采用摩擦型阻尼器的斜拉索被动控制

研究了较常用的线性粘滞阻尼器具有更高附加阻尼的非线性摩擦型阻尼器的斜拉索振动控制.首先通过单自由度系统详细分析了摩擦型阻尼器的非线性阻尼特性.进而采用张紧弦模型模拟斜拉索,通过Galerkin方法建立了斜拉索-摩擦型阻尼器系统的运动方程.采用半解析半数值方法分析了斜拉索自由振动的阻尼特性,对其阻尼机理进行了讨论.通过对拉索模态阻尼比的参数分析,得到了阻尼器参数和拉索附加阻尼关系的通用设计曲线,并与已有实索试验结果进行了比较,两者吻合良好.研究了摩擦型阻尼器的参数优化取值,结果表明拉索的最大模态阻尼比依振动初始条件等参数影响分布在一个范围而非定值,其下限值仍高于采用线性粘滞阻尼器时所获得的最大模态阻尼比.     

单自由度Maxwell阻尼器耗能结构基于频响函数谱矩的等效阻尼

为建立单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器复合系统减震结构基于反应谱的抗震设计方法,提出了一种此类结构等效阻尼的新型分析方法。鉴于Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统的松弛时间均为小量的特性,首先,对结构系统的运动方程进行重构以提高分析精度;其次获得重构系统及其等效系统的频响函数,利用两种体系的频响函数的零阶和二阶谱矩相同的等效准则,获得了单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统耗能结构等效阻尼及等效频率的解析表达式。数值分析表明:在抗震规范规定的参数范围内,本文所提方法的精度明显优于经典的模态应变能方法。     

粘滞阻尼器参数在连续梁桥地震反应中的响应分析

结合甘肃某高速公路一连续梁桥为背景建立Midas有限元分析模型,采用非线性动力时程分析法进行地震响应分析;在设置粘滞阻尼器后通过采用不同的阻尼系数组合工况对受到地震波作用的桥梁结构,对其墩底内力和梁端位移进行分析比对,得出论述当中实际桥梁工程案例设置粘滞阻尼器的最优阻尼系数,分析比较设置阻尼器前后的减振效果.结果表明,粘滞阻尼器在连续梁桥的抗震设计中有优越的性能,对梁端的位移、固定墩墩底剪力和固定墩墩底的弯矩明显减小;阻尼器的布置方案对桥梁抗震性能影响较为明显.     

高层建筑加强层粘滞阻尼系统的优化分析

提出了一种设加强层的框架-核心筒结构耗能减振系统,利用加强层与外围框架柱二者之间相对大的位移差,布设竖向粘滞阻尼器.基于结构简化计算简图,分别得到了采用假定振型法和有限单元法的数学模型.基于模态阻尼比,参数分析确定了阻尼器的最优阻尼系数.以一个安装了加强层阻尼系统的高层建筑为例,仿真分析了其在地震激励下的动力响应.研究表明,加强层阻尼系统可以大幅提高结构的模态阻尼比,有效减小结构的动力响应.     

粘滞阻尼器被动振动控制仿真研究

在介绍粘滞阻尼器结构原理、力学模型及其被动控制设计方法的基础上,以一连续梁桥作为工程实例,将设有粘滞阻尼器耗能支撑的桥梁结构看作一控制系统,利用达朗贝尔原理建立系统的动力学方程,利用Matlab/Simulink工具箱建立仿真模型,就阻尼器不同的阻尼系数、速度指数取值及不同的安装位置进行了动态仿真分析.结果表明:合理安装了粘滞阻尼器的梁桥,其地震动力反应得到很好的控制,位移、速度、加速度都有明显地减小.     

相邻结构减震优化分析

利用阻尼器连接相邻结构可减小结构地震反应,阻尼器参数的确定是减震设计的关键。根据随机振动理论,在白噪声激励下,以相邻结构的自振频率比、质量比为参数,推导了结构位移反应均方值与连接阻尼参数的关系式,分析了相邻结构的地震反应与频率比、质量比以及连接阻尼比的变化规律,从而得到了连接阻尼器的优化设计参数。最后在El Centro波、Taft波及人工波激励下,对比分析了某相邻10层建筑结构有连接和无连接时的地震反应,结果表明粘滞阻尼器连接相邻结构具有较好的减震效果。本文分析方法可供相邻结构减震设计参考。     

粘滞阻尼墙模型的振动台实验方法

粘滞阻尼墙是一种速度相关型的阻尼器,依靠粘滞材料的剪切变形来耗能.对粘滞阻尼器进行实验加载的传统方法是采用高速作动器,对实验设备要求比较高.为了降低实验成本,利用更普及的实验设备——振动台对粘滞阻尼墙模型进行加载,提出了一种新的实验方法:实验模型中完全由粘滞阻尼墙承担水平力,没有设置其它的抗侧构件;水平力由与粘滞阻尼墙内部钢板相连的配重的惯性效应产生;配重的自重通过承重构件传递到滑轮上.同时提出了高精度的数据拟合和分析方法,可以通过计算间接得到粘滞阻尼墙的滞回曲线.设计、制作了一个小比例实验模型,通过振动台加载,取得了很好实验效果,证明了所提实验方法的正确性.最后通过理论推导,针对利用振动台加载的实验设计提出了建议方法.     

