球形储罐结构地震反应控制研究

为了降低球罐结构的地震响应,对球形储罐进行基础隔震及附加耗能减震控制,建立了无控、隔震、耗能减震条件下球形储罐的有限元模型,并通过模态分析给出自振周期和频率。选择3种不同的地震波输入,进行了基础隔震结构及耗能减震结构地震响应时程分析。结果表明：基础隔震拉长了结构周期,达到了减震的目的,加速度反应降幅在41.4%～76.4%,相对位移反应降幅在50.3%～77.2%;附加的耗能装置的变形耗散了地震动能量,从而减小了结构自身的动力响应,加速度反应降幅在25.2%～77.9%,相对位移反应降幅在71.8%～76.7%;总体看球罐基础隔震结构优于附加耗能结构的减震效果。     

Maxwell阻尼耗能隔震结构平稳响应分析

为分析设置Maxwell耗能阻尼器的隔震结构的减震效果,对Maxwell阻尼耗能隔震结构平稳响应分析问题进行了系统研究。首先建立Maxwell阻尼耗能隔震结构运动方程;然后将上部结构按第一振型展开,再将结构运动方程转化为一阶状态方程组,用复模态法获得了结构在平稳白噪声地震激励作用下,隔震层相对于地面位移、速度响应方差和上部结构相对于隔震层位移、速度响应方差以及阻尼器响应方差精确解析解,并通过一算例验证了设置Maxwell耗能阻尼器的隔震结构的减震效果更好。     

滑移隔震结构加速度反应频谱特征分析

以一个多层滑移隔震剪切型结构为例,计算分析了结构地震加速度响应频谱规律.结果表明:隔震结构的加速度响应频谱可呈现多频分布特征并在高频段有较大的加速度反应;除非摩擦系数值较小,隔震结构的加速度响应频谱峰值随摩擦系数单调增加而对上部结构与隔震层侧向刚度比的变化不敏感.     

极罕遇地震下大底板双塔楼PC隔震结构抗震性能分析

为研究极罕遇地震作用下大底板双塔楼PC隔震结构的抗震性能,采用ANSYS有限元软件对大底板双塔楼RC隔震结构和PC隔震结构进行了有限元模拟.对比分析了罕遇、极罕遇地震作用下两种结构的楼层位移响应、底板应力分布等动力响应和能量耗散情况.结果表明:相比RC结构,PC结构的自振周期和楼层位移响应增大,顶层加速度减小,上部结构塑性耗能增加,损伤严重;极罕遇地震作用下,两结构的隔震层变形显著增大,但耗能能力相对降低,上部结构耗能占比增大,建议在隔震设计时考虑使用较大直径隔震支座;极罕遇地震作用下,两结构塔楼连接位置处的大底板应力峰值均明显增大,故设计时应对塔楼连接位置采取相应的加强措施.     

基于Rayleigh阻尼模型的层间隔震结构上下部选择

建立了层间隔震结构的多质点系简化模型及结构动力方程,采用Newmark时程分析法,利用MTALAB对层间隔震结构上下部结构采用Rayleigh阻尼模型时的不同参数取值方法进行研究.结果表明：采用不同振型阻尼比时,层间变形差异较小,但加速度响应特别是下部结构的加速度响应差异较大,取振型阻尼比ξ数值为1%时计算偏于安全;采用不同振型频率时,第2阶和第3阶2种情况的层间变形和加速度响应差别较小,取第3阶的情况下地震响应要大于取第2阶的情况,在实际工程中按第3阶取值时计算偏于安全;采用刚度相关型和Rayleigh型2种情况的层间变形和加速度响应差别较小,采用质量相关型加速度地震响应较大,在实际工程中采用质量相关型计算时偏于安全.     

具有NES的复合摩擦摆隔震性能有限元分析

为探讨具有NES的复合摩擦摆隔震性能,采用ABAQUS软件对一幢三层框架结构进行有限元模拟分析,选取EL-Centro波、Accel人工波、Taft波,计算结构在不同震级、不同加速度峰值地震作用下的响应,并对隔震前后结构的动力反应进行对比.分析结果表明:具有NES的复合摩擦摆隔震支座可以有效地减小结构在地震作用下的加速度响应,并使结构产生整体平移,减小了结构的层间位移角,同时增大了结构自振周期,远离了一般场地的卓越周期,结构可以快速有效地吸收消耗地震能,将地震能更多地转化掉,从而达到隔震的效果.     

