以附加阻尼比为目标的黏弹性阻尼器设计方法研究

以黏弹性阻尼器附加的阻尼比为控制目标,依据抗规中计算阻尼比的方法,建立单质点系的附加阻尼比控制函数。将多质点系等效成单质点系,依据剪力系数得到减震结构的层剪力,由此部分楼层需要增加楼层侧移刚度,增加的刚度即黏弹性阻尼器需求储存刚度,从而得到黏弹性阻尼器阻尼系数。工程案例结果表明:以附加阻尼比为控制目标来进行黏弹性阻尼减震结构设计的方法可行。

基于刚度比的基础隔震结构减震系数

水平向减震系数是隔震设计的重要指标.将上部结构与隔震层刚度之比作为基本变量,通过双自由度等效模型对减震系数的影响因素进行了理论研究.通过振型分析计算了上部结构的等效转换系数,推导了刚度比形式的内力和减震系数表达式,分析了减震系数的影响因素,计算了隔震结构满足减震系数要求所需的刚度比限值.发现减震系数曲线存在不变量即基准曲线,提出基准点概念.结果表明,刚度比和隔震层阻尼比是减震系数的决定因素,减震系数随刚度比或隔震层阻尼比增大而减小;当刚度比大于4.5或8时,减震系数分别低于0.5或0.4;与5个工程实例对比,减震系数表达式准确性较好.成果整理成表格可供查阅.

考虑层间支援无侧移框架整体稳定性的实用算法

针对规范计算长度系数法逐根构件求解无侧移框架整体稳定的不便,以及无法考虑同层柱之间的相互支援和层与层支援作用的不足,本文探寻了无侧移框架同层柱间支援以及层与层之间的支援规律,利用弹簧-摇摆柱模型采用结构转换的方法推导了无侧移框架柱临界刚度比系数;利用该系数通过分析无侧移框架特征结构单元确定结构层荷载因子,确定表征无侧移框架楼层刚度富余程度的层刚度富余系数和表征层间支援作用的层支援系数;基于轴力权重加权平均的方法推导了可直接计算无侧移框架整体稳定承载力的计算公式。该公式能够定量地计算无侧移框架楼层之间相互支援程度,避免了计算长度系数法可能因无法考虑2种支援作用造成的不合理设计,可供工程设计和理论计算使用。

考虑周围子结构对中间柱型黏滞阻尼器减震效率影响研究

为研究周围子结构对中间柱型黏滞阻尼器效率的影响规律,将阻尼器位移分解为5个组成部分,即结构层剪切变形、柱轴向变形、梁柱节点转动、悬臂墙自身变形及阻尼力反作用下局部梁段变形引起的位移。根据阻尼器的位移分解,从理论上分析了柱跨内位置λ和周围子结构梁柱线刚度比ρ对黏滞阻尼器减震效率的影响,并以附加阻尼比ζ作为减震效率的评价指标,通过大量数值模拟探究出λ、ρ及阻尼系数c对ζ的影响规律,提出中间柱型黏滞阻尼减震结构效率优化步骤。结果表明:柱宜尽量靠近跨中,跨中时效率是跨边的2倍左右;周围子结构梁柱线刚度比和阻尼系数在适度范围内增加,亦可使阻尼器耗能效率提高。

基于计算高度修正方法的圆柱螺旋弹簧横向刚度研究

通常螺旋弹簧横向刚度计算的理论值与试验值偏差较大,通过理论推导分析标准BS EN13906-1推荐的计算公式发现:螺旋弹簧计算时的高度对其横向刚度影响较大,同时不同长细比的弹簧依据规范公式计算的偏差大小不一;螺旋弹簧在不同垂向压缩比下,其横向刚度并非是一个常量,呈现一定的相关性。通过引入计算高度及其修正条件,并采用有限元方法和试验验证,表明采用修正方法计算的弹簧横向刚度值与试验值最为接近,最大偏差不超过15%,可以满足工程应用的需要。

