用于斜拉桥横向的新型油阻尼器减震性能研究

为解决斜拉桥横向塔-梁固结体系导致地震响应过大的问题,兼顾斜拉桥横向抗风、隔震需求,研制了一种刚度可变的新型油阻尼器。论述了新型油阻尼器的工作原理,建立其恢复力模型并通过单轴动力试验进行验证;以两座斜拉桥为例,对比了新型油阻尼器与已有两种金属阻尼器的减震性能。结果表明:所建恢复力模型可准确模拟新型油阻尼器的力学行为,新型油阻尼器活塞滑动前刚度较高,活塞滑动后刚度为0;与两种金属阻尼器相比,新型油阻尼器具有更低的等效刚度和更高的耗能能力,更大幅度降低两座斜拉桥的梁端位移与塔底弯矩。     

黏滞阻尼器耗能增效减震系统理论及试验研究

鉴于传统消能减震系统在层间位移较小时耗能效率有限,介绍了一种带位移放大装置的黏滞阻尼器增效减震系统,可通过放大阻尼器的相对变形提升系统耗能能力。基于该系统变形受力特性构建了其耗能增效及高阶效应力学模型,发现在阻尼器拉伸和压缩变形过程中存在不对称现象,进一步讨论了模型参数对力学性能的影响规律。设计制作了试验模型,并完成了在正弦荷载的作用下的往复加载试验。通过对比试验结果与理论曲线验证了理论力学模型的正确性,并通过试验探讨了频率相关性与疲劳性能。最后针对某框架?剪力墙减震结构进行地震响应分析,结果表明较少数量的带位移放装置的黏滞阻尼器增效减震系统可实现数倍普通阻尼器的增效减震效果。     

附加黏滞阻尼器减震结构实用设计方法研究

黏滞阻尼器近年来在结构减震控制中得到广泛应用,但面向黏滞阻尼减震结构的设计方法仍有待补充和完善。基于此,探讨和提出了一种针对附加黏滞阻尼器减震结构的实用设计方法,主要内容包括分析了黏滞阻尼减震的基本原理和力学模型,从主体结构与附加消能部件分开设计的思路着手给出了具体的设计流程和内容框架,列出了消能部件方案设计及性能参数配置的计算公式。最后,结合一个工程实例,引入日本JSSI Manual中黏滞阻尼减震结构设计方法进行了对比分析和论证,结果表明该实用减震设计方法对于结构各楼层地震响应控制得比较均匀,如此有助于改善结构薄弱层状况,而通过减震结构的强度、变形验算也表明该实用方法能很好地契合现有抗震设计规范,可应用于黏滞阻尼减震结构设计中,以满足不同地震风险下的减震控制目标和需求。     

黏滞阻尼器在集装箱起重机上的减震研究

基于能量耗散的原理提出了一种集装箱起重机抗震方法,该方法是在门腿与横梁之间安装黏滞阻尼器以吸收和耗散输入到结构的地震波能量,提高集装箱起重机的抗震性能。通过建立集装箱起重机减震结构的等效单自由度力学模型,推导了减震结构的等效阻尼和等效刚度,并与有限元模型计算结果对比验证了等效模型的有效性和可信度,提出了基于位移和耗能比的阻尼器阻尼系数和撑杆刚度系数优化方法,得到了不同烈度地震作用下的优化阻尼系数和刚度系数,计算了集装箱起重机减震结构在不同地震载荷作用下的位移响应特性。结果表明所提出的集装箱起重机抗震方法能够有效的耗散地震能量,减小结构位移响应,其减震率达到了46.18%,该方法是行之有效的。     

斜拉桥横向减震振动台试验

为了研究弹塑性阻尼器对斜拉桥横向地震反应的减震效果,以一座独塔斜拉桥为研究对象,设计了1∶20大比例缩尺的全桥振动台模型,采用一条远场波和一条近场波作为地震输入,对该模型进行了全桥横向振动台试验。试验结果表明,与塔梁、墩梁横向固定连接相比,塔梁、墩梁横向采用弹塑性阻尼器连接能有效减小桥塔横向地震响应,如在远场和近场地震输入下,塔底截面钢筋应变分别最大减小了40%和10%;但在近场地震输入下,弹塑性阻尼器变形约为远场地震输入时的3.6~4.6倍,加载完成后产生明显的残余变形。通过对比数值和试验结果可知,数值结果与试验结果较接近、吻合较好。     

