考虑泄漏和温度效应的黏滞阻尼器性能演变研究

黏滞阻尼器作为一种广泛使用的被动减振/震装置,其力学性能在全寿命周期内会发生演变。为探究其力学参数改变模式,揭示其性能演变机理,以油液泄漏和温度效应为主要影响因素开展了试验及仿真研究。首先,对不同漏油程度和环境温度下的黏滞阻尼器分别开展了滞回试验研究和黏温关系分析;其次,对黏滞阻尼器进行了流体动力学仿真,获得其性能演变规律;最后,建立了漏油与温度联合作用下黏滞阻尼器性能演变的力学模型,并对其进行了验证。研究结果表明,油液泄漏将导致滞回圈出现零力平台段,且平台长度与漏油比例成正比;温度升高会导致阻尼系数的减小,从而影响阻尼力峰值;所建立的性能演变模型能够较为精确地反映黏滞阻尼器力学性能的改变。

顶部水平撞击作用下钢墩柱等效碰撞力研究

通过对钢墩柱的水平撞击试验,探讨了撞击质量和速度对碰撞响应的影响;基于ABAQUS/Explicit有限元软件模拟,进一步探究了试件长细比、锤头材质及轴压比对试件动力响应的影响规律。在上述基础上,基于能量原理,提出了一种计算水平撞击作用下钢墩柱等效碰撞力的方法。结果表明:碰撞力随撞击质量和速度增加而增大,且受撞击速度的影响更显著;随试件长细比减小,碰撞力峰值增大,墩顶位移减小;较小的轴压力有利于提高试件的抗撞击能力。试件在铝制和钢制锤头撞击下的动力响应相似,相比而言,在橡胶锤头撞击下响应明显减小。将该方法计算的等效碰撞力以拟静力的方式施加于墩柱,得到的墩柱应变与位移等响应与撞击作用下的响应峰值误差在15%以内。

考虑地震滑冲效应的高铁简支梁桥横向减震体系研究

对近断层地震滑冲效应作用下高铁简支梁桥横向碰撞响应及其减震体系进行了研究。以一座5跨32 m简支梁桥为背景,采用Abaqus软件建立全桥有限元模型。分析了远场地震和近断层地震滑冲效应作用下桥梁横向地震响应的差异,探究了传统抗震挡块的适用性;对比分析了“挡块+拉索”组合、全桥单独安装拉索限位器及单独安装减震榫等3种减震体系的减震效果。结果表明:与远场地震相比,近断层地震滑冲效应作用下传统抗震挡块完全失效,落梁风险显著增加;挡块与垫石间隙越小,“挡块+拉索”的减震效果越好;拉索限位器的减震效果随拉索自由程减小而提高;减震榫取最优刚度时,能够显著减小桥梁地震响应;综合比选,全桥单独安装减震榫的减震体系最佳。

黏滞-软钢阻尼器组合系统的协同减震性能研究

为验证大跨度桥梁纵向黏滞-软钢阻尼器组合系统的协同工作机理和减震效果,首先设计制作黏滞-软钢阻尼器组合系统试验模型,通过试验测试分别获得黏滞阻尼器和软钢阻尼器的力学参数;然后开展组合系统滞回试验,并将试验结果与Matlab仿真结果进行对比分析;最后以单自由度体系为例,仿真分析组合系统的协同减震性能,并与单独使用黏滞阻尼器的减震效果进行了比较。结果表明:黏滞-软钢阻尼器组合系统中阻尼器性能稳定,滞回曲线饱满,锁定装置工作可靠;组合系统可以实现低速下黏滞阻尼器工作和高速下由锁定装置切换至软钢阻尼器工作的设计理念,仿真模拟与试验结果基本一致;单自由度体系算例中,组合系统具有良好的协同减震性能,且优于黏滞阻尼器。

新型黏滞-软钢阻尼器组合系统的概念设计与仿真验证

针对大跨度桥梁纵向振动控制问题,提出新型黏滞-软钢阻尼器组合系统,旨在利用质量较小的黏滞阻尼器抵抗温度、列车行车荷载、制动力、风及小地震作用,利用软钢阻尼器抵御大地震作用。首先,从概念上阐述黏滞-软钢阻尼器组合系统的工作机理;其次,以我国某特大铁路悬索桥设计方案为例,合理选择组合系统中黏滞阻尼器和软钢阻尼器的设计参数,并分别验证两者单独使用下的减振(震)效果;最后,对组合系统在各种动力荷载作用下的减振(震)效果进行分析,讨论系统锁定的延时效应。研究结果表明:新型黏滞-软钢阻尼器组合系统在列车行车荷载、制动力、风以及地震作用下的减振(震)效果良好,可实现组合系统的设计理念;组合系统的锁定延时会使主梁位移产生不利于减震设计的偏移,在实际工程中应尽量减小此效应。

锁定−黏滞阻尼器组合系统及其减震效果验证

为解决连续梁桥主墩在地震作用下的协同抗震问题,提出新型锁定−黏滞阻尼器组合系统。首先,设计制作锁定装置模型,并通过静力试验验证其锁定效果;其次,以1座铁路连续梁桥为例,对罕遇地震作用下锁定−黏滞阻尼器组合系统的减震效果进行仿真分析,并与单独使用黏滞阻尼器和速度锁定器方案进行比较。研究结果表明:新型锁定−黏滞阻尼器组合系统在保证连续梁桥正常使用功能的同时,可满足不同地震水平下的减震需求。在锁定前可以满足连续梁桥的正常使用要求,锁定后可以实现地震力在主墩间的合理分配,减震效果显著;该系统锁定功能可靠,可以在实现与速度锁定器相同减震效果的同时,降低阻尼器的设计最大出力,提高减震系统的可靠性,降低减震系统的成本。