不同阻尼模型对框架结构地震反应影响研究

文章采用不同阻尼模型对某实际框架结构地震反应运动方程进行求解,计算结构地震反应的层间位移、顶层最大位移、结构总输入能、阻尼耗能和滞回能等指标,并进行比较,结果如下:瞬时刚度阻尼模型使得结构层间位移和顶层最大位移取得最大值；相应地瞬时刚度阻尼模型使得结构阻尼耗能在各阻尼模型中取值最小,而滞回能取值最大；除振型阻尼使得总输...     

四主缆大跨悬索桥抗震性能分析及减震措施优化

以燕矶长江大桥为工程背景,首先,采用动力非线性时程法分析了燕矶长江大桥抗震性能,并研究了设置电涡流-摩擦组合型阻尼器和黏滞阻尼器对大跨悬索桥抗震性能的影响;然后,对附加电涡流-摩擦组合型阻尼器摩擦力、阻尼系数和阻尼指数开展了参数敏感性分析;最后,从耗能角度分析地震作用下电涡流-摩擦组合型阻尼器减震特点.结果表明：在E2地震作用下,桥塔关键截面抗弯能力均大于弯矩需求;在“纵向+竖向”地震作用下梁端纵向位移较大.设置塔梁处纵桥向阻尼器后,可有效降低主桥梁端纵向位移;增大摩擦力、阻尼系数与降低阻尼指数均可提升梁端纵向地震响应的控制效果,但参数变化对桥塔控制截面的地震响应影响较小.阻尼系数较大时,电涡流阻尼主导了电涡流-摩擦组合型阻尼器耗能,相较于黏滞阻尼器,电涡流-摩擦组合型阻尼器对梁端纵向位移控制效果更好.     

摩擦阻尼器和TMD共同作用下的钢框架的减震分析

研究采用质量调谐减震原理,将填充墙作为TMD的质量块,摩擦阻尼器作为其耗能原件提供刚度和阻尼,结合TMD和摩擦阻尼器属性,实现两者的共同耗能。为观察这种新型减震装置在框架结构中的耗能效果,本文利用有限元分析软件ETABS对安装有减震装置的钢框架以及未安装该装置的框架结构,进行罕遇地震下的时程分析。计算结果表明:安装有该装置的结构的顶层位移角最大能减小约70%,并且满足罕遇地震下规范位移角的限值,具有很好的减震耗能效果。     

隔震桥梁合理结构阻尼模型

为了更好地处理隔震桥梁中的复杂阻尼问题,探讨了隔震桥梁中阻尼的模拟方法.根据阻尼的来源及作用机制不同,将隔震桥梁的阻尼分为滞回阻尼与结构阻尼两类.基于统一振型阻尼比的振型叠加法,给出了采用瑞利阻尼模拟结构阻尼时控制振型的选取方法.以支座位移与墩底内力作为复合指标,以无结构阻尼的地震反应作为参照,考查了采用瑞利阻尼与刚度比例阻尼时隔震桥梁的地震反应.结果表明,结构阻尼对隔震桥梁中的地震反应有较大的影响,经典的瑞利阻尼不适于隔震桥梁,利用初始刚度比例阻尼来模拟隔震桥梁的结构阻尼相对比较合理.     

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.     

新型两阶段耗能开孔式低屈服点钢耗能装置试验研究

为了实现分阶段耗能的目标,基于Q235钢和低屈服点钢2种不同耗能材料,设计了一种新型开孔式耗能装置.根据不同的耗能材料和抛物线开孔方式,构建了具有不同屈服位移的2种耗能钢板,继而组装成整体耗能装置,实现两阶段耗能目标控制.针对2种耗能钢板进行单调加载试验,考察了不同参数状态下单片耗能钢板的屈服机理,给出了单板模型试件的荷载-位移曲线、屈服位移和屈服荷载.对耗能装置开展低周反复加载试验,揭示其两阶段耗能机理与破坏模式,得到耗能装置的滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比和等效刚度退化曲线.试验结果表明,新型两阶段耗能装置的滞回曲线饱满,耗能性能优越稳定,分阶段耗能特点明显.     

