TLCD基础隔震框架结构的减振控制研究

为了避免和减轻由过大隔震层位移引起的损害,对基础隔震框架结构装设调频液柱阻尼器(tuned liquid column damper,简称TLCD)后混合系统的减振效果进行研究。建立了单层和多层混合控制系统在地震作用下的运动方程,采用TLCD-结构体系转化为调频质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)-结构体系的等效方法,利用TMD参数优化公式,得到单个TLCD初始设计参数,并采用状态空间方程得到多个TLCD最优设计参数。通过对某8层基础隔震结构进行模拟,证明了该理论设计方法的合理性。该混合结构不仅可以减小隔震层位移和加速度,而且对上部结构位移和加速度反应都能更有效的控制。     

基础隔震结构橡胶支座时变非线性特性识别

为了解基础隔震结构在地震作用下的性能状态,基于小波多尺度分析技术提出一种识别橡胶支座时变非线性恢复力模型的方法。首先,基于离散序列小波多尺度分析(multi-resolution analysis,简称MRA)理论,将橡胶支座时变非线性未知恢复力采用Daubechies小波多尺度分解的小波系数近似表达,将时变问题转化为时不变问题;其次,通过最小二乘法估计各尺度小波系数,将估计的小波系数进行重构获得橡胶支座的非线性恢复力;最后,进行数值模拟验证。数值算例表明,在上部结构刚度变化时,该方法可以准确识别出橡胶支座的非线性特性,同时也可以很好地识别出上部结构的时变刚度,验证了该算法的有效性和正确性。     

激励点优化和加速度信号的结构损伤识别

通过对激励点优化布置获取结构的响应信息,提出了一种以加速度信号差曲率函数作为损伤指标,直接利用输出信号快速判断结构损伤位置的方法.首先计算模态振型,以模态保证准则(MAC)矩阵非对角元素最小值作为适应度函数,采用改进粒子群算法(MPSO)优化激励点数量和位置,再运用平均加速度幅值和均方根评价准则选择较优的激励点布置方案;然后试验激励对应的位置,获取加速度信号后计算测点处损伤前后加速度差的平方的积分值,运用曲率指标函数确定损伤位置,并对加速度信号通过巴特沃斯滤波后作为改进多尺度样本熵(MMSE)的输入样本;最后根据MMSE均值的变化,判定各工况相对损伤程度变化.结果表明:利用结构响应的加速度信号差曲率函数适合作为损伤识别的判别指标,通过三维桁架振动台中螺栓连接的状态模拟损伤,可以对不同损伤工况进行损伤诊断.     

基于GARCH⁃M模型的非线性损伤识别和实验研究

裂缝等损伤在振动时常具有变刚度的时域非线性特征,且损伤前的数据难以获取。针对此问题,通过采集检测结构各位置的加速度时间序列,建立待检测层和基层响应数据的广义自回归条件异方差（generalized autoregressive conditional heteroskedasticity in the mean,简称GARCH?M）模型,分析两模型系数的切比雪夫距离,提出了基于GARCH?M模型和切比雪夫距离的归一化损伤识别组合指标。仿真和实验结果表明：基于上述组合指标,仅利用损伤后的加速度响应数据进行损伤识别,即能够有效识别出非线性损伤层位置;相较于GARCH模型,GARCH?M模型对结构的非线性损伤加速度响应时间序列具有更好的适应性;模型计算过程简单,精度较高,在输电塔等工程结构的非线性损伤识别领域具有较好的工程应用价值。     

主余震序列作用下基础隔震结构地震损伤研究

为了定量评估余震对基础隔震结构造成的损伤,采用损伤指数作为性能指标评估主余震序列作用下基础隔震结构的抗震性能。基于速度反应谱可以反映结构由外力作用产生的最大能量,提出一种基于力与能量双匹配的主余震序列型构造方法,将此构造方法构造出的人工主余震序列作为激励,对基础隔震结构进行弹塑性时程分析,并以地震损伤指数作为指标评估该结构的抗震性能。研究结果表明：基于力与能量双匹配的人工主余震序列构造方法可以有效模拟真实主余震序列地震动;对比分析基础隔震框架模型各工况下的损伤指数,发现随着余震峰值加速度的增加,上部结构损伤指数增长超过20%,下部隔震层损伤指数增长超过15%。余震的产生使损伤指数明显增大,结构发生严重破坏。     