三维多级复合摩擦摆隔震结构有限元分析

为考察一种新型三维多级复合摩擦摆的隔震性能,采用Abaqus有限元软件对结构进行时程动力分析,计算罕遇地震下结构的加速度、层间位移等.对比结构隔震前后的地震响应,该复合摩擦摆既有多级摩擦摆可根据抗震设防目标适时调整结构自振周期的特性,又有碟簧的竖向变刚度、隔震耗能能力.研究结果表明:隔震结构基本自振周期被延长,变形主要集中在隔震层;可在水平和竖向同时达到上部结构"整体平动"的良好隔震效果;经分析可忽略水平和竖向隔震的耦合作用,各自分开计算.     

泡沫混凝土回填层在坑道中的耗能作用

为了研究泡沫混凝土耗能层的作用机理及其对坑道结构动力响应的影响,根据某工程实例,建立了地冲击波作用下Ⅳ类岩体中坑道结构响应的计算模型。利用LS-DYNA有限元软件,分别计算了无耗能层和增设泡沫混凝土耗能层两种情况下坑道结构的动力响应,提出了混凝土耗能层的作用机理。计算结果表明,增加泡沫混凝土耗能层后,坑道结构的应力峰值衰减了95%以上,加速度和位移等运动参数也有不同程度的降低。泡沫混凝土耗能层能够明显减小结构的动力响应,可以用来构筑较理想的结构消波吸能型式。     

基于新型摩擦滑移隔振装置的框架模型地震响应

基于二硫化钼这种摩擦滑移材料,设计并制作了1种新型摩擦滑移隔震支座,通过对该滑移支座进行相关的摩擦因数试验,获得了该装置摩擦因数计算公式。利用ABAQUS有限元分析软件,建立了应用该新型摩擦滑移隔振装置的5层试验框架及相应抗震结构的有限元分析模型,并探讨了该抗震与隔震结构模型在EL Centro波3种地震烈度水平单向输入下的位移和加速度响应的主要规律。研究结果表明:该新型摩擦滑移装置使得框架模型在隔震层以上仅发生刚体平动且层间位移较小的同时,各层加速度响应较之对应的抗震结构大幅降低,从而有效地改善了该类结构的抗震性能,保护了上部主体结构。     

三维长周期地震动下层间隔震高层建筑结构地震响应分析

层间隔震体系是在基础隔震体系的基础上发展而来的一种新型隔震结构。层间隔震高层建筑结构自振周期较大,在长周期地震动下因容易发生共振而响应较大,三维地震会加剧结构的重力二阶效应。建立某框架-核心筒高层建筑结构模型,进行三维长周期地震动下的非线性时程分析。针对层间隔震结构隔震支座出现的拉应力超限问题,设置三维隔震支座,并与设置传统水平隔震支座的结构进行地震响应分析对比。结果表明：三维长周期地震动下的层间隔震高层建筑结构地震响应增大;在三维长周期地震动下,采用传统水平隔震支座容易出现拉应力超限问题;采用三维隔震支座后,结构的层间位移、基底剪力、楼层加速度均明显降低,结构的损伤程度减轻,三维支座滞回曲线饱满,耗能能力强。     

含中间质量改进三参数隔振器动力学特性研究

通过在含X形机构非线性三参数隔振器中引入中间质量,提出一种改进三参数隔 振器并建立其理论模型 . 采用谐波平衡法得到隔振系统的稳态解析解,利用四阶龙格库塔法 和多体动力学软件 ADAMS验证其正确性 . 将力传递率作为评价隔振系统动态性能的技术指 标,与传统三参数隔振器以及含X形机构非线性三参数隔振器进行对比,结合工程实际,分别 给出3种类型隔振器在多频稳态激励下的时域位移响应,并进行对比研究. 分析了该隔振系统 的功率流特性以及能量特征,选择隔振系统部分关键设计参数进行影响因素分析 . 从动力吸 振器的角度,讨论了所提模型中非线性连接方式对其减隔振效果的影响. 计算结果表明,合理 选择中间质量可以在原隔振系统谐振频率附近形成一个反共振低谷,且系统固有频率向低频 移动,使隔振系统有效隔振频带变宽;相比于传统三参数隔振器和含X形机构非线性隔振器, 隔振系统在低频和高频的隔振性能均得到有效提升;通过力传递率评估设计参数,结果表明 各参数均存在最优值;将线性动力吸振器与接地X形机构连接,可进一步改善其减隔振效果.     