钢筋混凝土构件阻尼特性

采用阻尼耗能空间分布理论,推导了构件的单位周期阻尼耗能及其整体阻尼比的计算方法.得到了随机地震荷载下构件纵向应力传递因子和纵向应力传递损耗因子的计算公式.分析表明,随机地震荷载作用下构件的整体阻尼比受到组成材料的阻尼特性、构件的刚度分布、假定振动形状及截面形式等因素的影响.并建议给出了试验研究材料阻尼特性的计算方法.通过已有的阻尼实验数据得到不同混凝土强度、弹性模量、配筋率下的钢筋混凝土材料的阻尼耗能系数.     

基于杠杆的位移放大型黏滞阻尼墙试验

为了解决传统黏滞阻尼墙需要较大墙面积来提供足够阻尼力的问题,设计了一种基于杠杆的位移放大型黏滞阻尼墙.对传统黏滞阻尼墙和位移放大型黏滞阻尼墙的对比试件进行了滞回试验,检验了位移放大型黏滞阻尼墙的放大效果.将传统黏滞阻尼墙阻尼力公式中引入位移放大倍数,得到了位移放大型黏滞阻尼墙阻尼力公式,计算结果与试验结果吻合较好.对位移放大装置间隙导致的滞回曲线滑移现象进行了模拟,通过理论推导研究了间隙比对耗能降低率的影响程度.     

基于杠杆的位移放大型黏滞阻尼墙试验研究

为了解决传统黏滞阻尼墙需要较大墙面积来提供足够阻尼力的问题,设计了一种基于杠杆的位移放大型黏滞阻尼墙.对传统黏滞阻尼墙和位移放大型黏滞阻尼墙的对比试件进行了滞回试验,检验了位移放大型黏滞阻尼墙的放大效果.将传统黏滞阻尼墙阻尼力公式中引入位移放大倍数,得到了位移放大型黏滞阻尼墙阻尼力公式,计算结果与试验结果吻合较好.对位移放大装置间隙导致的滞回曲线滑移现象进行了模拟,通过理论推导研究了间隙比对耗能降低率的影响程度.     

外置拱形耗能装置的节段拼装钢管混凝土桥墩抗震性能分析

为了进一步推广可恢复功能的预制装配式桥梁结构在中、高烈度地区的应用,减少桥墩的震后损伤及修复成本,提出一种外置拱形耗能装置的节段拼装钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)桥墩。基于ABAQUS有限元分析软件建立无耗能装置、外置拱形钢板、外置竖直钢板、外置拱形耗能装置的四节段预制拼装CFST桥墩模型,并在往复位移加载作用下对各模型的抗震性能进行对比分析。研究结果表明：外置拱形耗能装置的预制节段拼装CFST桥墩具有较好的水平承载力、较高的初始刚度以及较强的耗能能力,与外置竖直钢板的节段拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力提升了约11.9%,初始刚度提升了约2.5%;与外置拱形钢板的节段拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力、初始刚度以及耗能能力分别提升了约28.8%、4.6%和13倍;与无耗能装置的预制拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力、初始刚度以及耗能能力分别提升了约39.4%、10.4%和18.1倍;外置拱形耗能装置的预制节段拼装CFST桥墩在整个位移加载阶段残余位移均保持在1 mm之内,偏移率不超过1%,且损伤集中在拱形耗能装置上,能够实现震后的快速修...     

基于多因素分析的抗震结构阻尼耗能研究

阻尼耗散能量是基于能量性能抗震设计方法的重要指标,需要深入研究不同的地震动和结构特征参数下阻尼耗能的分配特征.以3种场地下的214条近断层地震记录为输入,以简化为理想弹塑性(EPP)、双线性(BL)和刚度退化(SD)滞回模型的单自由度体系的抗震结构在大量近场地震作用下的阻尼耗能分析为基础,从地震动特征和结构特性参数两种角度分别定量讨论了多种因素对结构阻尼耗能比值谱的影响规律.分析表明,场地土类型和断层距对阻尼耗能比的影响并不明显,持时和地震动峰值加速度在不同的周期和延性条件下对阻尼耗能分布比例有一定程度的影响,决定阻尼耗能分配比例的主要因素是结构阻尼、变形延性系数和结构自振周期.通过与计算结果的对比,指出了Akbas所建议计算方法存在的不足.研究成果对于探讨提高阻尼耗能的有效方法,发展基于能量原理的结构性能抗震设计方法具有参考价值.     

