纤维橡胶隔震结构模拟地震振动台试验研究及仿真分析

研究开发了一种适用于广大村镇砌体房屋的低造价新型隔震装置——纤维橡胶隔震支座.设计制作了采用纤维橡胶隔震支座装置的村镇砌体房屋模型(比例为1/2),与同比例的非隔震砌体房屋模型进行对比模拟地震振动台试验研究分析,并且采用SAP2000有限元软件对试验模型进行了模态分析和非线性时程分析,对比研究了隔震和非隔震两种结构体系在7度、8度、9度地震作用下的抗震能力.试验结果表明:采用纤维橡胶隔震支座装置的村镇砌体房屋模型在经历9度地震后,房屋完好无损,而非隔震砌体房屋模型在9度地震作用下,结构出现了贯通裂缝,损破严重.     

山区公路桥梁高性能板式减震橡胶支座振动台试验

为探究高性能板式减震橡胶支座对山区常见不等墩高中小跨径连续梁桥的隔震效果,对一座采用该类隔震支座隔震的、桥墩刚度不等的两跨连续梁桥简化模型进行了纵桥向振动台试验.采用多烈度多设防水准的人工波、Northridge地震波作为激励,分析各类地震下隔震模型的支座变形表现及结构关键位置响应的变化规律.试验结果表明该类支座的隔震效果可使主梁加速度相比台面减少达58%,且其翘曲滚动变形足以适应结构在9度E2地震作用下的墩梁相对位移,震后还可回复,无残余位移,可以用于此类山区公路桥的隔震.     

基于摩擦摆支座的层间隔震结构振动台试验研究

目的 为解决基底隔震技术在高层结构中应用易倾覆倒塌的局限性,提出摩擦摆层间隔震技术,探究摩擦摆层间隔震技术在高层结构中应用的可行性.方法 在第三阶段9层benchmark模型的基础上,设计0.5m×0.5m×2.065m的9层试验模型,并设计3种不同滑道半径的摩擦摆隔震支座;考虑8种隔震层布置位置、4条典型地震动和4种...     

智能隔震系统的冲击振动台试验

为了验证所设计的智能隔震底板系统的有效性,用弹簧和磁流变阻尼器组成隔震装置,用质量块来模拟隔震底板及其上面的荷载.选用不同的控制算法对此系统进行冲击振动台试验研究,以验证隔震系统的隔震效果.得到的结论:对于同一种半主动控制算法,3种不同的最优力计算方法对最终的控制效果影响不大,即COC、IOC、LQR可以任意选用,其中,IOC算法相对简单.从对绝对加速度控制效果来看,控制效果较好有LSL-IOC,Switch,Bangbang1,能较好地控制质量块的绝对加速度,使其隔震率达到91%以上,也验证了由弹簧和智能型阻尼组成的隔震系统是可行的.     

考虑支座失效的基础隔震结构振动台试验研究

为研究隔震结构在多向动力耦合激励下的动力响应和荷载传递路径,进行了一个缩尺比例为1∶4的三层平面不规则RC隔震框架结构振动台试验. 通过研究结构的加速度响应、位移响应、隔震支座内力响应、损伤跨梁混凝土和钢筋应变等,揭示了多向动力耦合激励下的抗倒塌性能. 进一步利用OpenSees有限元软件,分析了损伤跨梁内力和支座损伤指数分布规律. 研究结果表明：在双向水平地震和单个隔震支座突然失效引起的竖向不平衡荷载耦合激励下,失效点位置处结构的竖向动力响应显著增大,并发生明显的竖向变形;支座瞬时失效产生的动力效应对各支座内力均有影响,特别是对相邻支座的内力影响更加明显;支座瞬时失效产生的竖向不平衡荷载由空腹效应和梁端弯矩共同抵抗;支座瞬时失效对相邻支座损伤指数影响最大;在多向动力耦合激励下失效区域的动力响应比仅考虑竖向不平衡荷载下更显著,隔震层损伤指数分布相比地震单独作用下更加离散.     

组合减震装置在连体结构高空连廊中的应用

为了保证高层连体结构连廊在地震作用下的使用安全以及减小连廊和主体结构之间的相互作用,在某复杂高层的连廊与主体结构连接处设置了铅芯橡胶支座和速度型粘滞阻尼器的组合减隔震装置.对连体结构进行在多种地震组合作用下的动力时程分析,计算结果表明该支座和阻尼器的组合装置对连廊和主体结构具有良好的减震消能作用,并且增设了本隔震装置后连体结构的各项指标均能满足抗震设计的要求.     

