建筑物滚动摩擦隔震理论

提出了建筑物滚动摩擦隔震理论。根据动能定理与多体动力学理论,导出了复位弹簧-辊轴摩擦摆隔震系统的强非线性多自由度运动方程,并根据龙格-库塔方法给出了数值求解过程．计算了两个实例工程在地震作用下的动力反应特性．分析了滚动摩擦隔震系统的隔震性能,辊轴式摩擦摆的结构较FPS滑道式摩擦摆有了改善．它消除了隅型摩擦摆中滑道摩擦力的冲击作用,也不必在滑道系统中设置运动转向装置．在合适的复位弹簧系数及滚动摩擦系数条件下,辊轴式摩擦摆隔震系统具有较好复位能力与耗能特性,隔震效率可达80％以上,的而且在竖向也可能会有较好的隔震效果。     

双滑动面摩擦摆隔震支座的隔震效果

以 Lagrange 方程和龙格-库塔方法为基本方法,采用 MATLAB 编制求解程序,计算了在一个7层结构中设置双滑动面摩擦摆隔震系统的地震动力反应,并与未设置隔震系统的数值比较分析了双滑动面摩擦摆隔震系统的性能,分析与计算结果表明：结构基础设置双滑动面摩擦摆支座具有明显的隔震效果,当μ=0.01、r =3.5时隔震效果已达70%左右。     

竖向振动对摆线滑道辊轴摩擦摆隔震性能影响

根据多体动力学理论相对动能定理推求了摆线滑道RFPS辊轴式摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式,并考虑了竖向弹性振动的影响.分析与计算结果表明:RFPS辊轴式摩擦摆具有隔震系统所必需特性;较长的自振周期使其具有必要的隔震能力;依靠重力可以使结构复位.依靠滑块与滑道接触面的滑动摩擦阻力可以消耗传入结构的能量.适当地选取摆线旋轮半径与滚动摩擦系数值,隔震效率可达90%左右.在通常实用的滚动摩擦系数范围内,当竖向层间刚度系数为水平层间刚度系数的10倍以上时,可以不考虑竖向振动对水平方向隔震效率的影响.     

考虑竖向地震作用的滑移摩擦隔震结构高宽比限值研究

对考虑竖向地震作用的滑移摩擦隔震结构的高宽比限值进行了研究。采用多自由度分析模型,建立了滑移隔震结构在水平与竖向地震作用耦联下的运动微分方程,给出了考虑竖向地震作用的滑移摩擦隔震结构的高宽比限值计算公式。以某六层采用摩擦滑移隔震的框架结构为例,考虑不同的场地条件,研究了竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值的影响。     

变系数摩擦摆系统的隔震研究

基于摩擦摆隔震结构的振动微分方程 ,将摩擦摆系统的滑动摩擦系数作为速度的函数 ,通过数值模拟研究了摩擦摆系统参数对结构最大地震响应的影响。结果表明 ,摩擦摆具有良好的隔震性能。     

摩擦摆支座参数变化对简支桥梁隔震效果研究江夏

以某简支梁桥为实际工程背景,以摩擦摆支座的滑动曲面半径及滑动摩擦系数为主要参数。系统研究了摩擦摆隔震支座的两个主要参数的变化对隔震简支桥梁的隔震效果的影响,摩擦系数越大,高速铁路桥梁的隔震效果越好,摩擦摆滑动曲面半径的大小对高速铁路桥梁的隔震效果影响不大。     

双凹摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟研究

介绍了双凹摩擦摆隔震支座的基本构成和隔震原理,从力学平衡原理出发对双凹摩擦摆隔震支座进行了理论分析,推导了双凹摩擦摆隔震支座的刚度,分别构造了双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回模型,并探讨了支座的回复特性,得到了其最大残余位移的计算公式.采用ABAQUS软件对双凹摩擦摆隔震支座进行了实体单元建模,数值模拟了低周反复荷载作用下的双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回特性及其回复特性.研究结果表明:①理论分析和数值模拟结果吻合较好,验证了提出的滞回模型和最大残余位移计算公式的正确性;②双凹摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能;③该支座的刚度与上下滑动面的球面半径之和成反比,其隔震周期也仅与半径有关,与上部结构质量无关;④其最大残余位移为上下两滑动面的摩擦系数和球面半径的乘积之和.     

