工程背景,采用非线性时程法分析不同抗震体系情况下结构的地震响应。研究表明：塔、梁之间设置粘滞阻尼器不仅可以控制关键位置的位移,而且可以明显降低塔底的地震内力;过渡墩上横向固定支座剪坏滑动不仅可以避免对横向固定支座的抗剪能力提出过高要求,而且大大降低了过渡墩的地震内力响应。     

近断层区桥梁组合使用板式橡胶支座和黏滞阻尼器方法探讨

选择具有脉冲性质的近断层区地震动记录和无脉冲地震动记录作为地震输入,考察了近场脉冲型地震动对我国常见的板式橡胶支座类型桥梁地震反应的影响。针对国内外抗震规范及学者提出的橡胶支座与黏滞阻尼器组合使用方法,研究了近场脉冲型地震动作用下板式橡胶支座桥梁组合使用黏滞阻尼器的减震效果,探讨了橡胶支座与黏滞阻尼器组合使用时可能存在的问题。结果表明,近场脉冲型地震动对桥梁结构地震反应影响明显,显著增大了板式橡胶支座桥梁的墩柱地震力、梁体地震位移及梁体残余位移;组合使用黏滞阻尼器方法虽能一定程度上控制梁体地震位移及残余位移,但同时以增大墩柱地震反应为代价;近场脉冲型地震动作用下,板式橡胶支座桥梁支座滑动后整桥体系缺乏自恢复力、震后存在梁体残余位移,组合使用黏滞阻尼器无法根本解决,可在支座与墩、梁间设置连接措施加以改善。     

弹性索和阻尼器对斜拉桥横向抗震性能的影响

依据减隔震原理,分别在主梁与索塔连接处设置横向弹性索、在主梁与过渡墩连接处设置横向液体粘滞阻尼器,采用非线性时程分析方法,研究其对斜拉桥横向抗震性能的影响。分析发现：合理选用弹性索,可适当降低控制截面的地震响应;限位体系和滑动体系对于横向均非理想的抗震体系,当与阻尼器共同使用时则可有效提高过渡墩及其桩基的抗震性能,但阻尼器＋滑动体系会增大索塔及其桩基的地震响应,同时还会产生梁端与过渡墩顶的相对位移。     

双座串联大跨度斜拉桥横向C型钢阻尼器减震优化

双座串联斜拉桥是大跨度斜拉桥设计实践中的一种创新,本文以洪鹤大桥为背景,研究了横向C型钢阻尼器对该类桥梁的减震效果。首先,基于Midas Civil建立全桥空间有限元模型,根据桥梁特点及场地条件选取合适的地震波,以横向+2/3竖向组合方式输入,采用非线性时程分析计算地震响应。随后,在除塔梁支座外的其余支座处布置横向C型钢阻尼器,选取关键部位的位移和内力为控制指标,对C型钢阻尼器的屈服力F_y进行参数分析,获得最优取值区间。最后,对比分析了有无C型钢阻尼器的桥梁横向地震响应。结果表明:C型钢阻尼器屈服力设计值最优区间为500～1500 kN;E2地震作用下,当F_y=1000 kN时,相比于无C型钢阻尼器时,梁端位移、交接墩、边墩墩梁相对位移响应峰值分别减少了27.4%,70.3%,41.2%,减震限位效果明显;且仅交接墩、辅助墩处内力有明显增加。     

江津观音岩长江大桥减震分析

为了研究黏滞阻尼器和软钢阻尼器对大跨度斜拉桥的减震效果,对桥梁结构在采取减震措施前后的动力响应进行了分析。以主跨436 m的江津观音岩长江大桥为背景,利用ANSYS软件建立三维有限元模型,计算了大跨度斜拉桥半漂浮体系的动力特性和地震响应,并与塔梁固结体系的计算结果进行了对比分析;研究了黏滞阻尼器和软钢阻尼器控制半漂浮大跨度斜拉桥地震响应的最优参数取值和控制效果。结果表明:半漂浮体系比塔梁固结体系能更好地控制结构内力,但对位移的控制效果较差;对于半漂浮体系,软钢阻尼器对主梁和主塔位移的控制效果较好,而黏滞阻尼器对塔底内力的控制效果略好。     