采用拉索支座的桥梁振动台试验

以南昌朝阳大桥为背景,设计了半结构振动台模型试验,介绍了模型设计的过程.根据桥梁是否采用拉索支座,将模型分为拉索支座体系与摩擦支座体系两种,选取了南昌朝阳大桥场地人工波与El Centro地震波进行两种体系下模型振动台试验加载.分析了各工况下结构关键位置的响应,分析解释了拉索支座限位原理.结果表明,在地震作用下,墩梁位移响应较小时,拉索支座具备与普通摩擦支座相似的减震特性;而在墩梁位移响应较大时,拉索支座通过为主梁提供瞬时加速度,控制墩梁位移,限制其进一步增加.     

高层隔震和非隔震结构振动台试验对比

通过高层隔震和非隔震结构的模型振动台对比试验,研究高层隔震结构的地震反应特性、隔震效果以及减震机制。结果表明:高层隔震结构的楼层加速度、层间位移反应比非隔震结构明显降低,隔震效果明显;在高宽比为4的情况下,试验隔震支座未进入受拉状态;高阶振型对非隔震结构的影响程度远大于隔震结构的情况,隔震降低了结构基本振型反应的同时有效抑制了高层结构高阶振型的反应,这成为长周期高层隔震结构仍然能够取得较好隔震效果的主要原因。     

基于磁流变阻尼器的多种控制组合振动台研究

用带有DR—1005—3型磁流变阻尼器、调谐质量阻尼器及橡胶隔震垫的三层框架模型结构进行了减震控制实验。依据LQG控制算法得到最优控制。在Simulink环境下编制实时控制软件,对阻尼器进行出力控制。分别进行只带磁流变阻尼器、调谐质量阻尼器以及橡胶隔震垫子系统和各个子系统组合的七种振动台实验。试验结果表明:基于MR阻尼器的控制系统是有效的,可以显著降低模型结构的加速度响应。将磁流变阻尼器与调谐质量阻尼器和橡胶隔震垫进行组合使用可以得到更好的控制效果。     

大平台多塔楼结构的隔震减震控制

结合某实际工程,将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,形成大平台多塔楼新型隔震体系.为了进一步提高该新型隔震体系的抗震性能,在隔震层设置了液体粘滞阻尼器,探讨了这种大平台多塔楼结构隔震减震控制的效果.本文建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性,并基于广义Newm ark积分法编写了整个非线性隔震减震体系的仿真分析计算程序.仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以同时减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径.在隔震层附设粘滞阻尼器可进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性.两种粘滞阻尼器的对比还表明非线性粘滞阻尼器比线性粘滞阻尼器理论上更合理,且更为有效.     

阻尼效应的振动台模型试验研究

设计并进行了10层框架的模型振动台试验,分别进行了低频、中频、高频地震波模型试验.根据模型试验结果,应用不同模型试验数据分析方法——自由振动衰减、半功率法和HHT变换法,得出了模型结构前3阶自振频率及对应的振型阻尼比;再分别采用Rayleigh阻尼假定和Caughey阻尼假定,进行了相应模型结构地震反应的数值模拟,比较了不同阻尼模型之间的差异;较为详细地描述了根据试验结果作出较为合理的数值模拟的过程.     

深水桩墩结构振动台试验及地震响应预测分析

动力模型试验是研究桥梁结构抗震设计理论的重要方法,而神经网络技术对非线性系统具有很好的辨识和预测功能.为了分析地震动作用下动水压力对结构的影响及探索神经网络应用于地震响应预测分析的可能性,进行了水下桩墩结构振动台模型试验及其仿真预测,衡量了水下桩墩结构的地震响应和动力特性.首先,介绍了相似律的选取、模型制作、试验现象及试验结果分析;然后,基于神经网络的预测功能,对模型试件的地震响应进行预测,并与试验结果对比研究;最后,分析试验结果及预测误差.试验结果表明:结构周围水体的存在改变了结构的地震响应及动力特性;训练有素的神经网络模型可以作为一个有用的工具,用于结构的地震响应预测.     