多跨预应力连续梁桥摩擦摆隔震支座研究

以福州市闽侯县某多跨预应力连续梁桥为工程背景,建立空间动力模型,采用非线性时程分析法并自定义隔震率分析采用摩擦摆支座不同布置形式的隔震效果,研究了支座参数、桥墩高度等因素对桥梁隔震效果的影响,得出多跨预应力连续梁桥隔震设计参数的选取原则,可为同类型桥梁的隔震措施设计提供参考.     

高度可调摩擦摆隔震支座的力学性能

为了抗御强震动和基础不均匀沉降,研制出具有圆弧滑动面的新型高度可调摩擦摆隔震支座.通过滑动试验测定了可调节摩擦摆隔震支座的摩擦系数,在此基础上得到摩擦摆隔震结构的等效自振周期.理论分析证明:摩擦摆隔震支座的自振周期只和弧面半径R、摩擦系数μ、摩擦摆水平位移Dd有关,与结构质量等参数无关,具有良好的稳定性.高度可调摩擦摆隔震支座能够抗御强震动和基础不均匀沉降,并具有良好的自限、自复位功能和振动稳定性,无需附设阻尼向心机构,且在上部结构中不必考虑复杂的抗震措施.高度可调摩擦摆隔震支座结构简单,应用方便,宜在工程中推广应用.     

多自由度电流变阻尼隔震结构的数值分析

采用电流变智能隔震装置对多自由度结构进行了基础隔震控制.给出了电流变智能隔震装置的基本构造,提出了隔震装置的恢复力模型.根据摩擦结构运动机理,分析了隔震结构的动力特性,给出了隔震结构各阶段的运动方程及其判别准则,编制了结构非线性动力分析程序.对多自由度隔震结构进行了动力时程分析,分别采用3种恢复力模型的隔震装置对结构进行控制.结果表明,采用电流变智能隔震装置对结构进行控制可以有效地限制隔震层的位移.此外,拟限位型隔震装置还可以有效降低结构加速度,拟摩擦装置对结构加速度有所增加.     

凸轮式响应放大摩擦阻尼器基于性态目标的能量设计方法

在前期对凸轮式响应放大摩擦阻尼器(cam type response amplification device with friction damper, CRAD-FD)研究的基础上,对安装该阻尼器的单自由度体系建立了能量方程,推导了简谐荷载作用下CRAD-FD单圈滞回的能量解析解;基于消能减震结构标准能量设计反应谱,提出了CRAD-FD基于性态目标的能量设计方法;以某10层RC框架结构为例,在设防、罕遇、极罕遇地震作用下验证了该方法的可靠性。研究表明：所推导的CRAD-FD的能量解析解正确,所提出的基于性态目标的能量设计方法可靠;消能减震结构通过CRAD串联小吨位摩擦阻尼器的减震与耗能效果可与直接安装大吨位阻尼器的效果相差无几或更优,体现了CRAD的响应放大效应。     

滑移隔震结构的瞬态最优半主动控制

提出了一种摩擦力可控的滑移隔震结构半主动控制方案．考虑上部结构的刚度和阻尼，采用一阶微分方程模拟时滞的影响，与结构的振动微分方程一起作为整个系统的状态方程，使用瞬态最优控制算法计算基底摩擦力的大小，通过计算实例对这种摩擦力可控的滑移隔震半主动控制方案进行了分析．结果表明，对于消极的滑移隔震结构，当基底摩擦力较小时，其上部结构的最大加速度响应值虽然小，但基底最大滑移量很大；当基底摩擦力较大时，滑移量和残余位移虽然可以减小，但上部加速度反应却很大．通过半主动控制后，不但具有较好的隔震效果，而且能有效地减小基底的最大滑移量及残余位移．     

