铅挤压阻尼器的数值模拟与试验

在铅挤压阻尼器耗能机理的基础上,对影响铅挤压阻尼器滞回性能的各种参数进行了数值模拟和试验研究.结果表明,挤压轴轴凸的长度和高度是影响铅挤压阻尼器阻尼力的主要因素;铅挤压阻尼器的滞回曲线饱满,是一种优良的耗能装置,可以用于工程结构的消能减震.

装配铅挤压阻尼器的摇摆-自复位双柱墩抗震性能及设计方法

为发展具有损伤可控和自复位性能桥梁双柱墩,选取铅挤压阻尼器(lead-extrusion dampers, LEDs)为可更换耗能装置,并通过预应力筋提供自恢复力,组成摇摆-自复位(rocking self-centering, RSC)双柱墩体系(RSC-LEDs);通过对其抗震性能的研究,对应发展了一种基于等能量设计流程(equivalent energy-based design procedure, EEDP)的设计方法。首先建立了RSC-LEDs双柱墩的数值分析模型,结合一RSC双柱墩试件的拟静力结果验证了建模方法的正确性。在此基础上,定性分析了阻尼器出力、初始预张拉力、无粘结预应力筋配筋率、上部结构重量及盖梁-墩柱刚度比对RSC-LEDs双柱墩滞回性能的影响。设计了32组不同参数的RSC双柱墩试件开展回归分析,并结合RSC-LEDs双柱墩的力学特性,得到了RSC-LEDs双柱墩等效屈服强度、刚度的半经验计算公式。结合中国公路抗震设计规范和EEDP,提出一种适用于RSC-LEDs双柱墩体系的两阶段抗震设计方法,设计案例分析表明:半经验计算公式可较为准确地估算RSC-LEDs双柱墩的等效刚度及屈服强度;所提出的设计方法可使RSC-LEDs双柱墩达到预期的能力曲线,并实现在E1地震作用下保持弹性,在E2地震作用下LEDs屈服耗能且地震位移需求得到控制的设计目标。

铅挤压阻尼器对网壳结构的减振控制

将具有良好耗能特性的铅挤压阻尼器加设到大跨空间网壳结构中,通过LS-DYNA软件对结构进行了减振效果分析.以施威德勒球壳为例,分析了铅挤压阻尼器不同布置位置对大跨空间网壳结构减振效果的影响,其中阻尼器的布置分别为交叉支撑布置、斜撑布置和混合支撑布置,综合分析表明,在混合支撑布置铅挤压阻尼器的条件下,铅挤压阻尼器减振系统的减振效果最佳,结构顶点位移被降低60.0%.同样在混合支撑布置铅挤压阻尼器的条件下,通过使用IDA的分析方法研究了该减振系统对大跨空间网壳结构倒塌临界荷载的影响,结果表明结构整体倒塌临界荷载提高了0.33倍.

新型扭转铅挤压阻尼器设计及其有限元分析

传统铅阻尼器一般利用相对平动位移的变化使得铅发生塑性变形,以此消耗能量。提出一种基于中心轴转动挤压铅耗能的新型铅挤压阻尼器,可直接用于扭转耗能结构体系中(如梁柱间的相对转角等),或通过相关转换结构(如齿轮等)将常规的相对平动位移的耗能机制转换为相对转角位移的耗能模式。基于平面应变假定,以Abaqus平台建立了扭转挤压铅阻尼器的非线性有限元模型,模拟了单轴、双轴扭转铅挤压阻尼器的转动过程,给出了中心转轴的转角-弯矩滞回曲线,其形状接近矩形,具有很好的耗能效果,说明了所构造阻尼器的可行性与有效性;研究了凸缘截面高度对转动弯矩峰值的影响;建立了该类扭转铅挤压阻尼器转动弯矩峰值的抛物线型估算公式。依此构思,亦可构造多轴扭转铅挤压阻尼器。

大跨空间网架结构铅挤压阻尼器减振控制分析

为了研究铅挤压阻尼器减振系统对大跨空间网架结构的减振控制效果,对铅挤压阻尼器的滞回耗能特性进行了试验研究与分析,结果说明铅挤压阻尼器性能稳定,是一种优秀的耗能减振装置。使用有限元软件LS-DYNA建立大跨空间网架结构的计算模型,分别对铅挤压阻尼器在网架结构中不同布置位置下的各种工况进行了减震效果对比分析,得到了铅挤压阻尼器在大跨空间网架中布置的合理位置。同时在铅挤压阻尼器合理布置位置的条件下,研究了铅挤压阻尼器减振系统对大跨空间网架倒塌极限荷载的影响。结果表明:铅挤压阻尼器减振系统能够有效降低大跨空间网架结构的地震响应;而且在合理布置阻尼器的情况下,减振系统更能够提升大跨空间网架结构的倒塌临界荷载。

用于建筑结构减震的铅挤压阻尼器的应用研究

本文阐述了铅的塑性受力特点 ,分析了挤压铅的工作机理 ,提出了铅阻尼器的阻尼力计算方法 。

基于网格重划分功能的铅挤压阻尼器有限元分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了铅挤压阻尼器的有限元模型,采用网格重划分功能模拟铅金属的塑性流动,解决了因单元变形过大出现负体积而终止计算的问题,计算得到了阻尼器的应力云图和力-位移滞回曲线。通过这种方法可以在阻尼器制作之前准确得到阻尼力的大小及力学性能,解决了实验方法研究成本高、开发周期长的问题,为类似阻尼器的数值仿真分析提供参考。

考虑空隙率修正的铅挤压阻尼器刚塑性模型

研究了铅挤压阻尼器中铅的受力特点,考虑灌铅过程中可能引起阻尼器内部出现的空隙对铅挤压阻尼器滞回曲线的影响,修正了刚塑性模型.使用Deform3D建立了铅挤压阻尼器的有限元模型,在考虑4种不同空隙率条件下,模拟了2种位移幅值的滞回曲线.结果表明:空隙对铅挤压阻尼器挤压力的影响较小,但是对耗能能力的影响较大,由修正刚塑性模型计算得到的阻尼器耗能能力更加合理.

