串联基础隔震结构的隔震特性

由橡胶隔震支座与摩擦滑移隔震支座串联成组合支座,再与橡胶隔震支座并联形成的串联基础隔震结构,在地震时可以取得较好的隔震效果.根据串联基础隔震结构的特点,给出了该种隔震体系的等效阻尼、等效刚度的计算公式;将串联隔震支座设定为多个屈服剪力水平,得到了较好的等效阻尼.实例计算表明,选择合适的摩擦系数和2种支座的刚度比,可以得到性能较好的隔震结构.     

海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.     

隔震桥梁结构的简化反应分析及设计参数研究

在规则隔震桥梁结构简化为2自由度系统的基础上,利用等效线性化方法进一步将以隔震模态为主的2自由度隔震桥梁结构简化为双线性的单自由度隔震系统,考虑了隔震支座的双线性特性,并计入了隔震支座下部结构质量及墩柱粘滞阻尼比等参数对结构响应的影响,提出了相应的计算力学模型,重点讨论了隔震支座的剪切位移延性、硬化刚度比、隔震桥梁结构的质量比、隔震模态周期、墩柱周期及其粘滞阻尼比等参数对隔震桥梁结构在近场地震作用下非线性动力响应的影响,并对隔震支座设计参数的选取给出了合理的选择标准.     

摩擦耗能器在桥梁减隔震中的有效性分析

桥梁工程作为生命线工程之一。在地震中的破坏会造成震后救灾工作的巨大困难,使次生灾害加重。采取有效抗震措施是减轻桥梁震害的主要方法。通过把"钢筋混凝土支撑钢板-橡胶摩擦耗能"装置引入到桥梁结构当中,以有效地缓解地震带来的各种损失。对钢板-橡胶摩擦耗能器与板式橡胶支座和滑板橡胶支座的组合分别进行时程分析,通过计算来验证在桥梁结构中应用这种组合后的减隔震效果。特别是在脉冲地震波作用下、桥墩较高时以及在三、四类场地上的减隔震效果尤为明显。     

公路梁桥高阻尼橡胶支座优化配置研究

减隔震设计是较为有效的抗震措施,高阻尼橡胶支座(HDR)亦因其较好的减隔震效果在公路梁桥中广泛应用。采用非线性时程分析法对软弱场地中配置不同减隔震支座的梁式桥进行地震响应分析,研究发现高阻尼橡胶支座的减隔震效果优于相同支承能力的板式橡胶支座。然而,无论是滑动式板式支座还是滑动式高阻尼橡胶支座均会导致相应桥墩处的支座位移过大,且各项地震响应与其他各墩差异较大,荷载在各墩间分配不均。通过改变边墩处高阻尼橡胶支座的刚度及类型,分析对比了支座的各项参数对桥梁结构地震响应的影响规律。研究发现全桥采用刚度相近的高阻尼橡胶支座时能够达到全桥各墩抗震性能的均衡、减小地震作用对桥梁结构及支座的破坏。     

考虑轴向荷载效应的铅芯橡胶支座模型研究

在其他铅芯橡胶隔震支座模型基础上,本文提出一种考虑轴向荷载效应的新模型。该模型在单向及双向横向荷载作用下可以相互转化。通过三向简谐地震荷载作用下模型的响应分析,探讨了该铅芯橡胶支座在考虑轴向荷载效应下的一些力学性质,得到一系列结果和结论,所得结论为考虑铅芯橡胶支座轴向荷载效应的基础隔震结构整体分析奠定了基础。     