基于分布参数模型的相邻结构阻尼器减震参数分析

采用剪切梁模拟两相邻结构、弹簧单元和阻尼单元并联模型模拟粘弹性阻尼器力学性能,基于复模态理论,求解阻尼器连接的相邻结构的动力特性指标.并采用Clough-Penzien白噪声模型作为地震激励,求解减震结构的地震响应,分析阻尼器刚度、阻尼以及结构基频之比等参数对减震效果的影响.结果表明,相邻结构间设置阻尼器为结构体系提供了附加阻尼比,减小了结构地震反应.基于结构总振动能量最小获得阻尼器最优刚度及阻尼,为相邻结构减震的初步参数设计提供了理论上的依据.     

近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器和双调谐质量阻尼器对曲线高墩刚构桥减震控制

为研究粘滞阻尼器(VD)和双调谐质量阻尼器(DTMD)对曲线高墩刚构桥的减震控制效果,基于OpenSees建立某曲线高墩刚构桥的非线性分析模型,选取三条近断层脉冲型地震动对其进行动力时程分析。分别探究了VD的阻尼系数和阻尼指数,以及DTMD的上下层结构的阻尼比、质量比、频率比等阻尼器参数对其在曲线高墩刚构桥中的减震效果影响规律。结果表明：在本文分析VD的阻尼系数、阻尼指数变化范围内,VD对曲线高墩刚构桥墩顶位移减震率在9.42%~15.28%范围内,近断层脉冲型地震动作用下粘滞阻尼器对曲线高墩刚构桥的减震效果不佳。设计较优的DTMD控制下曲线高墩刚构桥的结构内力减震效果在45%左右,结构位移加速度在55%~75%范围内,DTMD可用于曲线高墩刚构桥减震控制中。     

调节阀式粘滞阻尼器原理与性能试验

为了改进线性粘滞阻尼器的消能减振性能,研制了一款调节阀式粘滞阻尼器.该型阻尼器由缸筒、导杆、活塞、阻尼孔、阻尼介质以及压差调节阀组成.阻尼器在工作时,阻尼介质在活塞两端压差的作用下往复流经阻尼孔,消耗外界输入的能量;调节阀通过调整阀口开启压强的大小来控制活塞两端的压差,进而控制阻尼器的最大输出阻尼力.根据该型阻尼器的构造及工作原理,建立了阻尼器的力学模型,并对其进行了力学性能试验.试验结果表明,该阻尼器在不同强度的激励下,均能有效地耗散输入能量,并能稳定地控制其最大输出力,且力学模型能够比较准确地反映阻尼器的实际受力情况.     

超大跨度悬索桥涡激振动响应与振动控制

超大跨度钢箱梁悬索桥的结构阻尼和刚度较小,其竖向模态频率低且密集,随风速变化加劲梁可能先后发生多次涡激振动。首先针对某超大跨度悬索桥,进行有限元建模和动力分析。为研究悬索桥多模态涡激振动响应机理和有效抑振措施,在忽略气动刚度和气动阻尼影响时,通过简化Scanlan经验非线性涡激力数学模型得到简谐涡激力数学模型。然后以各竖向模态涡振最大位移响应为优化目标,基于液体黏滞阻尼器参数敏感性分析和调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)参数优化设计方法,分别确定阻尼器参数和TMD参数。最后探讨了黏滞阻尼器耗能系统控制悬索桥多阶竖向模态涡振的可行性,详细分析了TMD系统控制涡激振动的效果。结果表明：在塔梁间设置黏滞阻尼器对各竖向模态主要起振区域的涡振位移控制效果不理想;TMD系统能有效抑制常遇风速范围内加劲梁的多阶竖向模态涡振响应,将最大振幅严格控制在容许值以内,提高了加劲梁抵抗涡振变形的能力。     

阻尼器支架刚度对悬索桥吊索减振效果影响的数值研究

采用数值方法,研究了阻尼器支架刚度对悬索桥吊索减振效果的影响.首先,将阻尼器支架简化为弹簧振子模型,建立了吊索-阻尼器-支架系统的自由振动偏微分方程组.其次,对不连续的狄拉克函数进行近似处理,采用有限差分方法对该方程进行数值离散求解,研究了阻尼器支架刚度对无量纲阻尼比曲线、可实现的最优阻尼比及其对应的最优阻尼系数等的影响,研究了阻尼器支架模态质量的影响,并与相关文献结果进行比较.研究结果表明,随着阻尼器支架刚度的减小,能实现的最优阻尼比减小,对应的最优阻尼系数也减小,会影响阻尼器效率;另外,各阶模态的无量纲阻尼比曲线不一致,不能采用统一的无量纲阻尼比曲线来设计阻尼器参数;阻尼器支架的模态质量对阻尼器效率影响很小.     