大跨度斜拉桥边墩新型横向钢阻尼器减震体系及设计方法

针对大跨度斜拉桥边墩的横向抗震问题,提出桥梁新型横向钢阻尼器与滑动支座组合的一种边墩横向减震体系,以及基于桥梁实际抗震需求的减震 体系设计方法。之后,以一座主跨620m的大跨度斜拉桥为工程背景,验证该方法的可行性。并从关键位置的地震反应、阻尼器对横向基本控制振型的影响、 减震体系的耗能能力和地震动输入的影响等方面对边墩新型横向减震体系的减震效果进行全面分析。结果表明,大跨度斜拉桥边墩新型减震体系具有显著的 减震效果;与常规体系相比,对地震动输入较不敏感。     

黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度减震体系的地震反应分析

为了研究黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的减震控制,基于对其工作机理和阻尼力计算公式的已有研究,建立了安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的单自由度体系运动方程和能量方程,对安装黏滞阻尼器的单自由度体系和安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度体系进行了地震反应分析对比,包括:对具有相同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了多遇地震作用下的控制效果分析和能量分析;对El Centro波作用下具有相同位移控制效果的不同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了罕遇地震作用下的控制效果分析和能量分析.结果表明,该装置在不同强度地震作用下对位移、速度、阻尼力等响应具有明显的放大作用,安装阻尼系数较小的阻尼器可达到直接安装阻尼系数较大阻尼器相同的减震和耗能效果,且具有在不同强度地震作用下位移不失效的优点.     

黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度减震体系的地震反应分析

为了研究黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的减震控制,基于对其工作机理和阻尼力计算公式的已有研究,建立了安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的单自由度体系运动方程和能量方程,对安装黏滞阻尼器的单自由度体系和安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度体系进行了地震反应分析对比,包括:对具有相同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了多遇地震作用下的控制效果分析和能量分析;对El Centro波作用下具有相同位移控制效果的不同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了罕遇地震作用下的控制效果分析和能量分析.结果表明,该装置在不同强度地震作用下对位移、速度、阻尼力等响应具有明显的放大作用,安装阻尼系数较小的阻尼器可达到直接安装阻尼系数较大阻尼器相同的减震和耗能效果,且具有在不同强度地震作用下位移不失效的优点.     

混合梁独塔斜拉桥非对称横向抗震约束体系研究

为了提高混合梁独塔斜拉桥的抗震能力,确定其合理的横向约束体系,采用SAP2000建立了全桥分析模型,基于非线性时程法对比研究了4种横向约束体系的地震响应,即横向固定、横向滑动、减震体系A和减震体系B,并对后两个体系进行了非线性粘滞阻尼器的参数优化分析,由此针对性提出了非对称约束体系。研究表明:由于主梁的非对称布置,主、边跨两侧的地震响应随粘滞阻尼器参数的变化规律明显不对称,采用非对称约束体系才能达到最优减震效果;结合桥梁的抗震能力发现,采用非对称减震体系B(即1#和3#墩分别布置C=7000kN/(m/s)~α、α=0. 5和C=5000kN/(m/s)~α、α=0. 5的粘滞阻尼器+双向支座)不仅能满足支座变形要求,也能满足过渡墩和主塔的强度要求,是本桥最合理的横向约束体系。     

超大跨度斜拉桥的地震位移控制

对于千米级的超大跨度斜拉桥 ,一般要求塔柱在强震下基本保持弹性 ,因此往往选择隔震体系 (全飘浮或支承 )来减小地震反应。但是采用隔震体系的超大跨度斜拉桥在强震下会产生很大的梁端位移 ,必须加以控制才能保证整个结构的抗震安全性。本文从地震位移控制的机理出发 ,探讨了控制地震位移的方法、具体的装置及参数选择 ,最后介绍了超大跨度斜拉桥地震位移控制的实例。实例分析表明 ,只要合理选取参数 ,在塔、梁间设置弹性连接装置或阻尼器均能有效地控制梁端的地震位移 ,但阻尼器的效果更为理想。     