基于模糊控制的超精密隔振平台优化设计与仿真

为了提高超精密隔振平台隔振效果,对隔振系统进行模糊控制器设计和结构优化设计.在ADAMS/view环境下创建平台参数化模型,以隔振平台加速度、系统动挠度和底座动位移作为性能目标函数进行结构优化.对模糊控制下的主动隔振系统采用ADAMS与Matlab联合仿真的方法.仿真结果表明,经过ADAMS优化之后的主动隔振系统能有效提高主动隔振平台的隔振效果,联合仿真方法为隔振系统动力学仿真提供了一条新的思路.     

一种新型隔震器的研制

以平行四边形机构作为基本框架，采用滑动摩擦作为阻尼，研制出了集隔震，防风与复位功能为一体的滚摆式隔震器，并建立了隔震器的力学模型和控制方程。数值计算和实验测量的结果表明：对具有破坏性的地震，安装该隔震器后的低层建筑物可削减地震动加速度达80％以上。由分析比较可见，数值计算和实验测量结果具有很好的一致性。由于弹簧刚度系数的取值直接影响到滑动摩擦力的大小，故必须对其进行优化设计，方可获得最佳的减震效果。所编制的计算程序可用来指导该类隔震器的研制和产品开发。     

滑移隔震结构非平稳随机响应的动力特性分析

基于指数摩擦力模型，利用预估校正的数值积分方法计算滑移隔震结构的动力响应，分析了地面谐振运动下结构的加速度传递率及基底滑移率随频率比的变化规律，并发现滑移隔振结构的振动有振幅跳跃，基底爬行等非线性动力特征。将地震地面运动模拟成非平衡随机过程，基于离散小波变换得到地面运动离散小波系数的统计值，并以此作为输入，使用等价线性方法获得了滑移隔震结构在非平衡地震作用下的均方滑动位移和速度反应。最后，给出了这种结构的最大滑动位移响应随滑移面摩擦系数的变化曲线，可供设计时参考。     

基础隔震结构层间地震剪力的分布

基础隔震时上部结构水平地震作用分布和层间地震剪力分布与基础固定时的分布不同，结构最大剪力有上移的现象，文中提出用水平地震作分布系数ζ来描述这种情况，并作为一种对隔震结构层间地震剪力分布的简化计算方法，还分别研究了基础滑动摩擦隔震和钢板－橡胶胶叠层垫块隔震两种方法的不同隔震参数对上部结构层间地震剪力分布的影响。     

莘庄枢纽上盖建筑振动影响仿真分析

为研究沪杭客专列车运行时所引起的振动对莘庄综合枢纽工程中邻近线路建筑物的影响,建立了莘庄枢纽车站半空间一体化有限元模型.采用列车荷载分析模型,根据莘庄站现场实测钢轨振动加速度,采用数定表达式,计算得到轮轨荷载,仿真分析沪杭客专运行时,在碎石道床以及增设隔振基础工况下,邻近建筑振动响应.结果表明:沪杭客专列车运行,在碎石道床工况下,对邻近10m的酒店式公寓建筑振动影响较大,最大振级为79.68dB;对相对距离97m的住宅影响较小,最大振级59.1dB.增设隔振基础结构之后,酒店式公寓最大振级为62.96dB,降低16dB左右,隔振效果明显,可以有效降低沪杭客专运行时引起的各楼层的振动,同时满足国家及地方的相关规范要求.     

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．     

冲击压实旧水泥砼路面的现场振动测试

为探讨旧水泥砼路面冲击压实施工对周围构筑物产生的振动影响,需进行现场振动测试分析.文中通过在道路两侧埋设加速度传感器监测振动信号,分析了冲压振动在道路两侧传播的衰减规律;通过分析对比设置隔振沟前后的加速度量值,发现隔振沟的隔振效果显著.文中还提出了距冲击压实作用点15m以外为冲压振动对道路两侧构筑物影响的安全范围,研究结论可为旧水泥砼路面冲击压实施工提供参考.     

磁流变减振器在半主动振动控制中的应用

以悬架系统为例，对采用磁流变减振器半主动控制系统的的振动特性进行分析，与传统被动悬架系统相比，其性能好，且无须向系统输入能量。分析结果表明，采用较大的阻尼时，半主动控制系统可以在全频率范围内起到减振效果，磁流变减振器是一种有发展前景的可控减振环节。