基于振动台试验的TMD-结构体系能量平衡分析

调谐质量阻尼器对结构的减振作用过程,本质上也是一个能量的传递、转化与耗散的过程。首先,根据能量法原理, 对TMD-结构体系的能量平衡进行了较详细的分析,深入了解其在整个地震过程中各部分能量的分配组成和传递机理;然后,通过TMD-结构模型的模拟振动台试验研究,对TMD-结构体系的能量平衡进行了分析,从试验上进一步验证了TMD-结构体系的能量平衡理论,为下一步对TMD-结构体系的能量分析奠定试验基础。     

基于非阻塞性颗粒阻尼技术的填充颗粒对约束阻尼结构减振性能的影响

为使传统的约束阻尼结构的减振性能进一步提高,引入了非阻塞性颗粒阻尼技术,通过颗粒运动状态分析和悬臂梁试验研究了填充颗粒对基于非阻塞性颗粒阻尼技术的约束阻尼结构减振性能,探讨了颗粒填充率、粒径和密度对结构的振动响应、复合损耗因子等阻尼特性的影响规律.结果表明:随着填充率的增加,复合损耗因子呈先增大后减小的趋势,当填充率在50％时损耗因子最高为0.144 7,提高了60.78％,振幅趋于平稳耗时0.257 8 s,此时颗粒呈块状剧烈运动,阻尼效果最为理想;填充等直径钢球颗粒的粒径由0.8 mm增至2.0 mm,复合损耗因子仅增加0.001 5,振幅趋于平稳耗时仅差0.003 9 s,对结构的减振性能无明显影响;填充不等直径的钢球颗粒的质量比为1∶1时,复合损耗因子最大为0.159 1,进一步提高了10％;填充颗粒质量相同时,密度小的材料减振效果最好,体积不变时,密度大的更佳可见基于非阻塞性颗粒阻尼技术的填充颗粒能够提高约束阻尼结构的减振性能.     

预制混凝土剪力墙结构振动台试验研究

为了研究预制混凝土剪力墙(PCSW)结构的抗震性能,在实验室中建成两个1/4缩尺模型,分别为PCSW结构模型和现浇混凝土剪力墙(CCSW)结构模型.首先介绍了新型装配式剪力墙水平接缝连接技术,然后利用振动台试验对比研究了PCSW结构和CCSW结构动力性能和地震响应.试验结果表明:新型装配式剪力墙水平接缝连接可靠,能够满足罕遇地震下的连接要求.在地震波加载过程中,PCSW结构具有与CCSW结构相似的破坏过程和破坏形态.随着地震波加速度峰值的不断加大,结构损伤的不断累积,PCSW结构和CCSW结构的频率均呈下降趋势,阻尼比均呈增大趋势;顶点的绝对加速度包络值、剪重比、层间位移包络值呈非线性增大趋势.PCSW结构和CCSW结构具有相近的加速度分布、层间位移分布、层间剪力分布、剪重比分布.     

一座木结构模型的振动台实验研究

通过对木结构模型的振动台实验,讨论木结构模型实验体的动力测试方法,确定木结构构筑物在地震作用下的破坏机理,同时讨论了节点动力特性.研究了结构动力特性及地震反应的变化规律.通过实验可知在地震荷载作用下节点变形是非常重要的破坏准则,为危旧住房以及农村乡镇住房的抗震加固寻找有效且经济可行的方法.     

钢筋混凝土桥墩地震破坏振动台试验研究

钢筋混凝土桥墩箍筋约束不足和剪跨比过小(短柱)造成的脆性剪切破坏在近几次地震桥梁震害中占有较大比重.为解决此问题设计制作了各3根圆形截面和方形截面桥墩试件,分别代表具有良好箍筋约束、配箍率不足和小剪跨比3种情况,并通过振动台试验研究了其抗震性能.对小震、中震和大震作用下桥墩试件的破坏形态、加速度和位移反应、位移延性系数和耗能等方面进行了比较分析,结果表明,小剪跨比桥墩在地震作用下反应位移延性系数较大,在抗震设计时应引起足够重视.     

Design and analysis of a two-dimensional vibration control mechanism based on vibro-impact damping

The robotic drilling always generates the axial vibration along the drill bit and the torsional vibration around the drill bit, which will adversely affect the drilling precision. A vibration control mechanism fixed between the end-effector and the robot is proposed, which can suppress the axial and torsional vibrations based on the principle of vibro-impact(VI) damping. The energy dissipation of the system by vibro-impact damping is analyzed. Then, the influence of the structure parameters on t...