基于黏滞阻尼器的连续梁桥减震控制振动台试验研究

目前国内外高烈度设防区域的很多桥梁均安装了黏滞阻尼器用于减震控制,其设计与布置均依据动力弹塑性理论分析和数值模拟,不仅缺乏振动台试验的验证,同时减隔震桥梁经历地震考验的相关工程实例也很少。设计并制作了孔隙式黏滞阻尼器,通过循环往复加载试验获得了其滞回曲线,进而将其安装在一座连续梁桥缩尺模型上进行了振动台试验,通过试验验证了其减震控制效果。试验结果表明:黏滞阻尼器的阻尼力随着频率的增大而增大,实测滞回曲线接近于椭圆;黏滞阻尼器对连续梁桥固定墩墩底应变和墩顶位移及活动支座的纵向位移响应均有良好的减震控制效果,不同地震波输入下的减震率有所不同,最大减震率达到50%以上。     

随机车流制动状态下斜拉桥黏滞阻尼器振动控制研究

为了研究随机车流制动状态下斜拉桥的结构纵向响应以及黏滞阻尼器的振动控制效果,结合采集的交通荷载数据与交通流关键参数统计,建立3种车流密度的随机车流模型。其次基于车-桥系统耦合关系,利用改进折半查找法确定单主梁模型车辆荷载加载方法,编制单主梁模型车-桥耦合分析模块。通过建立的随机车流制动模型,对斜拉桥制动工况下结构纵向响应、纵向黏滞阻尼器振动控制效果和制动影响因素进行分析。结果表明:随机车流制动工况下,会产生相反方向的制动响应,且桥梁结构响应大于正常随机车流;纵向黏滞阻尼器可有效控制结构纵向位移,速度指数α越小,阻尼系数C越大,控制效果越突出,控制效率最大可达到90%左右;桥梁后半段制动响应和制动系数明显大于前半段的制动响应;制动车道越多,制动响应和制动系数越大;对于车流密度,制动产生的响应和制动系数大小规律为——密集流适中流稀疏流。     

弹塑性钢阻尼器用于大跨度CFST拱桥的减震控制研究

弹塑性钢阻尼器具有良好的减震效果,但目前的研究和应用主要集中在房建领域。本文以主跨368m的茅草街大桥为研究对象,进行了弹塑性钢阻尼器用于大跨度钢管混凝土拱桥地震响应的减震控制研究,采用非线性时程分析法进行了阻尼器关键参数的敏感性分析,研究了不同屈服荷载、不同弹性刚度及不同空间布设阻尼器的减震效果,最后重点分析了行波效应对弹塑性钢阻尼器减震效果的影响。结果表明,对于该中承式钢管混凝土系杆拱桥,弹塑性钢阻尼器的减震效果明显;综合考虑各部位的地震响应,在主梁各支承间均匀布设阻尼器为最佳布置方式;考虑行波效应后,阻尼器的减震效果更佳。     

非线性黏滞阻尼器性能试验

非线性黏滞阻尼器性能试验是控制其质量的重要手段,而我国非线性黏滞阻尼器性能测试标准的部分技术规定尚需进一步明确和细化。针对性能参数C、α确定、滞回曲线面积评定及慢速试验实施等争议较多的问题,分别从测试技术和数据处理两方面进行探索研究。通过对工程常用非线性黏滞阻尼器开展性能试验,明确了性能参数C、α的数据处理方案,统一了地震疲劳性能试验评定滞回曲线面积的技术规定,细化了慢速试验实施的技术要求。研究成果可供非线性黏滞阻尼器性能试验技术标准完善参考。     

