斜拉桥拉索粘性剪切型阻尼器的试验研究

介绍一种新型的斜拉桥拉索用粘性剪切型阻尼器,并给出了该阻尼器的设计原理和方法.采用动力试验方法对其减振性能及减振规律进行了室内及实桥试验研究,并对试验结果进行了分析.研究表明,这种阻尼器减振性能优良,完全可用于实桥拉索的振动控制.     

粘性剪切型阻尼器性能试验研究

分析了粘性阻尼器的力学特性,并介绍了其用于结构减震的优点．为了验证粘性剪切型阻尼器在实桥中的使用效果,并为大位移阻尼器的设计提供依据,本文在国内几座大型斜拉桥采用的拉索阻尼器设计参数的基础上进行了粘性剪切型阻尼器性能的大变形试验,通过对试验结果的统计分析,界定了有关试验回归公式的适用范围．试验认为阻尼器要达到更大的变位,需要有适当的板间间隙与之相适应．研究结论可为粘性剪切型阻尼器的设计和进一步研究提供参考．     

高阻尼橡胶剪切型拉索减振器

为控制大跨度斜拉桥拉索的大幅振动，研究了应用高阻尼橡胶剪切型阻尼器进行拉索减振，利用高阻尼橡胶剪切耗能优于挤压耗能的特性，提出了一种简便可行的外置式拉索减振器的设计方法；讨论了减振器刚度、安装位置、橡胶材料、拉索长度等参数对减振效果的影响；最后将其与粘性剪切型拉索减振器进行了比较。结果表明，高阻尼橡胶剪切型减振器具有更好的减振性能。     

斜拉索-三单元Maxwell阻尼器系统的复模态分析

针对拉索-三单元Maxwell阻尼器系统的自由振动，运用复模态方法分析得到系统最优模态阻尼比和阻尼器最优阻尼系数的近似解析解．采用三单元Maxwell阻尼器模型模拟粘滞阻尼器、阻尼器内刚度和支架，得到拉索一三单元Maxwell阻尼器系统的运动方程．通过复模态分析得到以超越方程形式表达的系统自由振动阻尼特性的解析形式．对于阻尼器安装位置接近索端的情况，给出了有理函数形式的近似解析式．采用迭代法对解析形式的复特征频率方程进行了数值分析，结果表明近似解析式具有良好的精度．研究表明，阻尼器内刚度和支架柔度的耦合作用将显著削弱阻尼器的减振效果；阻尼器的最优阻尼系数随阻尼器内刚度的增大而增大，但随支架柔度的增大而减小．     

采用磁流变阻尼器的斜拉索半主动控制

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法，对斜拉索和磁流变阻尼器组成的系统进行了动力分析．考察了斜拉索基频（张力、索长、质量）、Irvine参数、激励荷载（类型、频率、大小）等各种因素对斜拉索动力响应的影响，并与磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器控制效果进行了比较．以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标．研究表明：磁流变阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器有较大幅度的提高；索全长全时程振动响应的位移均方根减小幅度可达50％，且在磁流变阻尼器型号的有效区间内，可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

斜拉索采用MR阻尼器半主动控制的研究

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,对斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行动力分析,考察了 斜拉索基频(张力、索长、质量)、Irvine参数、激励荷载(类型、频率、大小)等各种因素对斜拉索动力响应的影 响,并与MR阻尼器被动控制效果进行了比较,以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指 标．研究表明,MR阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比MR阻尼器被动控制有较大幅度的提高．位移RMS 减小的幅度可达50％,且在MR阻尼器型号的有效区间内可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

基于SMA阻尼器的长拉索系统振动控制研究

 基于形状记忆合金（SMA）的超弹性性能开展了以下研究：①设计研制了一种拉压型SMA 阻尼器,并通过试验得到了SMA 阻尼器的特征参数,进一步研究了SMA 阻尼器初应变、加载位移行程与阻尼器等效刚度、等效阻尼比以及耗能能力间的关系;②根据Hamilton原理,推导了SMA阻尼器 长拉索系统的非线性振动微分方程,并通过试验验证了理论推导的正确性;③研究了自由振动下SMA阻尼器对长拉索位移以及加速度响应的影响。研究结果表明,SMA 阻尼器对长拉索具有明显的减振效果,可以有效减少拉索的振动位移以及加速度幅值,大幅度提高了长拉索振动衰减速度。     

MR阻尼器对拉索振动控制的研究

在磁流变(magnetorheologic简称MR)阻尼器力学特性试验的基础上,建立了能够很好地描述MR阻尼器非线性滞回特性的非线性参数模型,该模型由一个改进的Bingham模型和一个非线性弹簧单元串联而成。对MR阻尼器-拉索系统编写了非线性有限元动力分析程序,以一根实际的拉索为例,计算了MR阻尼器不同参数时对拉索的减振效果,计算结果与试验结果吻合。有限元计算结果表明:优化阻尼力随拉索频率的降低而提高;随着拉索振动幅度的减小,拉索减振的最优阻尼力减小。     

摩擦型阻尼器的斜拉索减振试验研究

通过人工激振后测自由振动衰减，得到了拉索一摩擦型阻尼器系统的对数衰减率．试验结果表明，安装摩擦型阻尼器后拉索阻尼有了很大的提高；试验测得的对数衰减率值与拉索的最大振幅及模态均相关；实测所得到的对数衰减率一振幅及模态关系和Main提出的理论计算结果，在拉索所能获得的对数衰减率最大值及对数衰减率值随振幅及模态的变化趋势相吻合，然而在振幅的幅值对应上存在较大的差异；对于非线性较强的摩擦型阻尼器，Main提出的理论仍需进行修正方能在阻尼器优化设计中应用．     