消能摇摆高位隔震结构体系的地震反应特性

双段消能摇摆结构体系是通过两段串联的摇摆结构,控制主体结构各楼层在地震作用下均匀变形,抑制薄弱层的产生,也降低了主体结构对于摇摆结构的刚度需求。在变形集中的摇摆结构底部布设位移型阻尼器,可进一步提高结构的抗震性能。但是该体系存在承载力较低、上段结构地震反应相对较大的不足。基于此,提出了消能摇摆高位隔震结构体系,即在双段消能摇摆结构体系的分段楼层位置增设劲性支撑,以抑制上段结构的摇摆运动,提高结构的刚度与承载力;同时,下段结构允许发生摇摆,发挥高位隔震层的作用。以消能摇摆高位隔震结构体系为研究对象,分析对比了其他三种结构体系：传统支撑框架结构体系、双段消能摇摆结构体系、不含位移型阻尼器的摇摆高位隔震结构体系。采用OpenSees软件建立了弹塑性有限元分析模型,对四种结构体系进行弹塑性抗震分析和增量动力时程分析。研究表明,消能摇摆高位隔震结构体系的刚度与承载力较高,地震反应较小,抗震性能与抗倒塌性能良好。在摇摆结构分段位置加设劲性支撑层,可以抑制上段结构在地震作用下的变形,并发挥下段摇摆结构的隔震作用。布设于分段位置与摇摆结构底部的阻尼器,可以充分消耗地震能量,提高结构体系的抗震性能。     

自锚式悬索桥磁流变阻尼器减震控制研究

为了减小自锚式悬索桥的地震响应,基于桥梁结构地震动力方程及磁流变阻尼器力学模型,建立桥梁结构—磁流变阻尼器减震系统并将其程序化,对某主跨350 m的独塔自锚式悬索桥进行减震控制研究,讨论了磁流变阻尼器输入电流、数目及安装位置对减震效果的影响。研究结果表明:采用磁流变阻尼器能够有效地减小自锚式悬索桥的纵向地震响应;随安装在塔梁之间顺桥向的磁流变阻尼器输入电流的增大及数目的增加,塔顶和主梁的纵向位移逐渐减小,结构的内力响应也得到有效控制;将全部磁流变阻尼器安装在塔梁之间顺桥向时减震效果最佳。     

H型斜拉桥桥塔横桥向结构抗震设计与分析

在工程实际中,通常需要在满足静力需求的基础上大幅提高塔底和横梁截面的配筋率来满足斜拉桥桥塔在罕遇地震作用下既定的性能目标,这种做法不仅不够经济,同时也增加了下部桩基础的抗震需求。通过对H型桥塔斜拉桥桥塔结构设计参数进行研究,探讨了斜拉桥桥塔上横梁位置、塔柱-横梁刚度比、上横梁与塔柱的约束条件以及桥塔上横梁进入塑性的程度对斜拉桥桥塔横桥向地震响应的影响。结果表明:斜拉桥桥塔上横梁位置变化、横梁刚度变化以及考虑上横梁的屈服耗能均能改变桥塔横桥向的地震响应,但结果并不显著,而改变上横梁与塔柱的约束条件能显著降低桥塔的横桥向地震需求。     

Semi‐active control of seismic response of tall buildings with podium structure using ER/MR dampers

A tall building with a large podium structure under earthquake excitation may suffer from a whipping effect due to the sudden change of building lateral stiffness at the top of the podium structure. This paper thus explores the possibility of using electrorheological (ER) dampers or magnetorheological (MR) dampers to connect the podium structure to the tower structure to prevent this whipping effect and to reduce the seismic response of both structures. A set of governing equations of motion for the tower–damper–podium system is first derived, in which the stiffness of the member connecting the ER/MR damper to the structures is taken into consideration. Based on the principle of instantaneous sub‐optimal active control, a semi‐active sub‐optimal displacement control algorithm is then proposed. To demonstrate the effectiveness of semi‐active control of the system under consideration, a 20‐storey tower structure with a 5‐storey podium structure subjected to earthquake excitation is finally selected as a numerical example. The results from the numerical example imply that, as a kind of intelligent control device, ER/MR dampers can significantly mitigate the seismic whipping effect on the tower structure and reduce the seismic responses of both the tower structure and the podium structure. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

