位移放大型黏滞阻尼装置的减震效果研究

为解决普通黏滞阻尼器性能在层间位移较小的结构或位置难以得到充分发挥的问题,提出一种基于杠杆原理将位移和速度放大的黏滞阻尼装置,该装置通过放大普通黏滞阻尼器两端的相对位移,进而放大相对速度,使阻尼器性能得以充分发挥,更好地达到降低结构地震响应的效果。以某实际工程结构为背景,通过SAP2000有限元软件建立有限元模型,分析原结构、附加普通黏滞阻尼器结构和附加放大型黏滞阻尼器结构在3条地震波作用下的地震响应。结果表明,在3条地震波作用下,相较于附加普通筒式黏滞阻尼器结构,附加放大型黏滞阻尼器结构的层间位移角和基底剪力降低幅度均较大,说明放大型黏滞阻尼器相较于普通黏滞阻尼器有更好的减震效果。

强震区含空洞高速铁路隧道刚柔相济减震效果研究

为提高强震区含空洞铁路隧道衬砌的安全性,采用检查车对19座高铁隧道背后空洞进行测试,借助数值模拟研究刚柔相济措施在强震区含空洞隧道的应用效果。研究结果表明:高铁隧道素混凝土区段空洞最易出现在拱顶,频率为0.82;含空洞高铁隧道采用柔性减震措施时,安全系数提高34.49%~39.36%;采用刚性抗震措施时,安全系数提高20.34%~32.66%;采用刚柔相济措施时,安全系数提高35.65%~51.15%;综合位移、地震动峰值加速度、结构内力,刚柔相济措施在强震区含空洞高铁隧道的应用效果最优。研究结果可为强震区含病害高铁隧道抗震设防提供参考。

基于大型振动台试验的浅埋偏压隧道橡胶减震层减震效果研究

通过几何相似比1∶20的有无橡胶减震层的浅埋偏压隧道大型振动台物理模型试验,研究了橡胶减震层对隧道衬砌加速度和应变减震系数的变化规律,评价了浅埋偏压隧道橡胶减震层的减震效果。研究结果表明:(1)橡胶减震层不改变仰拱处加速度时程曲线的变化趋势,但显著降低了其水平和竖向加速度响应峰值,不论地震波类型、地震激振强度和隧道衬砌位置,橡胶减震层都能显著降低水平和竖向加速度响应;(2)不论地震波类型和激振强度,隧道衬砌左拱肩的水平和竖向加速度减震系数要比右拱肩大不少,这与隧道处于偏压状态有关,地震波类型对水平加速度减震系数的影响要大于对竖向加速度减震系数的影响;(3)加速度减震系数与地震激振强度不存在显著的相关性,但从趋势上看,激振强度增加,减震系数有减小趋势;(4)不论地震波类型、地震激振强度和衬砌位置,橡胶减震层都具有显著的最大主应变和最小主应变减小作用,衬砌最大和最小主应变减震系数与激振强度之间不存在显著的相关关系,但整体上看,减震系数有随激振强度减弱的趋势;(5)橡胶减震层在浅埋偏压隧道中能发挥优良的减震效果,其减震效果与地震强度、减震层材料参数和应力环境密切相关。研究结论可为橡胶减震层在隧道工程中的应用提供一定的参考作用。

复杂条件隧道洞口区域泡沫混凝土结构减震效果分析

基于扎墨公路嘎隆拉隧道洞口区域复杂工程地质条件,开展泡沫混凝土材料减震机理及减震效果研究;针对不同厚度泡沫混凝土,分析隧道洞周各个测点的弯矩、最大主应力及竖向位移增量等特征值的变化规律,综合考虑工程经济性等因素,基于地震荷载作用下穿越断裂带的隧道结构,在满足隧道结构不整体坍塌的前提下,围岩与衬砌之间泡沫混凝土材料最佳厚度为15~20 cm。