一种超弹性SMA复合阻尼器的设计与试验

根据形状记忆合金(SMA)的超弹性特性,设计、制造了一种SMA复合摩擦阻尼器,该阻尼器利用SMA超弹性阻尼与SMA丝的约束作用使阻尼器内部产生摩擦来共同耗散振动能量.介绍了阻尼器的结构构造及工作原理.通过试验研究了加载频率、位移幅值对阻尼器力学性能的影响.试验结果表明,在试验频率范围内,阻尼器的刚度、输出力、耗能等主要力学参数随加载频率的改变而变化较小;位移幅值是影响这些力学参数的主要因素,当阻尼器在小位移的情况下,其刚度变化较小,而输出力和耗能与位移基本成线性关系.但在大位移的情况下,阻尼器的输出力变化较小,而其割线刚度减小,耗能有大幅度的增加.分析表明,该SMA复合阻尼器是一种位移相关性的变刚度阻尼器.     

蜂窝形缓冲装置在30m简支桥中的设置

针对JTG/T B02-01—2008《公路桥梁抗震设计细则》中对桥梁设置弹性垫块以达到地震时缓和冲击和限制梁位移的建议,对30 m简支梁桥中的缓冲装置进行了定性定量的研究.首先,通过模型计算,确定了在不同场地类型和不同地震烈度区的条件下,30 m简支梁桥中弹性垫块的合理刚度取值范围.计算结果表明:垫块刚度为主梁刚度的γ倍(0.01≤γ≤0.50)时,对各区桥梁均能达到理想的抗震保护效果;以计算结果为基础,采用常用工业橡胶材料,设计了一款蜂窝形缓冲装置,并通过往复压缩试验得到其力学性能;对不同场地类型和不同地震烈度区的30 m简支梁桥设置蜂窝形缓冲装置的合理个数提出了建议;通过计算,验证了蜂窝形缓冲装置抗震效果的有效性.     

基于MATLAB的地震作用下SDOF体系能量响应时程分析

为多角度揭示地震对结构的破坏作用,从能量角度研究了单自由度非线性体系的地震响应及其特征.通过Matlab编制了基于双线性滞回模型的单自由度体系地震能量响应分析程序,计算分析了汶川地震波激励下某RC弹塑性结构的能量响应时程及能量占比时程.研究表明,滞回耗能和阻尼耗能是结构耗能主要方式.总输入能和滞回耗能总体递增,而阻尼耗能则单调递增,各能量项在总输入能中的占比主要由滞回耗能控制.结构初始刚度对各项能量响应及其最终占比有重要影响.在某特定刚度值下结构总输入能会达到峰值,且滞回耗能及其最终占比也将达到最大,偏离该特定刚度值两者都将减小.滞回耗能和阻尼耗能的占比时程,在振动初期波动较为剧烈;进入强震阶段后,当初始刚度较小时,两者占比相对稳定,而当刚度较大时,两者占比则有一定波动.     

公路简支梁桥在车辆荷载作用下的动力响应分析

把车辆和桥梁看作两个分离的子系统,分别应用d’Alembert原理和有限元法建立它们的振动微分方程,通过两个子系统之间的位移协调条件和相互作用力相等的原则将车辆和桥梁的振动微分方程耦合起来.利用有限元软件ansys的二次开发APDL语言编写了求解车桥耦合系统振动微分方程的命令流,以路面随机不平顺为激振源,进行了车桥耦合系统动力响应的计算,研究了路面不平顺及车辆参数对桥梁动力响应的影响.计算结果表明,路面等级、车速、车辆悬架刚度、车辆悬架阻尼对桥梁结构动力响应的影响明显;车重、轮胎阻尼、轮胎刚度的影响次之.     