采用振动台阵的超大跨斜拉桥大比例全模型试验研究

强震作用下超大跨斜拉桥的结构响应与其结构体系密切相关,且受基础和场地土特性影响较大,然而目前为止,因试验条件和技术所限,尚缺乏相关的全桥模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计一座几何相似比为1/70、包括桩基础和场地土的全桥模型;采用振动台阵试验技术,研究El Centro波、人工波、Mexico City波等三种典型地震一致激励下不同结构体系的地震响应特性及影响机理,所研究的结构体系包括：纵向半漂浮体系、纵向弹性约束体系、以及本文作者提出的纵向辅助墩耗能体系和横向耗能体系;探讨不同纵向结构体系的抗震性能以及附加在上塔柱间的耗能构件对斜拉桥横向地震响应的控制效果。试验结果表明：土-结构相互作用对上部结构地震响应的影响不可忽视;主塔地震响应受高阶振型的影响明显;在PGA为0.4g以下的El Centro波和人工波、以及PGA为0.2g的Mexico City波作用下,结构响应仍处于弹性状态;纵向弹性约束体系和纵向辅助墩体耗能系可有效减小主塔位移和塔-梁间纵向相对位移响应,其中作者提出的纵向辅助墩耗能体系的抗震性能更好;附加耗能构件可有效降低主塔的弯矩应变响应,实现分散主塔受力和附加耗能作用,但对主塔加速度和位移响应的控制有限。     

应用MRF-04K阻尼器的大跨连续刚构桥地震反应的半主动控制

应用最近设计制作的MRF-0 4K型磁流变(MR)阻尼器对大跨连续刚构桥的地震反应实施半主动控制。首先建立了多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的运动方程,并基于瞬时最优控制算法建立了大跨连续刚构桥地震反应控制的计算方法,数值仿真分析了某四跨预应力混凝土连续刚构桥在不同控制策略下地震反应的控制效果,结果表明当在该连续刚构桥的两端各安装5 0个MRF-0 4K阻尼器,中墩墩顶水平位移降低7 0.4%,中跨跨中竖向位移降低7 7.7%,边跨跨中竖向位移降低6 6.0%。最后得出结论:应用MRF-0 4K阻尼器能使多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的地震反应得到有效的控制,主动控制效果明显地高于被动控制效果,且半主动控制能取得理想的控制效果,即使地震发生时半主动控制系统失效,同样可以取得理想的控制效果,从而为MRF-0 4K阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

基于ANSYS的大跨斜拉桥地震响应分析及性能评估

为研究西部高烈度地区大跨度斜拉桥的地震响应特点,以兰州市南绕城高速公路上一座跨径为177 m+360 m+177 m的结合梁斜拉桥为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立其空间计算模型,分析了该桥的动力特性。运用非线性时程分析法计算桥梁结构在50年超越概率10%和2%两种地震水平作用下的地震响应,并以构件的能力需求比评估了该桥的抗震性能。结果表明:地震作用下主梁纵向振动与横向振动基本不耦合,其竖向位移受纵向地震作用影响较大;由于结构的非对称性,5#塔（南桥塔）的塔顶位移及塔底弯矩均大于4#塔（北桥塔）;在E1和E2两种水平地震作用下,各桥墩和桥塔关键截面以及斜拉索最小能力需求比均大于1,满足抗震性能要求;各桥墩纵桥向能力需求比小于横桥向,而桥塔纵桥向能力需求比大于横桥向,建议在过渡墩和辅助墩上安装减隔震装置,加强其纵桥向抗震性能。