隔震桥梁地震反应的最优主动控制力特性研究

采用经典二次型LQR主动控制算法,研究隔震桥梁支座处主动控制装置的控制力特性.研究表明:主动控制力主要表现为阻尼力;当采用适当的状态反馈控制向量及控制权矩阵时,主动控制力与支座的速度基本接近线性关系.在此基础上,提出了基于主动控制算法的隔震桥梁最优被动粘滞阻尼器设计方法.被动粘滞阻尼器的最优阻尼系数既可以由LQR的控制增益直接得到,也可以通过线性拟合在实际地震波作用下的主动控制力与速度的关系曲线得到,且二者的结果极为接近.进一步的仿真分析结果表明,优化的被动粘滞阻尼器完全可以达到主动控制的减震效果.     

调谐质量惯容系统对高耸脱硫塔风振控制研究

高耸脱硫塔属于圆截面薄壁钢结构,具有柔度大、阻尼小、上部截面突变等特征,在风荷载作用下易发生较为强烈的顺风向和横风向振动.为实现脱硫塔风致振动的有效与轻量化控制,引入调谐质量惯容系统(TMIS),基于推导的脱硫塔-TMIS耦合系统频响函数,分别建立了TMIS对脱硫塔的顺风向和横风向减振参数优化设计方法,并对比分析了TMIS、传统调谐质量阻尼器(TMD)、调谐质量惯容阻尼器(TMDI)对脱硫塔的减振效果.结果表明：以脱硫塔频域响应和H_∞范数为目标优化设计的TMIS对脱硫塔顺风向和横风向风致振动均有较好的控制效果;与顺风向减振相比,TMIS横风向减振具有更好的轻量化效应;与TMD、TMDI相比,TMIS表现出较好的减振优势.     

叠层橡胶-可滑动钢弹簧振震双控装置隔震（振）效果研究

为解决传统水平隔震支座难以实现竖向减振的难题,研发叠层橡胶-可滑动钢弹簧振震双控装置,提出新型振震双控装置的设计原理及装配方法,结合振动台试验与有限元分析验证该装置的隔震性能,并通过数值仿真分析讨论其竖向减振效果。结果表明：由钢弹簧、摩擦滑移支座和叠层橡胶组成的新型振震双控装置,具有水平和竖向刚度低,抗倾覆能力强的优点;地震动作用下,水平向加速度峰值降低达80%;地铁竖向振动作用下,减振双控装置上部结构的加速度响应减小90%,分频最大振级减小19.93 dB。     

某城楼大跨度钢-混凝土叠合板组合楼盖振动舒适度研究

以某城楼大跨度楼盖为工程背景,开展了钢-混凝土叠合板组合楼盖振动舒适度评估研究。首先通过现场动力特性测试获得的楼盖结构一阶竖向动力特性,校核了建立的整体结构精细化有限元模型,然后仿真分析得到了楼盖受单人行走、多人行走以及单人跳跃等多种激励的动力响应,最后开展了楼盖振动舒适度评价。结果表明:该新型楼盖结构竖向刚度整体较大,具有较好的振动舒适度;有限元建模可将混凝土叠合板等效为整体壳单元,根据刚度、质量等效原则增加板厚来模拟装饰面层,钢梁和混凝土板的连接可按刚接处理。研究结果可为类似楼盖振动舒适度评估与有限元精细化建模提供参考。     

斜拉索MR阻尼器减振自适应控制理论研究

该文提出了基于位移反馈的MR阻尼器对拉索振动的自适应控制算法。采用非线性有限元数值仿真方法分析了在外加简谐激励强迫振动条件下MR阻尼器对拉索自适应半主动控制的效果。将半主动控制效果与MR阻尼器、粘性油阻尼器分别对拉索实施最优被动控制的效果进行了比较。研究结果表明：在相同的外激励条件下,自适应控制算法参数的最终优化值不受...     

基于磁流变阻尼器的隔震高架桥Skyhook控制

为进一步提高隔震高架桥的抗震性能,避免在强震下隔震支座位移过大,可以将附加减震措施与隔震支座配合使用,组成混合隔震系统。基于位移控制目标,研究了简化的两自由度高架桥线性模型分别在最优被动控制、LQR主动控制、LQR-Clipped磁流变(MR)阻尼器半主动控制及MR阻尼器Skyhook控制下的地震响应。研究结果表明,基于Skyhook控制的MR阻尼器控制效果可以达到LQR-Clipped控制的效果,相对最优被动控制也体现出一定的优越性。并且Skyhook控制系统简单,具有较强的实用价值。     

大跨度钢网架-玻璃组合楼板动力特性研究

对某大跨度钢网架-玻璃组合楼板进行环境振动测试识别得到楼板的竖向振动动力特性,并与有限元模型仿真结果进行对比分析,旨在提出面向振动舒适度评估的该类楼板有限元精细化建模方法。研究表明:遗址保护参观建筑用大跨度钢网架-玻璃组合楼板特有的开洞、悬臂、悬挂结构形式,使得遗址洞口参观区域成为最不利振动位置,且上下层楼板存在典型的耦合振动。面向动力特性分析与振动舒适度评估的大跨度钢网架-玻璃组合楼板精细化有限元模型(弱振状态),有必要区别于承载力极限模型(强振状态)的活荷载取值,并模拟结构层楼板及装饰面层对楼板体系的实际刚度贡献,模态阻尼比可取2.78%~2.98%,同时适当考虑人-板相互作用对楼板动力特性与响应的影响。     

基于能量回收的土木工程结构振动控制

为了解决土木工程结构振动的主动和半主动控制技术对外界电源过分依赖的问题,系统回顾了基于能量回收与利用的各种结构振动控制系统.在此基础上,提出了一种自供电磁流变阻尼器减振系统,实现了振动控制的自供电与传感;指出了该系统的应用前景、亟待解决的问题和进一步的研究方向.研究结果表明:该系统既可以作为具有自适应特征的被动控制装置,也可以设计为半主动控制系统,同时该系统还可以和其他结构控制系统组合使用.     

再生混凝土梁受弯性能试验研究

对再生混凝土梁进行受弯性能试验后发现,当再生粗骨料(RCA)取代率(质量分数)为40%,70%和100%时,再生混凝土梁极限承载力较普通混凝土梁分别降低了1.5%,4.1%和10.6%;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁下部根状裂缝数目增多、间距减小.研究表明:平截面假定适用于再生混凝土梁,再生混凝土梁的破坏形态及承载力-挠度曲线与普通混凝土梁相似;现行规范中开裂弯矩公式、极限承载力公式和挠度计算公式不适用于再生混凝土梁,建议将挠度计算值乘以1.3,开裂弯矩和极限承载力计算值乘以与再生粗骨料取代率相关的修正系数.     

改性橡胶混凝土力学性能试验研究

试验对粒径为1~2、2~4 mm的两种橡胶颗粒进行不作处理、5%Na OH溶液改性、10%NaOH溶液改性后进行等体积取代混凝土细集料,取代率分别为0、5%、10%、15%、20%,并对混凝土的力学性能进行试验研究。结果表明:橡胶掺量相同时,粒径为1~2 mm时,混凝土的力学性能指标均比2~4 mm的大;随着橡胶掺量的增大,混凝土的力学性能降低;两种浓度的改性溶液均可提高混凝土的力学性能,其中5%NaOH溶液的改性效果最好。