基于二次调频小波变换的时变系统物理参数识别

基于二次调频小波理论,提出函数积分运算的二次调频小波变换计算方法.应用此方法,仅利用时变结构的加速度响应信号就可以重构出速度和位移响应信号并将振动微分方程转换为线性方程.为解决随机激励下参数识别问题,进一步结合分数阶模糊函数推导二次调频信号的自相关性理论,得出相关系数与时变物理参数的线性表达式进而识别各时刻的物理参数.以一个4自由度时变结构为仿真算例,识别线性变化、周期变化、二次函数变化、快速突变4种不同类型的时变物理参数,验证了识别方法的正确性.     

连续梁桥钢阻尼滑板支座设计参数优化方法

钢阻尼复合滑板支座具有滑动耗能、自复位且经济性好的优点,但对其实际隔震性能还缺乏实桥试验验证,不同设计参数对其隔震率的影响规律也缺乏认识。针对这些问题,以一座两跨连续梁桥为研究对象,进行1∶5缩尺比模型的振动台试验,分析了墩顶位移、墩底剪力和桥面位移的减震率,比较了不同强度地震作用下高阻尼橡胶支座和钢阻尼滑板支座的隔震效果。结合有限元模型,分析了不同类型地震作用下屈服力、初始刚度、屈服刚度比对墩顶位移、墩底剪力和桥面位移减震率的影响规律,并分析了参数取值范围。结果表明,钢阻尼滑板支座的隔震效率在纵桥向略优于高阻尼橡胶支座,横桥向则接近高阻尼橡胶支座。 综合考虑桥面板位移、墩顶位移和墩顶剪力的减震率,可以确定出钢阻尼滑板支座的有效取值范围,对实桥的支座设计有借鉴作用。     

应用加速度响应Chirplet积分的线性时变系统参数识别

提出了线调频小波积分运算方法,在仅获得加速度响应的情况下对结构速度和位移响应进行重构,将时变微分方程转化成区间线性方程组,进而构造最小二乘算法识别结构的时变物理参数.Chirplet基适用于处理时变信号,能在短区间拟合时变系统各阶响应,相比传统小波能更好地追踪信号频率变化特征,通过与微分方程结合提高了时变系统参数识别的...     

基于模态参数灵敏度分析的结构损伤识别研究

结构损伤通常以结构中刚度损失为特征。结构的损伤会引起结构参数的改变,结构参数变化会导致结构模态参数(固有频率、振型)的变化,因此寻求结构损伤与结构模态参数之间的关系十分重要。文中根据结构振动特征方程,推导了结构模态参数对结构参数改变的灵敏度表达式,建立了结构模态参数对以单元刚度为特征的结构损伤识别关系式,识别结构损伤的位置和损伤程度。文中制作了无损伤、有损伤3根悬臂梁钢板试件,测取试件结构固有频率与振型,根据无损伤试件结构图,建立了有限元模型,计算其结构固有频率与振型。将无损伤试件测得的模态参数作为有限元模型修正依据,并用两种损伤条件下测得的数据修正无损伤的有限元模型,将单元刚度作为修正参数,应用灵敏度方法来识别悬臂梁钢板试件损伤的位置和程度,其结果与实际基本一致,证明了方法的有效性。     

砌体结构房屋的动力特性参数测试与识别研究

本文对一个三层砌体结构房屋进行了模拟地震状态测，根据振动台面再现的地震记录及各层的位移反应时程测量数据，用系统识别的方法对该框架的刚度，周期，阻尼等动力特性参数进行了识别，研究表明该方法对抗震研究有重要实用意义。