大跨度桥梁耦合抖振的TMD控制

文章推导了装有TMD的结构在考虑气动自激力以及抖振力作用下的动力微分方程;为了提高计算效率使用基于模态空间中虚拟激励分析手段,在对原始的桥梁结构进行耦合抖振分析后,对安装了TMD的桥梁-TMD系统进行耦合抖振分析,以抑制抖振响应;对某在建的跨江三塔悬索桥进行了原结构耦合抖振分析和TMD-结构耦合抖振分析,探讨了TMD控制参数对抑制大跨度桥梁抖振响应的影响。     

自锚式悬索桥粘滞阻尼器减震控制分析

文章以长沙三汊矶湘江大桥为工程背景,基于桥梁地震动方程,建立空间非线性有限元模型,研究粘滞阻尼器参数变化、安装位置对自锚式悬索桥减震效果的影响。计算结果表明：地震作用下主梁和塔顶纵向位移值以及塔底顺桥向弯矩量值均较大,对自锚式悬索桥的设计起控制作用,选择合理的阻尼器参数能够对结构的位移及内力进行有效控制。阻尼器的安装位置对减震效果影响很大,设计过程中应充分考虑不同控制截面内力及位移的变化情况,对阻尼器进行合理设置。     

基于监测数据的悬索桥关键约束装置状态评估方法

为更准确地评估大跨径悬索桥的伸缩功能,及时发现病害,在现阶段基于监测数据的伸缩缝、支座状态评估通用方法的基础上,将伸缩缝和支座状态评估相结合,提出了基于监测数据的悬索桥关键约束装置状态评估方法.该方法采用小波分离法对位移数据进行波形分离,通过温度位移一致性分析并根据数据细节变化幅度分析桥梁伸缩异常阻力及其对应的病害,对...     

大跨度斜拉桥纵桥向阻尼器减震措施研究

以某座大跨度斜拉桥为研究背景,采用非线性时程分析方法,对在主塔与主梁之间设置纵向阻尼器的减震措施进行研究,分析不同阻尼器参数对结构地震响应的影响规律,确定了一组较合适的阻尼器参数.研究结果表明:设置纵向阻尼器可有效减小大跨度斜拉桥的地震响应,阻尼器参数的选择需综合考虑结构主要构件的内力与位移地震响应变化规律,根据优化目标,进行参数优化分析,以达到理想的减震效果.     

自锚式悬索桥的减震控制试验研究

为研究独塔自锚式悬索桥在纵向设置粘滞阻尼器后的结构地震响应和减震效果,本文以某独塔自锚式悬索桥为工程背景,按照相似理论,设计制作了1/20大比例缩尺模型,设计了一致输入和行波输入试验工况,进行了在主箱梁与辅助墩之间纵向设置粘滞阻尼器的振动台试验。研究结果表明：在自锚式悬索桥纵向设置参数合理的粘滞阻尼器后,模型桥的纵飘频率变化很小,阻尼比变大,说明粘滞阻尼器对结构提供了一定的阻尼,一致激励工况下,梁端、塔顶位移反应减小,并且主塔底部应力有所减小,具有较好的减震效果;行波激励工况下,行波效应对自锚式悬索桥的结构响应有放大作用,阻尼器在行波激励下起到了很好的减震作用。     

军用车辆悬挂系统热-机耦合特性研究

为解决军用车辆悬挂系统中减振器温升过高而漏油失效的问题,提出了全面的车辆悬挂系统机械动力学与其热学特性相互耦合模型.采用Matlab/Simulink建立此闭环正反馈系统的热机耦合模型,仿真计算得到某军用车辆在多种工况以及不同悬挂参数条件下的减振器温升特性曲线.研究结果表明:随着路面等级的下降,车速的提高,簧下质量和负重轮刚度的增大,减振器的温度升高加快;簧上质量和悬挂刚度对减振器温升特性无影响.     

自锚式悬索桥主要构件刚度对结构的影响分析

分别分析了自锚式悬索桥的主塔刚度、主缆刚度、吊索刚度和加劲梁刚度对桥梁的主缆、吊索、加劲梁、桥塔和桥墩内力、结构位移、结构动力特性的影响,讨论了设计中各构件尺寸确定的顺序.得出的有益结论可为该类桥的设计提供技术参数方面的参考.     

自锚式悬索桥静力行为影响因素分析

分析了自锚式悬索桥等代梁的特点,对某座具体桥梁进行了有限元参数分析,并用等代梁解释分析结果,确定不同影响因素对于自锚式悬索桥静力行为的影响程度.研究结果表明,为了改善自锚式悬索桥的静力行为,可以增加主跨主缆垂跨比、主梁拱度、主缆材料的弹性模量、主梁材料的弹性模量、主梁截面惯性矩、吊索材料的弹性模量、吊索的截面面积,减小吊索的长度.