考虑土-结相互作用的黏滞阻尼器减震结构振动台试验研究

通过对黏滞阻尼器消能减震钢框架结构模型在刚性地基和群桩地基条件下进行对比振动台试验,研究土-结动力相互作用(SSI)对阻尼器减震效果的影响。根据量纲分析法确定了试验模型与原型的相似关系。采用粉质黏土作为试验用土,采用叠层剪切型土箱以减轻边界的影响。上部结构为5层钢框架,消能元件为黏滞阻尼器。通过振动台试验获取了不同地震输入下减震结构及非减震结构在不同基础条件下的动力特性、楼层加速度及位移的地震反应数据。对于桩基础模型,测量了桩身应变及桩土接触面的压力值。试验结果表明:对于非减震结构,SSI效应使结构体系的阻尼比有较大的提高,而对于减震结构,SSI效应对结构体系的阻尼比影响则不大;SSI效应对结构楼层加速度反应具有显著的影响,其对上部结构地震反应的主要影响体现为减震效应,且随着地震输入量级的增大,减震效应愈大,群桩基础上阻尼器的减震效率与刚性地基相比具有较大程度的下降;对于桩基础结构,阻尼器在降低上部结构反应的同时,减小了桩基础的地震反应,上部结构和基础两个方面的安全性都得到了提高。     

基于全时程迭代的黏滞阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

准确地估算附加等效阻尼系数对于黏滞阻尼器减震结构的设计具有实用意义。该论文从线性化基本理论出发,通过阻尼器-结构耦合关系分析,提出一种基于全过程迭代和耗能相等的等效阻尼系数计算方法。计算方法物理意义明确,同时考虑了黏滞阻尼器自身参数和结构动力响应对等效阻尼系数的影响,且迭代过程具有收敛速度快、计算精度高等优点。该论文通过对多个算例的地震响应分析,并与精细化方法进行对比验证了该计算方法的可靠性。     

大跨度三塔悬索桥弹塑性软钢阻尼器减震控制

大跨度三塔悬索桥是一种具有超大跨越能力的新型多塔悬索桥结构,其抗震特性备受关注。软钢阻尼器已被广泛应用于建筑结构的抗震加固中,但在桥梁工程中应用并不多见,为此,以泰州大桥为例,开展了软钢阻尼器应用于大跨度三塔悬索桥的减震控制研究;首先对软钢阻尼器参数进行敏感性分析,获得最优控制参数,据此分别研究一致激励和行波激励下软钢阻尼器的减震效果,并重点分析视波速对减震效果的影响。结果表明:设置软钢阻尼器可有效减小塔梁相对位移,但会使中塔底剪力和部分视波速下边塔底内力有所增大;在一定范围内的低视波速下近震源端结构内力减震效果优于远震源端,但在高视波速下远震源端减震效果明显大于近震源端。     

弹塑性钢阻尼器对中等跨径斜拉桥横桥向减震效果的振动台试验研究

为了研究弹塑性钢阻尼器对中等跨径斜拉桥横桥向的减震效果,该文以某一典型中等跨径混凝土斜拉桥为研究对象,设计了1/20全桥试验模型,通过改变塔梁、墩梁横桥向的连接方式,建立了固结体系和采用弹塑性钢阻尼器的减震体系两种试验模型,采用Chi-Chi波和场地人工波进行了横桥向四台阵全桥振动台试验。试验结果表明：相对于固结体系而言,横桥向采用弹塑性钢阻尼器的减震体系利用弹塑性钢阻尼器良好的滞回耗能性能,可以有效地减小塔顶位移和塔底应变,具有良好的减震效果,是合理的抗震体系之一。     

黏弹性阻尼器减震结构基于位移减震域的设计方法

对高烈度区设置黏弹性阻尼器的减震结构进行了地震作用下的非线性动力时程分析,提出了减震结构位移减震域的概念,并定义层间位移减震比来评价减震结构的减震效应。建立了不同高度质点系模型并完成了结构动力响应分析,研究了阻尼器参数及设置位置对结构层间位移减震效果的影响域。通过对层间位移减震比进行曲线拟合,提出了减震域的预测计算公式,并以实际工程案例对拟合函数进行了验证。研究表明黏弹性阻尼器对结构设置层以上的减震效果较设置层以下的减震效果明显,且黏弹性阻尼器参数及不同设置层的减震比具有线性叠加的特点。减震结构在减震目标确定后,可采用文中减震比拟合公式对阻尼器设置效果进行快速评价。     

孔隙式黏滞阻尼器的力学特性研究

基于双出杆孔隙式黏滞阻尼器的力-位移曲线偏转现象及时程曲线的相位滞后现象,在考虑二甲基硅油剪切稀化特性和可压缩性的条件下,建立了黏滞阻尼器的速度-负载特性数学模型,通过MATLAB-Simulink模拟了黏滞阻尼器在正弦位移激励信号下的力学特性.研究结果表明,二甲基硅油的剪切稀化特性直接决定了黏滞阻尼器的输出阻尼力,而...     

