大跨楼盖结构减振设计与分析

针对大型火车站房的大跨楼盖的振动舒适度问题,围绕基于人体舒适度的大跨楼盖减振设计理论和方法,首先介绍了新研制的可调节刚度调谐质量阻尼器（tuned mass dampers,简称TMD）;随后,系统研究了各种可能引起动力效应的人体活动,建立了起立、步行等人致动力荷载的模拟方法,进而给出基于有限元模型的大跨楼盖人致振动分析方法;在分析大跨楼盖多重调谐质量阻尼器（multiple tuned mass dampers,简称MTMD）减振机理的基础上,借鉴已有的MTMD研究成果,提出了考虑人体舒适度的大跨楼盖MTMD减振设计方法;据此对数个大型结构开展了MTMD减振设计、分析与现场实测研究。理论和实测结果表明,利用本文方法设计的MTMD系统可以有效地控制大跨楼盖的竖向振动。本文的可工作为类似的大跨楼盖的振动舒适度的分析和控制系统的设计提供参考和借鉴。图18表10参13     

某运动场地大跨楼盖舒适度分析与控制

根据最新的建筑楼盖结构振动舒适度技术标准及相关规范,采用有限元分析软件Etabs,对某大跨楼盖进行了有节奏运动舒适度分析与振动控制设计.结果表明:有节奏运动作用下的大跨楼盖,舒适度是结构设计的主要控制因素,须采取一定的减振措施,才能满足规范对楼盖舒适度的控制要求.本工程通过合理布置调谐质量阻尼器(TMD),对该有节奏运动作用下的大跨楼盖振动进行了有效控制.     

某运动场地大跨楼盖舒适度分析与控制

根据最新的建筑楼盖结构振动舒适度技术标准及相关规范,采用有限元分析软件Etabs,对某大跨楼盖进行了有节奏运动舒适度分析与振动控制设计.结果表明:有节奏运动作用下的大跨楼盖,舒适度是结构设计的主要控制因素,须采取一定的减振措施,才能满足规范对楼盖舒适度的控制要求.本工程通过合理布置调谐质量阻尼器(TMD),对该有节奏运动作用下的大跨楼盖振动进行了有效控制.     

基于TMD减振技术的景观桥人致振动控制研究

人行桥的舒适度现已成为景观类桥梁设计的一个重要指标。本文以国内某景区内的人行景观桥工程为例,采用Midas civil有限元分析软件建立三维有限元模型,分析了该桥的结构动力特性及人致振动响应。人致振动加速度时程响应结果表明该桥的舒适度未能满足设计和规范的要求。因此,提出了采用电涡流调谐质量阻尼器(TMD)的减振设计方案,并通过实际工程中评估了减振效果,证实方案的可行性     

大跨人行景观桥的人致振动控制研究

人行天桥通常跨度较大,容易造成较大的振动响应,而振动有可能会造成人体感到不舒适,还可能影响结构安全和正常使用.TMD减振装置可以有效提高人行天桥人致振动舒适度.本文以国内某在建的大跨人行景观桥为背景,基于MIDAS有限元软件建模分析了其自振特性和人致激励下结构的动力时程响应,并对比分析了该人行天桥增加TMD减振系统后,...     

电涡流TMD应用于登机桥人致振动控制的研究

登机桥在高密度人群的步行力作用下,可能产生较大的振动,从而引起行人的不舒适,甚至引发人群恐慌。文章根据南宁吴圩国际机场新航站楼登机桥采用电涡流TMD控制其竖向振动、提高整体结构的阻尼以及降低结构在人群激励下的加速度响应,进行理论分析以及试验研究。     

大跨楼盖体系中TMD的数量优化

国家会议中心宴会厅L4楼面采用TMD系统作为大跨楼盖体系的减震装置。本文采用遗传算法对楼盖结构阻尼器的布置数量进行优化,得出对于不同荷载工况下的结构阻尼器布置数量优解。     

大跨结构的振动舒适度与TMD减振频域分析

将大跨结构的动力特性转化到广义坐标系并结合频率响应函数,计算有或无调谐质量阻尼器(TMD)的多阶模态结构在人行荷载的多阶谐波激振下的加速度反应谱.通过引入结构频率调整系数,能够预测结构实际频率与计算频率产生偏差的情况.利用有或无TMD的结构频响函数得到窄带激振下的TMD减振率,分析TMD频率比和阻尼比偏离最优解对TMD...     