半潜式海上浮式风力机平台设计及水动力响应

 为了开发海上风能资源,探索浮式风力机平台响应特性,设计了一种半潜式海上浮式风力机平台样机。利用风压模型模拟风力机气动载荷,基于势流理论和Morison方程计算水动力载荷,并根据阻尼矩阵计算阻尼力和系泊线载荷,建立了海上浮式风力机运动响应数值模型。制作了1/50的试验模型,并在水池进行水动力实验,对垂荡板在设计中的作用进行了验证,测量了模型的固有周期、衰减系数以及规则波条件下的响应等,对比发现数值模型结果与实验结果吻合较好。在无风和额定工况下进行系统随机响应特性数值分析,通过统计数据和响应频谱研究了风力机气动载荷对风力机平台运动特性的影响。发现该系统数值模型时效性好并可以真实反映浮式风力机平台的运动特性,平台垂荡、纵摇、纵荡的响应结果满足海上浮式风力机系统对平台的性能要求。设计中加入垂荡板使平台垂荡和纵摇的固有周期和衰减系数增加,提高了系统的稳定性。风力机气动载荷对纵摇传递函数产生有益的抑制,但会放大纵摇和纵荡在共振区的响应。     

铅芯橡胶支座非理想工作状态下的力学试验研究

在大震作用下,桥墩会产生较大的变形,从而使得与之相联的铅芯橡胶支座处于整体倾斜、转动等非理想的工作状态,这样会对铅芯橡胶支座产生较大的影响。本文针对这样的情况,设计并进行了铅芯橡胶支座处于非理想工作状态下的水平性能试验研究,对比了铅芯橡胶支座非理想工作状态下与正常工作状态下的差异,分析了支座滞回曲线、水平等效刚度、等效阻尼比等随倾斜角度和剪切应变的变化规律,以及墩柱倾斜角度对支座的减隔震性能发挥的影响。试验结果表明：支座的倾斜状态容易导致钢板与橡胶脱胶,严重时会出现起鼓、开裂甚至爆裂。铅芯橡胶支座的水平等效刚度随倾斜角度的增大而减小,等效阻尼比随倾斜角度的增大而增大。铅芯橡胶支座边界倾斜会限制支座水平减隔震性能的发挥,随着角度的增大影响更加明显,最大会降低40%。     

小高层结构屋顶不同的TMD设置方式减震对比分析

根据屋顶水箱和保温层对房屋整体结构减震的作用,建立采用铅芯橡胶支座的3种不同屋顶的TMD控制装置的小高层结构模型,即单水箱屋顶TMD、双水箱屋顶TMD和屋顶保温层TMD.在此基础上运用有限元分析和动力时程分析方法对控制装置的减震效果进行计算对比.对比结果表明,3种屋顶TMD控制装置均有明显的减震效果;当质量比控制在3%以内时,质量越大,屋顶TMD荷载分布越均匀,减震效果越好;屋顶保温层TMD减震效果最好,双水箱屋顶TMD的减震效果次之,单水箱屋顶TMD的减震效果最差.本项研究成果可以为TMD的后续研究和设计提供理论依据.     

烟道对钢筋混凝土烟囱影响的分析

为了研究高耸烟囱筒壁开设烟道后对烟囱特性的影响,利用大型通用有限元计算软件ANSYS分别对120m、180m和240m 3种高度的烟囱进行数值模拟分析,分析内容包括考虑和不考虑烟道2种情况下的重力、风荷载及地震作用下的应力、应变。通过计算分析得到了考虑烟道时对烟囱的影响：烟道周围应力变化复杂,考虑烟道后结构的最大应力、应变的位置发生变化。     

成层地基中不同土层分布对地下结构的抗震影响

为了研究清楚成层地基中由于不同土层的分布而引起地下结构的地震响应,借助FLAC3D有限差分分析软件,通过设置土体的Hardin/Drnevich阻尼,合理地描述土体在动力作用下的滞回曲线和滞回圈,从而建立不同地质条件下的分析模型,分析地下结构在不同地基中的地震反应。结果表明,当结构处在软弱土层时,其在水平地震作用下的反应明显大于结构位于其他土层情况下的地震反应。当结构处在硬土层,或有较好的持力层,并有隔层软弱层的地层时,结构在地震作用下相对较安全。工程设计中可以通过合理地选择地下结构所处土层位置,避免未来可能地震引起的不良影响。     