斜拉桥面相对高度对粘滞阻尼器减震效果影响研究

由于地震响应特性对斜拉桥结构影响较大,在塔梁之间合理设置粘滞阻尼器可改善斜拉桥抗震性能。而目前研究多针对具体工程未考虑斜拉桥面相对高度对粘滞阻尼器减震效果影响。以某斜拉桥为模型,通过改变其下塔柱高度改变斜拉桥面相对高度,并系统分析桥面相对高度对斜拉桥粘滞阻尼器减震效果影响。研究表明,桥面相对高度对粘滞阻尼器最优参数及最优减震效果均有较大影响。     

球形储罐罐底附加黏弹性阻尼器减震研究

为了研究球形储罐罐底附加黏弹性阻尼器后的减震效果,推导了球形储罐考虑储液晃动效应的抗震简化力学模型、罐底附加黏弹性阻尼器的初始简化力学模型及二次简化力学模型,并进行了地震动响应分析,得出采用减震措施后能大幅削减球罐支承的受力,对储液晃动波高亦有一定控制作用;同时有限元数值仿真结果表明,在罐底附加黏弹性阻尼器后能有效减小球罐地震动响应;将有限元计算结果与数值解进行对比分析,数值解与有限元解十分接近,相互验证了计算结果的准确性。当采用简化力学模型进行减震设计时,初始简化模型及二次简化模型计算结果应适当放大,从结构安全性考虑放大系数可取1.1~1.2。     

大跨度斜拉桥结构横向消能减震设计方法

桥梁消能减振技术是通过在桥梁结构上合理设置耗能装置来增加结构阻尼、吸收地震等其它外界因素作用下的振动能量,减小结构的振动反应.本文结合杭州湾大桥工程南航道桥,提出在斜拉桥主梁与过渡墩、辅助墩之间沿横向设置粘滞阻尼器,来控制大跨桥梁的横向地震反应.分析表明,采用阻尼消能减震技术,不仅可有效地减少大跨桥梁的横向地震反应,而且还可同时限制桥面横向温度变形,保护伸缩缝.     

附加黏弹性阻尼器的钢框架结构减震性能研究

定义未加黏弹性阻尼器的结构为原结构,附加黏弹性阻尼器的结构为消能减震结构。建立12层钢框架结构模型并计算其恢复力特性,根据原结构以及采用分数微分方法计算的消能减震结构的振动微分方程,分别编制两种结构的弹塑性时程分析程序,计算在多种地震动作用下的地震反应,并对两者的能量分配进行比较分析。对消能减震结构中黏弹性阻尼器的不同布设方式以及投放量进行研究,得出阻尼器投放量与楼层的相关性并进行验证。结果表明,黏弹性阻尼器不仅具有很好的减震效果,而且可以根据阻尼器投放量与楼层的相关性确定阻尼器投放量,使结构的减震效果达到较优的状态。     

黏滞阻尼器在时程分析下的附加有效阻尼比研究

为了研究消能减震结构中黏滞阻尼器在时程分析中所提供的附加有效阻尼比,从阻尼力做功(阻尼能)的角度出发,建立阻尼能与附加有效阻尼比在时程过程中的关系,提出附加有效阻尼比的理论计算公式,并建立有限元分析模型来验证该公式,对比消能减震结构与等效结构的阻尼能。结果表明,该阻尼比计算公式比现有的其它公式具有更强的通用性及合理性,适用于计算黏滞阻尼器在任意时程分析过程中的附加有效阻尼比,且消能减震结构与等效结构具有相同的阻尼能。