大跨胶合木拱桥人致振动及其优化控制

现代胶合木结构人行桥因轻质高强材料的使用而变得轻柔和低阻尼化,无论采取何种结构形式其基频均难以避开步行频率范围,桥梁将产生共振。为研究木结构人行桥的人致振动特性,舒适度评价和减振优化控制方法,进行了一座大尺寸胶合木拱桥模型的人致振动试验和ANSYS有限元仿真分析。分析结果很好地预测了多重调谐质量阻尼器(MTMD)的减振效率,与试验测试结果吻合良好,验证了该方法的可靠性和实用性,可以应用于木结构人行桥的振动优化控制。研究表明：空载时竖向基频小于3Hz、满载时(2人/m2)横向基频小于1.2Hz的木结构人行桥,需要分别检算其在单人和人群共振荷载作用下的竖向和横向加速度峰值是否小于舒适度容许值;采用固定位置集中加载(原地踏步)代替行人移动作用对人行桥激振,既能简化求解过程,又使结果略偏安全;MTMD在其参数经遗传算法优化后可以将木结构人行桥在共振频率附近较窄频带内的动力响应控制在容许范围内。     

某项目大跨度钢结构连体楼盖减振分析

项目位于广东省肇庆市高新区,其中两栋为连体结构,主体高度47.3 m,且连体部位跨度约30 m。主体结构采用钢筋混凝土结构,连体部分采用钢结构。由于连体跨度较大,大跨度钢结构楼盖也存在着竖向刚度较弱、自振频率较低、易受人行荷载激励等问题,影响了楼盖的振动舒适度。故通过有限元软件计算分析,来判断其舒适度。在舒适度不满足相关规范要求时,通过设置调谐质量阻尼器（TMD）的方法,以达到抑制人行荷载作用下的楼板振动。最后通过理论分析和数值模拟,对不同调谐质量阻尼器（TMD）的布置方案的减振效果进行了比较和评估,得出结论：TMD的布置应结合楼板的实际振动频率及布置TMD后的振动频率确定,并尽量布置在跨中位置,减振效果最好。     

青岛体育中心训练馆大跨楼盖人致振动实测与分析

在青岛体育中心训练馆大跨楼盖上安装了振动监测系统,监测楼盖在使用状态下的振动幅值并进行振动舒适度的评估。基于ANSYS通用有限元软件建立了该楼盖的分析模型,并施加单人及群体荷载,计算得到的响应与实测响应进行了比较,结果表明,该建模方法及荷载取值合理。     

大跨度非对称悬索桥振动基频的参数敏感性分析

为了研究大跨度非对称悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度主缆不等高支承悬索桥的三维有限元模型。在计算自振频率时考虑了表征结构非对称的参数,进行了前20阶模态分析,并分析了矢跨比、结构非对称参数、加劲梁抗弯刚度及主塔抗弯刚度等关键结构参数对其振动频率的影响。研究结果表明：不同的参数对非对称悬索桥振动基频的敏感性不同,一阶竖弯和扭转频率随矢跨比的增大减小,相对于正对称的振动频率,反对称的频率对矢跨比参数更敏感;非对称悬索桥的一阶反对称竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而正对称竖弯和扭转基频随非对称结构参数的增大而减小;一阶横弯的自振频率对加劲梁刚度的变化非常敏感,当加劲梁的抗弯刚度增加到原来的3倍时,结构原有的振型次序发生了改变,但主塔抗弯刚度参数的变化对结构各向频率的影响很小,研究结果可为非对称悬索桥的结构设计和动力分析提供参考。     

