一种连续梁桥高效阻尼体系

提出了一种连续梁桥高效阻尼体系(efficient damping system of continuous girder bridge, EDB),通过放大阻尼器的相对位移来提高耗能效率.为了研究该阻尼体系在连续梁桥抗震中的适用性,设计制作了3倍位移放大型阻尼器和普通阻尼器的试验模型,并在正弦波作用下进行往复加载试验.分析了不同试验工况下阻尼器的滞回曲线,并将理论值与试验值进行了对比,验证了其放大效果.以一座6跨连续桥梁为工程背景,基于有限元软件建立其多质点模型,分析了不同减震方案在3条地震波作用下的墩底剪力、墩底弯矩、位移、滞回曲线、能量耗散曲线.研究结果表明,连续梁桥高效阻尼体系有效地耗散了地震能量,减小了桥梁结构的地震响应.

有阻尼体系动力问题的一种显式差分解法

本文以中心差分方法为基础,结合Newmark常平均加速度法的基本假定,推导出了一种求解有限自由度有阻尼体系动力方程的自起步显式差分格式。此格式的稳定性条件与一般中心差分格式的相当,其计算精度不低于二阶精度。

有阻尼体系动力分析的一种显式差分法

本文利用拉格朗日型的二次插值函数近似位移反应，建立了速度、加速度的差商近似公式，进而推得集中质量阻尼体系动力分析的一种显式差分法。该显式差分格式具有二阶计算精度，与目前常用的有阻尼体系动力求解的几种格式相比，具有明显减少计算工作量的优点。

一种多自由度阻尼体系动力问题的高阶分析方法

传统动力时程直接积分法多采用低阶数值格式,需要选择非常小的时间步距才能获得满足精度要求的动力分析结果。该文将结构动力时程分析的积分求微法推广至多自由度情形,发展了一种具有较高计算效率的多自由度阻尼体系的动力时程高阶分析方法。将相邻的ρ个时步组成一个待求解时段,基于多自由度体系动力响应积分解,以精细积分法结合秦九韶算法计算各时间节点的矩阵指数。逆用微分求积原理发展一种针对含有矩阵指数卷积的高精度数值方法,逐时段求解得到体系各时刻的动力响应。该文方法为动力时程高阶分析方法,全部分析过程仅表现为一系列矩阵乘法及其递推计算,无需求解方程及额外插值,一步计算便可同时获得时段内ρ个时步的全部动态响应(实际动力分析时可取ρ=10~15),具备高效显式算法的特点。由于不必直接计算动力响应积分解中的定积分项,因而避免了对动力方程非齐次项进行特殊处理时所面临的困难。数值试验进一步表明,该方法能很快收敛到精确解,具有较高的计算精度,且数值稳定性好,在较大的时间步距下依然能得到较精确可靠的结果。

不同阻尼体系的运动状态判别法研究

运动状态是阻尼体系最为基础的体现形式,从不同阻尼体系动力分析方法的基本区别入手,对不同阻尼体系的运动状态进行了基础性理论研究,得出了阻尼体系类别判定的充要条件,表明了体系运动状态连续是其为经典阻尼体系的直接决定因素。并以运动断层、鞭梢效应及半主动控制器加速度的"针尖"放大效应工程现象,讨论了各自阻尼体系的类别。

非经典阻尼体系复振型随机反应分析

本文将复杂的复振型随机反应分析化为各阶振型单自由度体系的随机反应求解和复振型叠加的有关系数计算。此方法始终将体系位移和速度反应作为一个整体来考虑,可同时得到体系位移和速度反应功率谱、相关函数和谱矩的解析表达式。文中将位移反应的高阶函数转化为速度反应的低阶函数来处理,推导出非经典阻尼体系在有色谱输入下体系反应和振型反应间相关函数的解析表达式以及在白噪声输入下的解析解。文中还给出了在白噪声输入下体系平稳反应的功率谱前三阶自谱矩的解析精确解。文中采用的分析方法物理意义明确,可直接利用现有单自由度体系随机反应分析的成熟结果,而且解析表达式简单,振型反应的计算量减少了一半,简化了现有的复振型随机反应分析方法。