减隔震支座对高墩大跨连续刚构桥减震效果分析

为更好地降低高墩大跨连续刚构桥在强震作用下的地震响应,提高其抗震性能,以某(120+220+120)m高墩大跨连续刚构桥为工程背景,首先简述了两种常用桥梁减隔震支座(铅芯橡胶支座(LRB)和环向钢丝绳组合阻尼支座(GSQZ))构造及力学性能,然后采用非线性时程分析法研究不同减隔震支座对高墩大跨连续刚构桥抗震性能的影响。研究结果表明:两种减隔震支座对梁端及主墩处减震效果较明显,对跨中部位减震效果较弱,安装减震支座会对主墩横桥向内力减震更佳,对主墩纵向内力减震效果有限;LRB方案的减震效果相对优于GSQZ方案,但是两者在刚构桥中的减震率均不高,实际设计中应结合阻尼器使用。

地铁车站中柱减震效果的概率密度演化分析

本文旨在采用概率密度演化方法,对考虑土体随机性的地铁车站中柱减震效果进行概率密度演化分析.以一典型地铁车站地下工程为背景,基于土体剪切模量的对数正态分布模型,采用谱表现方法确定具有空间变异性的土体随机场分布,分别建立考虑土体随机性的土-地铁车站原型结构相互作用模型和土-地铁车站减震结构相互作用模型,进行地铁车站中柱减震效果的概率密度演化分析与对比研究.结果表明:地铁车站结构地震反应的概率密度演化过程是一种随时间变化的复杂随机过程;不同时刻下结构地震反应的概率密度函数形状有所不同,且某些时刻的概率密度函数具有双峰.在地铁车站中柱上端设置橡胶支座会降低结构中柱水平变形与截面内力的离散度,提高结构侧墙变形与内力的离散程度.同时,可以有效降低中柱水平变形与截面内力的地震反应值,降幅在25%~50%左右,而地铁车站的侧墙变形和内力有所提高.

摩擦摆支座在地面结构与地下结构中减震效果对比研究

结合地下结构地震反应特征,在借鉴地面结构减震设计理念基础上,分别设计了摩擦摆支座安装于结构底部和中柱顶部2种减震方案。通过建立土体与地面结构和地下结构整体二维数值模型,运用动力时程分析方法对比研究了不同减震方案对地面结构和地下结构的减震效果。研究结果表明:基底减震方案通过延长地面结构自振周期达到降低结构地震反应的减震机理并不适用于地下结构,地下结构底部安装摩擦摆支座仅能起到减小传递结构底部土层剪力的作用,但整体减震效果并不明显;在中柱顶部设置摩擦摆支座使得关键竖向支撑构件的剪力、弯矩和水平变形都大幅度地降低,因此认为该方案是一种行之有效的地下结构减震措施。

城市综合管廊减震层不同设置方式的减震效果

为了提升强震区软弱地层城市综合管廊的抗震性能,以某城市综合管廊工程为研究对象,利用有限差分软件FLAC3D,探讨了不同设置方式的减震层的减震效果.结果表明,相较于无措施工况,设置垫层减震层后,管廊最大沉降减少1.61%,最大、最小主应力分别减小29.75%和4.88%,最大剪切应力减小18.49%,最小安全系数增大15.13%;设置半环减震层后,管廊最大沉降减小1.55%,最大、最小主应力分别减小34.12%和18.06%,最大剪切应力减小31.86%,最小安全系数增大18.33%;设置全环减震层后,管廊最大沉降减小16.92%,最大、最小主应力分别减小61.04%和28.84%,最大剪切应力减小35.78%,最小安全系数增大32.46%.全环减震层的减震性能优于垫层减震层和半环减震层,推荐在软弱地层城市综合管廊采用全环减震层进行抗震设计.