大型风力机叶片阻尼层厚度分析与抑颤研究

为增强大型风力机叶片抑颤效果,从增加叶片的结构阻尼角度出发,以8 MW风力机叶片为研究对象,通过铺层设计和阻尼层位置设计为建立阻尼叶片有限元模型提供基础.分别以SHELL181单元和SOLID185单元模拟叶片上下蒙皮和阻尼层,对无阻尼叶片和阻尼叶片两种模型进行模态分析,探究阻尼层厚度变化对原叶片整体质量、固有频率及结构损耗因子的影响.确定8 MW风力机阻尼叶片阻尼层最佳敷设厚度,最后在最佳阻尼层厚度基础上对比分析两种叶片抑颤效果.结合结构损耗因子发现阻尼层厚度并非越大越好,经敷设最佳阻尼层厚度,原叶片可在质量增加极少的情况下提高抑颤能力.     

大跨度皮带走廊在地震力和风力作用下的效应

本文对某矿112.6米的封闭式皮带走廊用有限元的方法计算了它在地震力和风力作用下的效应。计算表明,风力对皮带走廊的影响很大,由于走廊横向刚度不足,产生很大变形;风力引起的轴力比静力(恒载+活载)大一倍多。地震效应约为静力效应的40％,地震载荷的特殊组合比基本风载的主要组合要小得多,抗震验算不起控制作用。支架结件在其自身平面内、外的刚度对走廊结构的变形及运营条件,防止震害具有重要意义。     

大跨度桥梁边墩横向减震体系的地震易损性分析

在大跨度桥梁中,边墩的竖向恒载与中墩相比往往较小,导致支座滑动摩擦力较小,因此,摩擦型耗能减震支座无法有效控制地震位移.针对以上问题,提出了滞回型钢阻尼器和滑动支座配合使用的桥梁边墩减震体系.然后,以一座大跨度钢桁架拱桥为例,建立了全桥有限元模型,以支座位移、墩底弯矩以及拱脚立柱的应力为工程需求参数,采用云图法建立概率地震需求模型,分析了该大跨度桥梁的边墩横向地震易损性.结果表明,采用滞回型钢阻尼器和滑动支座的桥梁边墩减震体系可有效降低桥梁上、下部结构各主要控制部位的横向地震易损性.     

隔震结构分析的等效迭代CCQC反应谱方法

针对隔震结构地震响应分析,提出了一种修正的CCQC (complex complete quadratic combination)反应谱法。鉴于常规CCQC反应谱方法应用中等效参数选择的困难,构造了通过迭代确定隔震支座合理等效力学参数的新算法——等效迭代CCQC反应谱法。采用该方法对一栋七层基础隔震框架结构进行响应计算,并与非线性时程法和常规CCQC反应谱法进行结果比较和分析,验证了方法的可行性和合理性。结果表明:本文方法可排除常规分析中隔震层等效刚度与阻尼参数选择的主观因素影响,有效提高分析精度和计算可靠性。     

粗糙条对某超高层建筑风荷载影响的风洞试验研究

超高层建筑外幕墙围护结构的骨架等粗糙条构件,会改变建筑表面绕流形态,从而对风效应产生影响,但目前我国建筑结构荷载规范中尚缺乏相关规定。文中以某典型超高层建筑项目为研究对象,对建筑模型表面设置粗糙条与去除粗糙条两种工况进行刚性模型同步测压试验对比研究,通过分析建筑模型表面风压系数、基底倾覆弯矩和体型系数等风荷载特性的变化,以研究建筑表面粗糙条对超高层建筑结构风荷载的影响规律。研究表明：设置粗糙条对建筑表面极值正压影响不大,但会显著降低建筑表面极值负压绝对值、最大降幅约39.8%,将显著影响建筑角区及侧风面,使建筑侧风面的平均和脉动风压系数显著减小、最大减幅分别为24%和30%,整体上,设置粗糙条有利于建筑围护结构的抗风设计。设置粗糙条会影响结构整体风荷载,在0°正吹风向角下,粗糙条会使建筑沿层高分段风荷载体型系数略微增大、最大增幅约为8%,使塔楼基底绕X轴的倾覆剪力和倾覆弯矩略微增大、增幅分别为4.9%和6.0%;设置粗糙条对建筑顶部峰值加速度极值出现的风向角有影响,且可降低峰值加速度幅值,降幅约为7.91%。     