翼缘楼板局部开洞对框架梁内力的影响分析

现浇钢筋混凝土梁板体系采用传统方法设计时,需对梁刚度进行放大以考虑梁板的共同作用,梁翼缘楼板局部开洞将直接影响梁刚度放大系数的取值,进而影响结构内力。通过分析影响因素并以框架结构为例,采用有限元程序进行大量计算,分析了翼缘楼板局部开洞对框架梁内力的影响规律,可用于指导实际工程的设计。

三塔悬索桥桥塔适宜刚度体系研究

不同塔梁结合情况下的桥塔适宜刚度体系的研究对三塔悬索桥具有重要的意义。以泰州长江公路大桥为依托背景,针对塔梁固结体系、塔梁漂浮体系、塔梁半漂浮体系,通过改变中塔刚度,计算分析了中边塔刚度比、中塔刚度对跨中最大挠度和主缆抗滑移系数的影响。结果表明:主缆与鞍座间的摩擦系数取0.2的情况下,对于塔梁固结和半漂浮体系能够找到同时满足挠跨比限值(1/250~1/300)和抗滑移系数限值(2.0)的合理中塔刚度区间,对于塔梁漂浮体系不能找到同时满足挠跨比限值和抗滑移系数限值的合理中塔刚度区间。中边塔的刚度比不能有效反映桥塔刚度体系对跨中最大挠度和主缆抗滑移系数的影响,中塔的绝对刚度是二者的主要影响因素。适当地提高主缆与鞍座间的摩擦系数的取值能够增加中塔刚度的选择范围,具有较高的经济性和实用价值,建议三塔悬索桥中主缆与鞍座间的摩擦系数选取值可以放宽到0.25~0.3之间。

泡沫材料厚度对其刚度及阻尼系数的影响

根据隔振分析模型,建立了相应的实验测量系统,测量并分析了泡沫材料的刚度及阻尼系数。采用激振台对泡沫材料施加激励,由2个加速度计拾振,获得了由泡沫材料组成的缓冲包装系统的振动传递比曲线,应用非线性拟合方法计算得到了阻尼比,并求得了刚度和阻尼系数。实验结果表明:泡沫材料刚度随其厚度增加而递减,阻尼系数则在一定范围内随厚度增加而降低;泡沫材料厚度的增加会降低缓冲包装系统隔振的下限频率,在一定范围内越厚,隔振效果会越好,但当厚度超过了特定值,隔振效果反而有所下降。

水泥环对套管载荷影响的理论研究

用解析方法对非均匀地应力情况下水泥环对套管载荷影响的研究表明,水泥环对套管载荷的影响取决于水泥环厚径比、水泥环与地层材料的差异系数以及地层与套管的刚度比这3个因素,其中刚度比起着重要作用。当刚度比λ≥1-2ν(ν为水泥环泊松比)时,用较高弹性模量的水泥固井可以降低套管载荷;当刚度比λ<1-2ν时,用较低弹性模量的水泥固井可以降低套管载荷。一般情况下,增加水泥环的厚度可以降低套管载荷。水泥环与套管光滑接触情况下,套管载荷非均匀程度降低,基本上呈均布载荷。

基于弱粘接结构中谐振频率的研究

利用弹簧模型方法研究了铝-粘接剂-铝结构中波的反射和透射系数。首先利用粘接层界面的一次反射导出切向和法向刚度比表达式;其次,推导了粘接层界面存在多次反射和透射时刚度比、谐振频率及反射系数之间的关系,得到了弱粘接结构的反射系数随着不同刚度比的变化规律;最后求解了弱粘接层厚度的变化对谐振频率的影响。理论分析和数值计算的结果表明:反射系数取极大值时粘接层厚度与谐振频率的积成奇数倍的关系,反射系数极小值时粘接层厚度与谐振频率的积成整数倍的关系;随着刚度比的增加,谐振频率向高频方向漂移,随刚度比的减小,反射系数逐渐的趋近与1。