基于位移型阻尼器在同一跨不同位置减震效果的研究

在消能减震结构中,阻尼器的参数、放置位置及其相连子结构梁柱的刚度比,是影响结构减震效果的重要因素。在大量工程实践中也表现出,当相同参数的阻尼器置于同一跨内不同位置时,对结构的减震效果也产生较大影响。本文从结构的几何变形角度出发进行定性分析,并通过实际工程案例的定量分析,分别取阻尼器居跨中布置(以下简称居中布置)、靠柱边布置(以下简称靠边布置)两种布置方式,研究位移型阻尼器布置在同一跨的不同位置对减震效果的影响。结果表明:当阻尼器居中布置时其滞回曲线更饱满、附加阻尼比更大、有效位移占比及耗能占比更大,减震效果更好。

基于负刚度原理的结构减震效果理论分析

在分析普通振动控制系统特点的基础上提出基于负刚度原理减震系统和负刚度阻尼装置的两种实现思路,并详细分析附加负刚度阻尼装置可以显著提高结构的减震效果。首先,利用结构附加刚度比率和附加阻尼比之比作为控制参数,通过理论推导单自由度正、负刚度减震体系的动力放大系数和传导比,讨论控制参数对二者的影响;然后,采用有限单元法分析正、负刚度减震体系结构的地震动力反应,通过结构的自振频率和位移、速度、加速度以及柱底剪力反应的分析,说明负刚度振动控制系统可以减少上部结构绝对加速度。分析表明,负刚度阻尼装置的负刚度可部分抵消原结构的正刚度,降低了结构的自振频率,提高结构阻尼,较大幅度地减少上部结构的动力响应,具有更好的减震性能。

地震波参数对基础隔震体系的减震效果影响研究与试验验证

为研究地震波参数对基础隔震体系的动力响应和减震效果影响,选取集集地震中16条地震波作为输入,采用单自由度体系对基础隔震体系进行数值分析,主要分析地震波参数中卓越周期、平均周期、地震动峰值速度与峰值加速度之比和断层距及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响,并进行振动台试验验证。结果表明:地震波参数中卓越周期、平均周期、断层距和地震动峰值速度与峰值加速度之比及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响明显,均具有较强的相关性。同幅值下地震动峰值速度与峰值加速度之比对其减震效果的影响最显著,可以作为评价基础隔震体系的减震效果的主要指标。远场地震波和普通近场地震波下随地震波幅值的增大减震率增大,达到一定的数值后减震率基本稳定,减震效果较好;脉冲型近场地震波作用下其减震效果最差;试验分析结果与数值分析结果基本一致,表明分析结果的合理性和可靠性。

减震沟减震效果的数值模拟研究

减震沟是降低爆破地震效应的重要措施。利用DYNA中自带的炸药模型,模拟了不同情况下减震沟的减震效果。通过数值模拟,比较了有无减震沟时的峰值震速分布和开挖面与减震沟距离变化时质点的峰值震速衰减规律,分析了不同深度、不同宽度减震沟的减震效果的减震效果。结果表明;开挖面距离减震沟越近,减震效果越好;在保护区侧,减震沟附近,由于减震沟的屏蔽作用,存在一个震速很小的区域;减震沟的减震效果随减震沟深度的增加而增加,而减震沟的宽度变化对减震意义不大。

橡胶支座在浅埋地下框架结构中的减震效果研究

基于浅埋地下框架结构的破坏机理和减小中柱水平变形的局部减震设计理念,探讨了橡胶支座在地下车站结构中的适用性和有效性。首先从理论上阐明了地下车站中柱柱顶设置橡胶支座的减震原理,然后建立橡胶支座的三维精细化有限元模型,采用动力时程分析方法,对比研究了天然叠层橡胶支座(LNR)和铅芯橡胶支座(LRB)两种类型减震装置在地下车站中的减震效果。最后,探讨了橡胶支座水平刚度特性对结构体系减震效果的影响规律。研究表明:柱顶设置橡胶支座改变了结构的抗侧力分配,大幅度降低了地下车站中柱的地震响应,并且相比于LRB,LNR表现出更好的减震效果。此外,随着LNR水平刚度的增大,中柱的减震效果逐渐减弱,但对支座位移及侧墙变形起到了有利的控制作用。因此,合理地选择橡胶支座类型及参数,可实现地下结构的减震控制和支座性能的优化。

附加阻尼器对超大跨度斜拉桥的减震效果

基于流体粘滞阻尼器自身的力学特性,分析了附加流体粘滞阻尼器对超大跨度斜拉桥的减震效果,着重分析了阻尼器参数、输入地震动特性(加速度峰值和频谱特性)对减震效果的影响.结果表明,流体粘滞阻尼器能显著地减小梁端纵向位移,减震效果取决于阻尼器参数,并对地震动特性很敏感.