Dynamic stress analysis for fatigue damage prognosis of long-span bridges

For fatigue damage prognosis of a long-span steel bridge, the dynamic stress analysis of critical structural components of the bridge under the future dynamic vehicle loading is essential. This paper thus presents a framework of dynamic stress analysis for fatigue damage prognosis of long-span steel bridges under the future dynamic vehicle loading. The multi-scale finite element (FE) model of the bridge is first developed using shell/plate elements to simulate the critical structural components (local models) and using beam/truss elements to simulate the rest part of the bridge (global model). With the appropriate coupling of the global and local models, the multi-scale FE model can accurately capture simultaneously not only the global behavior in terms of displacement and acceleration but also the local behavior in terms of stress and strain. A vehicle traffic load model is then developed for forecasting the future vehicle loading based on the recorded weigh-in-motion (WIM) data and using the agent-based traffic flow microsimulation. The forecasted future vehicle loading is finally applied on the multi-scale model of a real long-span cable-stayed bridge for dynamic stress analysis and fatigue damage prognosis. The obtained results show that the proposed framework is effective and accurate for dynamic stress analysis and fatigue damage prognosis.     

混凝土振动台动力学及自同步分析

通过动力学分析建立了双轴式惯性混凝土振动台的力学模型与振动方程,对该振动台的动力学特征及其参数进行了分析、计算。并对自同步条件进行分析,双电机驱动的振动台两电机的驱动力矩和摩擦力矩之差及参振质量对质心的转动惯量越小,振动台越容易实现同步运转。为混凝土振动台的设计提供理论参考。     

Control of wind-induced vibration of long-span bridges and tall buildings

With the rapid increase in scales of structures, research on controlling wind-induced vibration of large-scale structures, such as long-span bridges and super-tall buildings, has been an issue of great concern. For wind-induced vibration of large-scale structures, vibration frequencies and damping modes vary with wind speed. Passive, semiactive, and active control strategies are developed to improve the wind-resistance performance of the structures in this paper. The multiple tuned mass damper (MTMD) system is applied to control vertical bending buffeting response. A new semiactive lever-type tuned mass damper (TMD) with an adjustable frequency is proposed to control vertical bending buffeting and torsional buffeting and flutter in the whole velocity range of bridge decks. A control strategy named sinusoidal reference strategy is developed for adaptive control of wind-induced vibration of super-tall buildings. Multiple degrees of freedom general building aeroelastic model with a square cross-section is tested in a wind tunnel. The results demonstrate that the proposed strategies can reduce vibration effectively, and can adapt to wind-induced vibration control of large-scale structures in the uncertain dynamic circumstance.     

非一致地震激励下大跨度桥梁随机振动时域显式法#br#

对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表达式,提出可考虑非一致地震激励的时域显式直接法,可快速获取结构响应的统计矩;同时提出高效的时域显式随机模拟法,可进一步获取非一致地震激励下结构响应的平均峰值等更全面的统计信息,并可有效实现结构的动力可靠度分析。以某主跨1200m悬索桥为工程实例,开展顺桥向非一致地震激励下的随机振动分析,分别研究地震激励的行波效应、失相干效应和局部场地效应对桥梁关键响应标准差、平均峰值和结构抗震动力可靠度的影响。研究结果表明,对于该桥主梁跨中和主塔塔顶顺桥向位移,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值均小于一致地震激励下的结果;而对于该桥主塔塔底内力,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值有可能大于一致地震激励下的结果,其中弯矩和剪力的平均峰值增幅分别可达21.6%和19.5%;此外,地震激励的空间效应对该桥的体系失效概率也有较大影响。     

大跨双向悬索结构屋盖IMD减振控制研究

基于惯性质量阻尼器(inertial mass damper,IMD)对拉索减振的控制原理,使用有限元软件ANSYS建立了IMD有限元模型,比对并验证了模型结果.以某大跨双向悬索结构为背景,针对主要目标控制模态,提出IMD减振设计方法.以模态阻尼比作为减振参考指标,设计了一种IMD控制参数的计算方法,分别计算了IMD安...