斜拉索振动控制仿真程序的开发与应用

开发了斜拉索振动控制分析软件MRCONTROL．该软件可以通过MATLAB软件转化,实现在控制试验 设备DSPACE系统上进行实时现场控制．通过试验仿真和工程研究对软件进行了验证和完善．     

剪切阀式磁流变阻尼器的简化设计方法

剪切阀式磁流变（MR）阻尼E器传统设计方法将阻尼器的结构设计与磁路设计相互独立,导致阻尼器的设计过程繁琐,且不考虑磁路优化,易引发活塞磁芯饱和现象．针对上述问题,建立了一种简化设计方法提出了阻尼器磁路设计中磁路优化的2条原则,与阻尼器结构设计的基本参数方程相结合,确定阻尼器结构的基本参数,即将磁路设计与结构设计合为一体,从而简化了阻尼器的设计过程．并对设计的剪切阀式MR阻尼器进行了数值模拟,预估了阻尼器的最大出力和阻尼力可调范围．结果表明,该阻尼器结构合理,既能保证阻尼通道处磁流变液达到饱和,又能有效防止磁芯饱和现象的发生,且最大出力与阻尼力可调范围满足设计要求．此简化设计方法简便、有效、可靠,可作为剪切阀式MR阻尼器工程设计的一种实用方法     

漂浮体系斜拉桥黏滞阻尼器参数的简化计算

根据漂浮体系斜拉桥的动力响应特点以及近断层速度脉冲型地震动特性,基于结构动力学基本理论,提出了考虑附加黏滞阻尼器的漂浮体系斜拉桥三质点简化动力模型.利用等效阻尼比概念以及能量消耗等效原理,推导得到了速度脉冲型地震动作用下漂浮体系斜拉桥线性及非线性黏滞阻尼器阻尼系数的简化计算公式.最后,通过一座漂浮体系斜拉桥实例,验证了相关公式的正确性.     

粘滞阻尼器消能减震结构的简化设计

基于pushover分析方法,提出粘滞阻尼器消能减震结构的一个简化设计方法．先将多自由度体系等价成单自由度体系,对于给定的目标顶点位移,可以直接求出等价单自由度体系抵御强震所需的等价附加阻尼,并对其在多自由度体系中的分配提出建议．选用一个12层混凝土框架结构验证了该方法,其时程分析结果表明,对于pushover方法适应范围内的中、低层房屋可以取得满意的结果．     

近断层斜拉桥弹塑性索与阻尼器组合横向减震

研究了近断层地震条件下,使用弹塑性减震索和黏滞阻尼器组合体系进行横向减震的斜拉桥的地震响应和减震规律.采用等效脉冲模型对实际近断层地震进行最小二乘拟合.人工合成Ⅱ类场地下的模拟近断层地震波3组,以永宁黄河大桥为工程背景,对人工近断层地震输入进行非线性时程分析,得到在不同脉冲周期的近断层地震作用下,减震措施设计参数对于塔梁相对位移等响应的影响.结果表明,拟合近断层地震下结构响应与实际地震相差较小,可以满足工程计算需求;近断层地震易造成大位移响应,弹塑性索参数设计时应使结构周期避开脉冲周期;容许减震索进入塑性与保持弹性相比,塔梁相对位移并不会明显增加,甚至在一些情况下会减小.     

粘滞流体阻尼器减振技术在山西博物馆中的应用研究

为克服山西博物馆由于特殊的建筑造型造成抗震不利的弱点,详细分析了原有结构的振动特性,找出了其存在的薄弱环节——结构的扭转效应比较大,特别是在大震作用下的层间位移过大,不满足规范要求,因此,结构设计时,采用减振技术,在二、三、四层布置了粘滞阻尼器,以减少结构的地震反应,尤其是在大震时的地震反应。通过计算,采用粘滞阻尼器减振技术后,结构在罕遇地震作用下的地震反应明显降低,尤其是扭转地震反应降低了42％,最大层间位移角为1／244,达到了国家规范的要求。     

基于层间平均位移比的粘滞阻尼器布置方法

为提升粘滞阻尼器的减震效果,减少计算量,提出1种以各层间平均位移比为目标函数的粘滞阻尼器优化布置方法。即将各楼层在正负方向的最大层位移的平均值作为各层的层位移,以此计算各层的层间位移,通过各层间位移的比例来布置、分配粘滞阻尼器。不同布置方案下,案例结构中的粘滞阻尼器的响应对比结果表明,本文的布置方案在取得良好减震效果的同时,计算更为简便;相比于以层间位移比为目标函数的布置方法,采用本文的布置方法,结构的最大层间位移最大减震率、最大层间速度最大减震率、最大层间加速度最大减震率分别提高了109%、485%和441%。     

高强预应力索节点锚环设计计算方法研究

根据国家大射电望远镜项目和厂方需要，利用非线性有限元理论以及国内外经验公式，对锚环受力进行数值分析，并与作者最新严密理论推导的厚壁锥壳理论公式进行对比分析，修正得到计算锚环内应力的一组公式。该修正公式可为工程中锚具设计和计算提供较为准确的依据和数据资料。     

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。     

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.