减震沟对爆破震动减震效果的实验研究

减震沟是降低爆破地震效应的一项重要技术措施。结合工程项目实际,进行减震沟的爆破实验,对有无减震沟的爆破地震波进行了现场测试,对测试数据进行分析计算,研究减震沟对爆破震动作用的一般规律。结果表明,合理利用减震沟可明显降低爆破地震强度,改变地震波频率结构,分散能量,有利于减震。

一种新型软钢阻尼器力学性能和减震效果的研究

本文研究了一种新型软钢阻尼器。首先分析了这种阻尼器的力学性能和减震机理,依据试验结果给出了它的恢复力模型,并推导得出了特征参数的表达式和疲劳验算式;研究了阻尼器参数对减震效果的影响,给出了最佳的参数取值范围;算例分析表明该种阻尼器具有很好的减震效果。

斜拉桥面相对高度对粘滞阻尼器减震效果影响研究

由于地震响应特性对斜拉桥结构影响较大,在塔梁之间合理设置粘滞阻尼器可改善斜拉桥抗震性能。而目前研究多针对具体工程未考虑斜拉桥面相对高度对粘滞阻尼器减震效果影响。以某斜拉桥为模型,通过改变其下塔柱高度改变斜拉桥面相对高度,并系统分析桥面相对高度对斜拉桥粘滞阻尼器减震效果影响。研究表明,桥面相对高度对粘滞阻尼器最优参数及最优减震效果均有较大影响。

大跨连续梁桥纵向减震机理和减震效果分析

基于一座实际大跨度连续梁桥,分析比较了采用动力锁定装置、黏滞阻尼器和双曲面减隔震支座的减震机理和减震效果,讨论了这些减震装置的适用范围.结果表明:动力锁定装置不耗散地震能量,在活动墩处设置该装置,可以合理分配梁体的地震惯性力,但同时结构周期减小,可能增加梁体总的惯性力;黏滞阻尼器不改变结构的周期、振型等动力特性,主要通过阻尼力消耗地震能量,减小结构动力反应;采用双曲面减隔震支座后结构的周期延长,阻尼耗能能力增加,相对于基准模型,显著减小了固定墩的内力,但同时增加了活动墩墩梁相对位移.

设置悬臂肘节型黏滞阻尼器高层结构的减震效果分析

针对结构层间位移小、黏滞阻尼器减震效果难以发挥的问题,提出悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统,介绍了该消能系统的构造、原理与特点,对黏滞阻尼器分别采用悬臂肘节型、肘节型和消能伸臂型连接的高层结构的减震效果进行对比分析.结果表明：悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统能充分利用高层结构的弯曲变形和层间剪切变形增大阻尼器的输出位移,阻尼器的名义位移放大系数可达3～5倍;悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统对结构水平位移、层间位移角和层间剪力均具有很好的减震效果,设置在结构的中部或中下部楼层时阻尼器位移放大效果最好.

主跨532m公铁两用斜拉桥的地震响应及阻尼器减震效果研究

以我国首座跨海公铁两用钢桁斜拉桥——元洪航道桥(主跨532 m)为研究对象,采用空间板梁单元法建立有限元模型,对该桥地震响应特征及阻尼器减震效果等进行了研究。结果表明:大跨度斜拉桥动力特性分析除应考虑拉索垂度效应外,也应同时考虑梁—柱效应;动力特性分析时宜优先采用多重Ritz向量法,以使振型参与质量更快达到抗震计算要求;不同地震水平下,边墩和辅助墩的墩底、主塔塔底和下横梁附近截面将承受较大弯矩,为地震易损部位;N4#塔梁间设置纵向黏滞阻尼器后,罕遇地震作用下N3#主塔(支座纵向固定)顺桥向弯矩、结构纵向位移均明显减小,最大减幅分别达40.6%和44.8%,减震效果明显。