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。     

基础隔震结构的能量反应分析

文章通过建立有隔震和无隔震的4层框架结构的分析模型,对其分别输入3条典型的地震波进行地震能量反应分析,结果表明隔震结构能较好地满足能量方程;适当降低隔震支座屈服强度对于保护上部结构更加有利;地震波的能量持时和卓越周期对结构地震能量反应具有重大影响。     

X型准零刚度隔振器的隔振特性分析

将一种X型结构应用于准零刚度隔振器以改善其低频隔振性能.根据牛顿运动定律建立了系统的动力学方程.利用增量谐波平衡法对非线性常微分方程进行求解,得到系统的幅频响应曲线.讨论了等同约化刚度γ值对系统传递率的影响.研究结果表明:水平弹簧的无量纲预压缩长度的合理区间为 (0,2).在共振区时,γ值的增大可以减小力传递率.在较高频率激励下,γ值的变化对系统隔振性能影响较弱.随着γ值减小,共振区的位移传递率急剧减小.此外,γ值的减小也会引起共振频率减小,并且使得跳跃现象消失.因此,X型准零刚度隔振器的等同约化刚度γ值是一个可以有效反映系统低频隔振效果的理想参数.     

周期特性下网架结构振动特性分析

针对工程结构减隔振需求,基于网架结构的周期特性对其进行减隔振性能分析。通过改变节点质量、杆件截面参数,分析其对网架结构减振性能的影响;再对实际工程网架-悬挂吊车结构进行分析,运用频响函数综合法建立整个系统的振动传递模型,在隔振系统中评价该结构的隔振性能。结果表明,网架结构具有一定抑制振动效果,可通过调节杆件截面刚度来影响结构的带隙特征以实现预期减隔振效果;增加网架节点质量,可以很好地改变结构振动特性,尤其是对高频阶段有较好的抑制作用,但减振效果与截面刚度呈负相关;网架-悬挂吊车结构双层隔振系统具有良好隔振效果。合理运用网架结构的周期特性,对结构进行优化布置,可以有针对性地增强网架结构的减振性能。     

可控阻尼对隔振系统的影响

为了讨论阻尼的隔振效果，将隔振系统的分析模型写成统一的控制方程形式，并运用该控制方程组分析了粘性阻尼和磁流变阻尼（MRD），即：最佳粘性阻尼及可控粘性阻尼对响应的影响；对粘性阻尼器施加开关控制时产生的问题；被动MRD的平均粘性阻尼系数的计算方法；对MRD重置控制时产生的问题。结果表明，可控粘性阻尼器的隔振效果取决于激力类型和隔振系统参数，隔振效果与阻尼器参数优化设计密切相关。     

滚球隔振换能控制系统在风荷载激励下的研究

提出了基于滚球隔振和换能控制在风荷载激励下的智能控制系统,在结构物的底层采用滚球隔振并实施换能控制,利用滚球隔振大幅度地降低风荷载激励对上部结构的影响,同时发挥换能控制的优点,限制隔振层的相对位移并改善控制效果.建立了该控制系统的数学模型,该模型是非线性系统,有极强的鲁棒性,所以采用模糊控制算法实施智能控制.通过仿真分析研究了该系统的特点和算法的有效性.     

基于构件模态应变能比的隔震烟风道结构等效线性化分析

对大型烟风道采用热滑移型双凹摩擦摆(thermal sliding double concave friction pendulum system,TS-DCFP)隔震的结构等效线性化方法进行研究。推导了TS-DCFP采用滑移面等效半径、等效摩擦系数表达的三线性滞回模型的等效刚度和等效阻尼比,适于以非线性变形为主的摩擦摆隔震结构。建立了横向地震作用下的二自由度结构动力分析模型,基于构件模态应变能比,推导了振型组合阻尼比公式。采用提出的等效参数对二自由度烟风道隔震结构进行线性时程分析,并与三维模型非线性时程分析结果进行比较。分析表明,TS-DCFP用于烟风道隔震效果相当显著,且本文提出的等效线性化方法对道体反力、底部剪力的估计接近非线性时程分析结果,用于结构初步设计选型很有效。