被包装物质量对泡沫材料刚度及阻尼系数的影响

对泡沫材料刚度及阻尼系数的测量方法进行研究,建立试验测量系统。通过激振台对泡沫材料施加激励,通过两个加速度计测量加速度,获得由泡沫材料所组成的缓冲包装系统的振动传递比曲线,通过曲线的共振峰值实现系统阻尼比的求解,进而得到泡沫材料的刚度及阻尼系数。通过试验测量研究被包装物质量对泡沫材料刚度和阻尼系数的影响。结果表明,随被包装物质量的增大,泡沫材料的刚度有增大趋势,阻尼系数逐渐增大。被包装物质量的改变不仅改变了缓冲包装系统的振子质量,而且显著影响了泡沫材料的刚度和阻尼系数。

PVC-FRP管混凝土柱组合抗压刚度理论分析

为研究PVC-FRP管混凝土柱的组合抗压刚度,应用弹性力学中的位移变分原理,对PVC-FRP管混凝土柱进行小变形下的弹性理论分析。考虑PVC-FRP管和核心混凝土径向位移和纵向应变协调,分别推导出PVCFRP管和核心混凝土的抗压刚度以及PVC-FRP管对核心混凝土套箍系数的理论计算公式。在此基础上,建立PVC-FRP管混凝土柱组合抗压刚度计算理论。分析CFRP条带体积含纤维率,混凝土泊松比以及混凝土强度等级等因素对PVC-FRP管混凝土柱组合抗压刚度的影响规律。理论计算结果与试验值吻合较好。

基础隔震高层建筑结构减震系数研究

针对质量、刚度沿高度分布相对均匀的基础隔震高层建筑结构建立其等效梁模型,基于振型分解反应谱法对隔震及非隔震结构振型数、振型参与质量、地震剪力、力矩等关键指标进行探讨分析。给出了确定水平向减震系数指标的临界刚度比、临界周期比,进一步分析了该两个临界比值对减震系数的一般性控制规律。研究结论表明:当隔震后、前结构基本周期比r_(T1)>1.3或上部结构整体等效刚度与隔震层水平等效刚度之比r_(kh)>0.8时,可有效抑制高层剪力墙隔震结构高阶振型反应,仅需考虑基本振型对结构地震反应的贡献;结构隔震后、前的底部剪力比、力矩比与上部结构整体等效刚度与隔震层水平等效刚度之比r_(kh)、基本周期比r_(T1)有关,与质量、阻尼等参数无关;当r_(kh)小于临界刚度比r_(kh)B或r_(T1)小于临界周期比r_(T 1B)时,底部力矩减震效果较剪力要差,应以隔震后、前结构底部力矩比作为减震效能评价指标,当r_(kh)大于临界刚度比r_(kh)B或r_(T1)大于临界刚度比r_(T 1B)时,则应以底部剪力比作为评价指标。其中,r_(kh)B,r_(T 1B)可按该研究所给数值取用。所得相关研究成果可为相关理论研究及工程应用提供参考和依据。

水平力下板柱结构等代梁等效宽度系数的研究

指出了水平力作用下板柱结构的等代梁应是变截面梁,与柱相交处的等代梁宽度比跨中的小;同时按刚度相等原则,给出了折算成等截面等代梁宽度的计算方法。提出了影响等代梁等效宽度系数的主要因素为受扭构件的抗扭刚度与板的抗弯刚度的比值,并通过弹性有限元分析,给出了以这个比值作为参数的板柱结构内框架和边框架等代梁等效宽度系数计算公式。

混凝土结构周期比分析

为了深入研究混凝土结构设计中用于控制结构扭转效应的一个重要参数——周期比,推导出了2自由度框架结构模型的周期比和与之相关的扭转系数的理论公式,并分析了结构质量中心(质心)与刚度中心(刚心)的偏离和结构周边抗侧移构件刚度这2个因素对结构周期比的影响;同时采用计算机软件SATWE建立简化的三层框架结构模型,分别对调整楼面荷载前后的荷载分布和刚度分布进行了分析。结果表明:理论推导和软件分析的结果一致,增加质量中心和刚度中心的偏离程度或增加结构周边抗侧移构件刚度,都能使结构周期比减小。