基于大型振动台试验的SSI阻尼体系判别研究

阻尼体系表征着结构体系的整体耗能特征,阻尼体系类型的判别是结构动力分析方法择取的前提,亦是保证结构抗震分析结果准确的基础。动力作用下土-结构相互作用(soil-structure interaction,SSI)阻尼体系的鉴别,传统上常简单地依材性为判据,缺乏深入实际的基础性科学研究。基于阻尼体系最基本的判定方法,藉大型SSI体系振动台模型试验,通过对动力作用下SSI体系不同部分动力特性的一致性及体系在界面处运动状态的连续性考察,研究了不同动力作用下SSI阻尼体系及其变化规律。结果表明,一定条件下SSI体系可以呈现出明显的经典耗能特征,能够表现为近似经典阻尼体系。

非正交阻尼体系的阻尼矩阵及其动力反应分析

本文探讨了非正交阻尼体系阻尼矩阵的形成方法以及非经典和经典振型分解法的关系，并用经典和非经典振型分解法对非正交阻尼体系动力反应进行了分析和计算．结果表明，对非正交阻尼体系，经典振型分解法会带来较大的误差，其有效的替代方法是非经典振型分解法．

双自由度含阻尼体系的地震入射方向性效应

多维地震动对结构的入射方向具有不确定性,易导致结构出现入射方向性震害,而采用现有抗震设计方法仍无法保证结构在任意入射方向下的地震安全。为此,研究水平地震动分量随入射方向的重组关系,发现两个正交水平分量在入射方向变化后有复杂的重组机制,以这种机制作为地震动分类和选择的依据。以双自由度含阻尼体系为对象,利用统计学方法建立谱响应放大系数预测模型,该模型是基于传统激励方法、考虑入射方向不确定性且持有自定义的保证率;并利用预测模型对双自由度含阻尼体系开展大量参数分析,分析参数包括结构基本周期、双轴周期比、阻尼和场地类型。结果表明:对于地震动入射方向对结构响应的影响程度(以谱响应放大系数表征),结构基本周期越大,双轴周期比越小,影响程度越大;双轴的阻尼比越大或二者越接近,影响程度越小;影响程度在不同场地条件下是基本稳定的。所建立的谱响应放大系数预测模型可用于结构的多维抗震设计。

非比例阻尼线性体系地震反应计算的振型分解反应谱法

以非比例阻尼线性体系地震反应计算实数形式的一般解答为基础,推导得到了非比例阻尼线性体系水平地震作用计算的多种形式,建立了非比例阻尼线性体系地震反应计算振型分解反应谱法的基本过程与步骤。最后,以一个五层剪切型结构为例,通过与各种常用直接积分方法计算结果的比较,证实了本文非比例阻尼线性体系地震反应计算实数形式的一般解答的高精度与可靠性。通过对多种形式地震作用所得地震效应的比较,证实了非比例阻尼线性体系地震反应振型分解反应谱方法的可靠性及可行性。

两结构高效阻尼控制体系非线性地震反应分析

本文对两结构高效阻尼控制体系的地震反应进行了仿真计算和控制参数分析。结果表明,控制参数对结构的地震响应有很大影响,通过合理设计,高效阻尼控制装置能充分利用体系中子结构之间的相互作用,高效地发挥履历型阻尼装置的耗能能力,取得明显的减震控制效果。

钢阻尼滑板支座体系在常规桥梁中应用探索

目前中小跨径装配式组合梁桥的支座形式多采用普通板式支座,其抗震效果不够理想。为了很好的满足桥梁结构抗震设计要求,同时又具有良好的经济性,本文在已有减隔震体系的基础上,提出一种新型减隔震体系,即钢阻尼滑板支座体系,该体系具有经济性和减隔震性能良好的优点。并对一实际工程的中小跨径桥梁进行了理论验证,结果表明钢阻尼滑板支座体系减隔震效果良好,可以较好的满足桥梁结构抗震设计要求,具有广阔的运用价值。

非比例阻尼线性体系平稳随机地震响应计算的虚拟激励法

应用复振型分解方法,将非比例阻尼线性体系在地震作用下的动力方程求解问题转化为若干个广义复振子的求解与叠加问题。通过假定地震地面运动为一零均值的平稳随机激励,应用虚拟激励法原理,推导得到了广义复振子动力坐标的解析计算公式,进而得到了以复振型为基础的非比例阻尼线性体系随机地震响应计算的一般实数解析解答。算例证实了这种方法的可靠性及高效率。