工字形截面叠合板式剪力墙损伤分析

随着基于性能抗震设计理论的逐渐发展,利用损伤指标研究结构倒塌破坏越来越受到关注.文章对2个采用不同水平配箍率的工字形截面叠合板式剪力墙试件进行了低周反复加载试验,分析了各构件的破坏形态、延性、刚度、耗能等,计算了各构件分别采用基于刚度的损伤指标和基于位移及耗能的损伤指标,并与试验现象进行了对比.分析结果表明,基于位移及耗能的修正的Park-Ang模型能较好地反映试件在各破坏阶段的损伤程度;而基于刚度的Roufaiel模型计算简便,可用于其他模型的辅助评估.     

类椭圆非线性迟滞隔振系统的动力学模型

应用类椭圆函数建立了非线性迟滞隔振系统的动力学模型，并导出了系统动力学模型的实用表达式.该模型由非线性刚度和非线性阻尼构造而成，模型中各个参数具有明确的物理意义，各阶刚度系数能很好地描述系统中存在的线性和非线性特性，而阻尼函数能很好地描述系统的迟滞和耗能特性.模型中含有待辨识的阻尼成分函数，该函数能反映系统中可能存在的高阶阻尼、粘性阻尼和干摩擦阻尼等各种阻尼成分.由于在模型中将阻尼项表示为位移的函数，因而减少了测量工作量，方便了数值计算.应用动力学模型重构了非线性迟滞隔振系统的恢复力-位移回线，结果表明理论回线与实验回线吻合得很好.     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架抗震性能拟静力试验研究

为研究型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架的抗震性能,对一榀缩尺比为1∶2.5的两跨三层组合框架试件进行拟静力试验,观察试件的受力过程及破坏模式,分析试件荷载-位移滞回曲线和骨架曲线、承载能力、层间位移角、延性系数、耗能能力及刚度退化等抗震性能指标,结果表明：组合框架破坏时,梁端率先发生明显塑性铰破坏,随后柱根部位再生混凝土压碎脱落,节点区域安全可靠,仅出现细微裂缝;组合框架的滞回曲线呈梭形状且饱满,骨架曲线下降段和刚度退化较为平缓;组合框架的位移延性系数平均值为3.205,等效黏滞阻尼系数为0.303,极限层间位移角为1/25,说明组合框架具有良好的抗震性能、耗能能力及抗倒塌能力,研究结论可为该组合框架的工程应用提供参考.     

桥梁伸缩缝病害分析

桥梁的热胀冷缩、收缩、徐变、活载的作用等均能引起梁体的纵向变形,导致梁端发生纵向位移.为满足这种变形,就需在梁端与桥台之间和桥面非连续处设置构造缝,并安装能满足梁端伸缩变形及受力要求的装置,这种构造缝及伸缩装置即为桥梁伸缩缝.伸缩缝长期暴露于空气中,且频繁承受车辆荷载的冲击,在频繁冲击作用下使得原本较薄弱的梁端更容易破损,雨水积留于破损空隙,更加速了混凝土的破坏,形成恶性循环,从而导致伸缩缝的变形破坏,使行车舒适性降低,噪音增大,而且雨水还会通过伸缩缝渗入梁体,危及桥梁及行车安全.     

板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能试验研究

为了研究板式橡胶支座摩擦滑移后桥梁的抗震性能,完成了5个试件在不同竖向荷载作用和往复荷载作用下的拟静力试验,分析了支座摩擦滑移前后的滞回曲线、骨架曲线、支座变形、滑移位移、强度和刚度退化规律以及耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明,加载位移较小时,支座主要发生弹性剪切变形,滑动位移较小.当支座剪切变形达到73%~110%时,发生明显滑移,滑移位移与支座所受的竖向荷载和支座规格有关.支座与钢板之间的摩擦系数与施加竖向荷载成反比,摩擦力与竖向荷载成正比,支座加载和卸载刚度基本不变,等效刚度退化明显,但退化到一定值后基本稳定.板式橡胶支座橡胶层厚度的增加会导致支座摩擦耗能性能改变,加载位移相同时,支座自身的剪切变形随之增大,摩擦滑移位移和摩擦耗能则随之减小.