层间隔震结构减震机理的数值模拟分析

以振动台试验模型为背景,隔震垫采用铅芯橡胶隔震支座双线性滞回阻尼和粘滞阻尼的粘塑性分析模型,隔震层采用粘塑性分析模型,建立层间隔震结构的动力运动方程.同时,使用有限元分析软件ANSYS对该试验模型进行非线性有限元动力分析,获得层间隔震结构在地震动下的响应.分析结果表明,隔震层位置越低,隔震效果越好.随着隔震层设置位置下移,层间隔震体系在结构动力特性上体现为前两阶模态质量参与系数的比例发生变化.在中间层隔震区域,隔震层上部子结构反应基本上由一阶振型决定,而下部子结构反应却以二阶振型为主.隔震层上部子结构层间位移较稳定,可以近似为平动;下部子结构层间位移呈现抛物线状,且下部结构最大层间位移常出现在下部结构的中间位置.     

铅芯直径对铅芯橡胶隔震支座极限剪切性能的影响分析

通过有限元分析软件ABAQUS对铅芯橡胶隔震支座进行极限剪压状态下的力学性能分析,研究了铅芯直径对铅芯橡胶隔震支座极限剪切位移的影响及其在此极限状态下的等效水平刚度、等效阻尼比、屈服后刚度和屈服力.研究表明,铅芯直径的增大使铅芯橡胶隔震支座的极限剪切位移显著减小;铅芯直径对极限剪压状态下的有效阻尼比和屈服力起决定性影响,二者随铅芯直径的增大而显著增大;铅芯直径对屈服后刚度影响很小.     

浮冰作用下单桩海上风机动力响应分析

随着海上风电在环渤海地区不断发展，冰激振动响应为当前环渤海地区海上风机面临的重要问题 .基于海上风机一体化数值分析软件，对浮冰作用下单桩海上风机动力学响应展开研究 .重点探究单桩风机塔基以及泥面线处载荷动力响应变化规律，研究不同冰载数值模型、冰厚以及冰速对单桩海上风机动力响应影响，开展抗冰锥结构下单桩海上风机动力响应影响规律.结果表明：不同冰载数值计算模型下的计算结果差别较大，采用Matlock双齿模型计算出的塔基载荷以及泥面线载荷最大，分别为无浮冰作用的 2.2倍与 1.3倍；单桩海上风机动力响应随冰厚增加而增加，冰速变化对单桩海上风机结构荷载影响不明显；采用抗冰锥措施后，作用于单桩海上风机的冰荷载显著降低，极大降低单桩风机塔基以及泥面线位置处的剪力与弯矩，塔基位置处剪力与弯矩的最大值分别为无抗冰锥结构的82%与95%.同时抗冰锥结构可极大降低作用结构上的冰荷载，其冰载最大值与标准差分别为不采用抗冰锥结构的5%与7%.     

直接基于位移的橡胶支座隔震结构性能设计方法

将隔震结构简化为等效单自由度系统(ESDOF),隔震层采用铅芯橡胶支座,应用直接基于位移的性能设计方法(DDBD)分析隔震结构。重点讨论多自由度隔震结构(MDOF)向单自由度等效体系的转化方法,分析体系等效阻尼比、目标位移与等效质量。根据《建筑抗震设计规范》建立了位移反应谱,改进基于位移的性能设计方法的流程。设计高烈度区某隔震工程,假定各楼层的目标位移与体系等效阻尼比,通过性能设计流程最终得出各楼层的剪力分布;对设计的结构进行了时程分析校核,表明方法不但简单有效而且满足工程设计精度要求,可用于隔震结构的初步设计。