细观参数对类砂岩材料宏观参数影响规律的颗粒流分析

为快速、准确地确定颗粒流模型中的细观参数,采用单因素分析法,用平行黏结模型对类砂岩材料各宏观力学参数的影响规律进行模拟分析。结果表明,峰值强度同摩擦系数之间符合幂函数增长关系,而同平行黏结半径乘子之间符合线性增长函数关系,与平行黏结刚度比之间未有明显的函数关系;弹性模量同摩擦系数之间符合幂函数增长关系,与平行黏结半径乘子之间符合线性增长函数关系,与平行黏结刚度比之间符合指数函数衰减关系;泊松比同平行黏结刚度比之间符合幂函数增长关系,泊松比与摩擦系数、平行黏结半径乘子之间均符合指数函数衰减关系;峰值应变同平行黏结刚度比、平行黏结半径乘子之间均符合幂函数增长关系,峰值应变与摩擦系数之间未有明显的函数关系。

土-相邻基础相互作用的地基刚度计算分析

为了研究相邻基础对地基刚度的影响,提出了地基刚度影响系数的概念,并运用三维弹性半空间内明德林解,推导出地基刚度影响系数的计算表达式,进而通过计算地基刚度影响系数分析了相邻基础存在时,两个基础之间净距、基础边长比值以及地基土特性对地基刚度的影响规律,并根据净距和边长比值划分了可不考虑相邻基础相互作用的范围。结果表明:(1)基础周围有相邻基础存在时,其地基刚度较不存在相邻基础的地基刚度有所提高;(2)相邻基础对地基刚度的影响随着两个基础之间净距的增加而减弱,随着边长比值的增加而增强,以及随着地基土泊松比的增加而增强;(3)黏土地基中相邻基础对地基刚度的影响较其他(如粉土地基)地基更显著;(4)当净距不小于基础边长15倍时,或者基础边长比值小于0.1时,可以不考虑相邻基础对地基刚度的影响,其他情况需根据净距和边长比值分析是否考虑相邻基础对地基刚度的影响。

斜入射下粘接界面的反射特性

在粘接界面具有弹簧模型的连接条件下,利用粘接层界面的单次反射和透射推导了反射系数的模与入射角的关系,研究了粘接材料的改变对界面反射特性的影响,以及弱粘接条件下超声波的反射系数的模随着不同刚度比和入射角的变化规律.数值模拟结果表明:横波入射时,存在临界角,反射系数的模在临界角附近变化较大;临界角随上层材料的不同而变化,反射系数的模在临界角处取得极小值;界面脱粘时,随着临界角增大,反射系数模的最小值逐渐减小;在弱粘接条件下,随着界面刚度比减小,当入射角度小于某角度时,反射系数的模整体变大.

长周期地震动弹塑性反应谱的参数影响

根据长周期地震动的频谱特性,从日本强震数据网K-NET和KiK-net中,合理挑选了47条长周期地震动记录,研究长周期地震动与普通地震动的弹性反应谱的区别.结果表明:长周期地震动加速度谱的卓越周期和长周期段的谱值都明显大于普通地震动的,且其弹性位移谱的谱值比普通地震动的大很多.在此基础上,对长周期地震动弹塑性反应谱(加速度谱、位移谱、残余位移谱、强度折减系数谱)进行全面的参数影响研究,得到地震动特性(场地土质、震中距、地震动峰值加速度)和恢复力模型动力参数(屈服后刚度比、阻尼比、位移延性系数)等因素对长周期地震动弹塑性反应谱的影响规律,为长周期地震动弹塑性设计反应谱的最终建立提供有益参考.

翻车机房圆形基坑支护结构受力特性分析

圆形支护结构由于拱效应,使得支护结构受力复杂。文章依托翻车机房工程实例,利用有限元软件ABAQUS建立空间轴对称计算模型,采用横环各向同性材料反映槽段接头对墙体环向刚度的折减影响,通过模拟基坑施工全过程,研究了支护结构位移和应力变化规律。通过计算墙体、内撑环向轴力以及入土段抗力的荷载分担比,研究环向刚度、内撑刚度、土层模量因素对结构位移、内力的影响。研究表明,墙体环向刚度对支护结构变形、内力有重要的影响,内撑刚度的影响主要集中在基坑深度范围内。在开挖面以上的外侧土压力呈直线分布,未见有"R"形分布规律;坑内土体对入土段嵌固作用明显大于外侧土体。