用虚拟激励法求解非比例阻尼线性体系的非平稳随机地震响应

应用复振型分解方法,将非比例阻尼线性体系在地震作用下的动力方程求解问题转化为若干个广义复振子的求解与叠加问题。通过假定地震地面运动为一零均值的非平稳随机激励,应用虚拟激励法原理,推导得到了广义复振子动力坐标计算的一般公式,进而得到了非比例阻尼线性体系非平稳随机地震响应计算的一般解答。由于可以选择少量共轭复振型的影响进行计算,对于大型复杂非比例阻尼结构,其随机地震响应计算工作量可以大幅度减小。算例证实了这种方法的可靠性及可行性。

SSI体系阻尼特性分析

根据实际建筑情况,把SSI体系的运动分为滑移运动和非滑移运动,通过对这两种运动状态的动力特性分析,得出:当SSI体系处于非滑移运动状态时,体系可以视为经典阻尼体系;当SSI体系处于滑移运动状态时,体系被视为非经典阻尼体系。在此基础上,通过分析影响SSI体系的两大因素:振动幅值和自振频率来分析滑移运动和非滑移运动在整个体系中所占的重要程度,从而得出,非滑移运动在整个SSI体系中占有支配地位,SSI体系是可以看作近似经典阻尼体系的。

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明:非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。

大跨度斜拉桥顺桥向阻尼约束体系研究

为探讨E型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震限位效果,以某(55+135+400+135+55)m半飘浮体系双塔斜拉桥为背景,设计2种阻尼约束减震体系方案。采用通用有限元程序SAP2000建立桥梁动力分析模型,通过参数分析确定较为合理的减隔震设计参数,选取3条人工地震波分析2种阻尼约束减震体系方案对该桥地震响应的影响规律。分析结果表明:选取的E型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器均可有效控制地震作用中斜拉桥主梁的水平位移,采用液体粘滞阻尼器时塔底弯矩增幅相对较小,主梁水平位移控制效果相对较好。综合考虑减震限位效果及综合使用性能,在该斜拉桥中推荐使用液体粘滞阻尼器约束减震体系方案。

大跨度斜拉桥斜置阻尼约束体系参数设计

芜湖长江公路二桥主桥为主跨806m的双塔四索面斜拉桥。为改善桥梁横桥向与顺桥向抗震性能,该桥采用斜置阻尼约束体系。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,采用非线性规划法优化粘滞阻尼器的力学性能参数;根据该桥在温度作用、汽车荷载、汽车制动力、风荷载、地震作用等荷载及荷载组合作用下的结构响应,确定粘滞阻尼器的极限变位状态,并根据该极限变位状态计算粘滞阻尼器的极限位移参数。该桥斜置阻尼约束体系的设计参数分别为:阻尼器速度指数α=0.25、阻尼系数C=3 000kN/(m/s)0.25、最大阻尼力Fmax=2 200kN,行程±550mm、水平转角±15°、竖向转角±5°。

粘滞阻尼减震SDOF体系的地震响应与地震动强度指标相关性研究

为了准确预测和分析粘滞阻尼减震结构的地震响应特性,需选用合适的地震动强度指标控制地震动的输入。本文建立了粘滞阻尼减震双线型SDOF体系的计算模型,选取了22条远场地震波,通过非线性时程分析计算了结构的地震响应,详细分析了粘滞阻尼减震SDOF体系的地震响应与18种地震动强度指标的相关性,提出了计算结构的综合地震响应与地震动强度指标相关性的理论公式。研究表明,在0.1s<T<0.6s周期段,结构的综合地震响应与地震动的峰值加速度PGA相关性较高,建议选用地震动的峰值加速度PGA作为粘滞阻尼减震结构抗震分析用地震动强度指标;在T=0.6~2s周期段,结构的综合地震响应与地震动的峰值速度PGV相关性较高,建议选用地震动的峰值速度PGV作为粘滞阻尼减震结构抗震分析用地震动强度指标;在2s<T<6s周期段,结构的综合地震响应与地震动的第一周期谱速度Sa相关性较高,建议选用地震动的第一周期谱速度Sa作为粘滞阻尼减震结构抗震分析用地震动强度指标。

大跨度斜拉桥斜置阻尼约束体系参数设计研究

桥梁工程作为我国现代化城市建设的重点,但是在建设的过程中,涉及很多的参数,并且参数设计的准确性,直接会影响桥梁工程建设的质量,以及其经济效益。因此,本文从大跨度斜拉桥的角度出发,对斜置阻尼约束体系参数设计的相关内容,展开了分析和阐述,其目的就是保证大跨度斜拉桥建设的准确性和质量,实现良好的经济效益,促进其行业发展的进程。