铅挤压阻尼器在高架桥减震控制中的应用研究

为了研究铅挤压阻尼器的滞回性能及其在高架桥减震控制中的应用,对不同轴凸高度和长度的铅挤压阻尼器进行了试验,并对其应用于高架桥减震控制的可行性及设置方式进行了详细的数值模拟分析。结果表明,挤压轴轴凸的长度和高度对于铅挤压阻尼器的出力有一定影响,随着轴凸的长度和高度增大阻尼器出力也相应地增加;铅挤压阻尼器应用于高架桥减震控制需要兼顾考虑车辆制动力、温度效应及伸缩缝宽度设置的影响;提出的3种将铅挤压阻尼器应用于高架桥减震控制的方案均具有良好的减震效果而不影响结构的静力性能。

铅阻尼器在自锚式悬索桥横向减震设计中的应用研究

某自锚式钢桁架悬索桥结构主跨408m,采用双层桥面,2根主缆为空间线形布置。本文根据自锚式悬索桥独特的动力特性,提出在悬索桥主梁与过渡墩、辅助墩之间沿横向设置铅挤压阻尼器的消能减震设计方案,以控制悬索桥的横向地震反应。根据风、行车和地震荷载等各种工况可能引起的支座剪力值,提出了铅挤压阻尼器临界滑移荷载值的确定方法。研究表明,同时采用铅挤压阻尼器和粘滞阻尼器的消能减震技术,可以有效地减小悬索桥的横向地震反应,可供工程实践参考。

火电厂悬吊煤斗结构限位铅阻尼器耗能减震问题研究

对设置铅阻尼器的火电厂悬吊煤斗结构的耗能减震性能进行了研究。首先用解析方法分析了一个双自由度悬吊体—阻尼器结构的地震反应。然后基于地震弹塑性时程计算方法,通过设计具有不同屈服点的双线性屈服模型,分析了设置有铅阻尼器的煤斗悬吊结构的地震反应。计算结果表明,铅挤压式阻尼器对控制悬吊煤斗与结构的相对位移、减小火电厂的结构地震反应有显著的效果。

大跨斜拉桥的近断层地震响应及减震控制

近断层地震长周期成分丰富,存在速度大脉冲效应;而大跨度斜拉桥一般采用半漂浮体系或漂浮体系,所以固有频率较低。为了研究大跨度斜拉桥在近断层地震作用下的反应规律及减震措施,利用ANSYS软件分析了某半漂浮体系的大跨斜拉桥在近断层地震作用下的时程响应,并对其减震控制方法进行了探讨。研究表明,大跨度斜拉桥的近断层地震响应随着PGV/PGA值的增大而增大,且增大幅度较大,近场脉冲效应较为显著;对于近断层地震作用,不建议采用塔梁弹性连接装置作为主梁纵漂的减震措施,而采用参数适宜的铅挤压阻尼器和粘滞阻尼器则均能获得很好的减震效果;由于大跨度斜拉桥的近断层地震反应较大,应提高其支座的设计允许位移。

自锚式悬索桥结构纵向消能减震设计方法研究

本文根据某自锚式悬索桥独特的动力特性,分别提出了在悬索桥主梁与主塔之间沿纵向设置粘滞阻尼器和铅挤压阻尼器的消能减震设计方案,来控制悬索桥的纵向地震反应。研究表明,采用以上2种消能减震技术,可以有效地减小悬索桥的纵向地震反应。本文研究结果可供工程实践参考。

复合式金属型阻尼器的试验研究及数值仿真分析

铅挤压型阻尼器初始刚度大,屈服强度高,耗能能力好,被广泛应用于结构减震控制中。然而由于研究者对铅金属力学性质的研究及模拟不足,常常导致数值模拟结果与试验结果存在不同程度的差异。对一种新型的铅-挤压型阻尼器(LED)——复合式金属型阻尼器(MAB)进行试验研究,采用DEFORM-3D软件对该型阻尼器进行较为系统地数值仿真分析。通过对比分析试验结果与数值仿真结果可知:复合式金属型阻尼器具有优良的耗能能力,且在大位移下具备良好的结构限位能力,挤压区域尺寸、轴突高度、轴突与阻尼器腔体间的间隙等参数显著影响其耗能能力;有限元仿真过程中,铅金属的力学模型的选择对仿真结果有显著影响,DEFORM-3D在金属耗能器仿真模拟中的应用效果良好。

桥梁震害及抗震设计的基本原则与方法

1桥梁的震害现象 1.1桥梁震害现象 1.1.1 1971年,美国圣菲尔南多地震,震级6.7级,经济损失10亿美元.原因:(1)梁与桥台、桥墩之间过大的水平位移,支座在桥墩上的支撑宽度较窄.(2)设计时只从强度方面考虑,而未从延性方面考虑,箍筋较少,从而产生墩身的剪坏.