调谐混合水箱／质量阻尼器及其工程设置方法

为充分利用结构物内部储水装置的经济性及实用性,调谐类阻尼器有更多样的设计。提出了调谐混合水箱／质量阻尼器（THMD）的概念。分析了由调谐液柱阻尼器（TLCD）与调谐液体阻尼器（TLD）组合而成的混合水箱内水的动力效应对THMD系统控制性能的影响;并提出运用最优动力方法对THMD进行设置。算例分析表明,THMD可取得与TMD相当,优于TLD、TLCD的控制效果;而运用最优动力方法设置的THMD的控制性能明显优于普通方法,并为适应结构物内部使用空间要求提供了更为宽松的条件。     

不确定结构输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制研究

为了有效处理土木工程结构分散振动控制中模型参数不确定性对系统性能的影响,提出了同时满足多个控制目标的输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出并证明了H_∞保性能鲁棒分散控制器存在的充分条件,在此基础上,采用变量替换方法,建立了输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法,进而通过引入约束条件,将其转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题。针对一12层结构进行分散控制设计、集中控制设计及仿真分析。结果表明,对于具有较大不确定性的结构,输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法较传统线性二次高斯集中控制算法有更理想的控制效果。     

基于LMI的不确定结构鲁棒H_∞控制研究

以含有界随机参数结构模型为控制模型,研究了不确定结构的鲁棒H_∞控制问题。在控制系统设计过程中,通过Gegenbauer多项式将不确定结构控制模型中随机参数引入到结构的确定性扩阶系统之中;再基于该扩阶系统,结合有界实引理,采用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)推导得到控制系统的增益矩阵,使得闭环系统传递函数对不确定性扰动满足H_∞干扰抑制。最后通过一结构算例,结合自定义的鲁棒性能评价指标,分析比较了基于不同控制模型设计的控制系统鲁棒性能的差异。仿真分析结果表明,模型参数和环境激励的不确定性对控制系统控制效果有较大影响,所述控制系统设计方法相较其他两类方法具有更好的鲁棒性。     

动水压下减震连续梁桥随机优化及减震性能研究

地震作用下,跨海桥梁桥墩和周围水体的动力相互作用将对桥梁结构的动力响应产生较大影响。建立了考虑动水压力的2自由度连续梁桥简化分析模型,推导了其组合刚度和附加质量;提出了以墩顶位移方差最小为目标的黏滞阻尼器参数随机优化的Lyapunov方法。在此基础上,通过对设置黏滞阻尼器的某跨海连续梁桥简化模型进行了阻尼器参数优化,研究了动水压力和地震耦合作用下连续梁桥的减震性能。研究结果表明:动水压力增大了桥梁的地震反应,对桥梁的动力响应特性有较大影响。采用黏滞阻尼器可有效减小跨海连续梁桥的地震反应,改善桥梁结构抗震安全性能。     

天然橡胶支座(LNR)的等效阻尼比试验研究

简要论述了天然橡胶支座(LNR)的力学特性,通过不同温度、不同压应力、不同应变的相关性压剪试验研究了天然橡胶支座等效阻尼比的温度、压应力、应变相关性.试验结果表明常规条件下天然橡胶支座等效阻尼比在2%～3%之间,结合日本的相关资料及设计方法,隔震设计中可不考虑天然橡胶支座的粘滞阻尼.     

城市交通诱发结构二次振动分析与数值模拟

为了研究结构二次振动的振动特点及发生机理,建立了理论分析模型,并推导了运动方程.分析结果表明,结构二次振动实质为结构内部构件与外部激励中的与其自振频率相近频段发生的共振反应,框架结构的二次振动主要表现为楼板和梁等结构构件与外部激励的谐振.结合工程实际,通过数值模拟分析了一栋7层框架结构分别在高架路、地铁和轻轨交通诱发地面振动激励下的二次振动响应,验证了提出的理论模型和分析的正确性.     

层间隔震体系可靠度的灵敏度分析

考虑层间隔震体系(上部隔震结构、中间层隔震结构、下部隔震结构)随机参量和地震激励的不确定性,利用随机响应面方法,结合基于线性无关原则的概率配点方法,将隐式的结构响应函数转换成显式函数,在此基础上利用Monte-Carlo分别对3种隔震结构形式可靠度进行分析,并分析了其对应的可靠度灵敏度。结果表明:层间隔震体系中,各随机变量均值变化对体系的可靠度将会产生不同的影响,各随机变量方差的增加都将降低体系的可靠度;可通过优化设计变量,严格控制施工质量(控制变量方差),降低其对体系可靠度的影响。可靠度灵敏度的分析结果可以提供体系的可靠度指标对随机参量变化的重要性排序,从而提高大型复杂结构的可靠度分析和优化设计的效率,同时为层间隔震体系可靠度灵敏度的进一步研究奠定基础。     

圆钢管混凝土拱空间极限荷载计算方法研究

基于随转坐标法和场一致性原则,引入纤维梁截面的正应变平截面假定和剪应变线性分布假定,提出了考虑几何与材料双非线性的圆钢管混凝土拱空间极限荷载分析方法。编制相应的非线性有限元分析程序,并对已有的面内及面外受力的钢管混凝土模型拱进行了双重非线性有限元分析。结果表明:分析得出的荷载-变形曲线和极限荷载与试验结果有一定差异,但与其他文献计算结果符合较好。与其他学者计算方法相比,本文方法由于实现了几何与材料非线性之间的解耦,及基于全量计算不平衡力,因而具有较好的计算效率及精度。     

核电站安全的地震威胁及对策分析

核能是一种清洁高效的无碳能源,在人类文明进程及世界现代化发展中具有重要意义,但也存在核泄漏和核废料等问题。对世界核能利用情况及各国核电站建设与规划情况进行了回顾与展望,总结了历史上历次核电站事故发生的根本原因,着重探讨了地震对核电站的威胁。以2011年日本大地震造成的福岛核电站事故为例,分析了核电站事故对社会、经济及生态环境造成的影响,同时还提出了一些建议:对已建核电站进行抗震加固和延寿评估,做好未来核电站建设规划,改善管理机制,做好地震预警及核电站安全监测,优化应急处置机制,深化核能概率安全分析,普及群众安全教育,定期开展灾难演习,强化国际合作等举措,为人类在探索正确使用核能的进程中少受核能副作用的伤害而发挥重要作用。     

双室薄壁钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究

根据某实际跨海大桥工程双室薄壁钢筋混凝土桥墩,设计了1∶10的双室薄壁钢筋混凝土桥墩试验模型,进行了水平低周往复加载试验,评价了其整体抗震性能,确定了模型桥墩的开裂弯矩、初始屈服弯矩、完全屈服弯矩及极限承载力,并分析了桥墩的破坏形态、刚度退化情况、桥墩纵筋应变变化情况、加载装置摩擦力的影响。试验结果表明:双室薄壁钢筋混凝土桥墩抗震性能良好,破坏为延性破坏,根据模型桥墩试验结果确定实际桥墩的开裂弯矩、初始屈服弯矩、完全屈服弯矩及极限承载力与有限元分析结果基本一致,验证了实际桥墩结构设计的准确性,保证结构安全可靠。