带TMD结构随机地震响应分析的复模态法

本文对多自由度带TMD结构的随机地震响应问题进行了系统研究。首先将结构简化成多层剪切型模型 ,然后建立运动方程 ,根据结构的振动反应以第一振型为主 ,将结构按第一振型展开 ,针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况 ,运用复模态理论进行解耦 ,获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解 ,对单自由度体系 ,此解即为结构响应的精确解 ,从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼、非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于基础隔震结构和无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析与优化设计。

TMD结构基于双过滤白噪声随机地震激励的系列响应的简明解

针对既有方法在分析TMD结构基于双过滤白噪声激励下结构响应的解表达式复杂而导致计算效率低的问题,提出了一种简明封闭解法。首先,利用双过滤白噪声谱的滤波方程与TMD结构的地震动方程联立,可将TMD结构基于复杂的双过滤白噪声激励准确的表示为易于求解的运动方程;其次,基于复模态法获得TMD耗能结构位移、层间位移的系列响应的复特征值及复模态参与系数;然后基于随机振动理论获得了TMD结构随机地震动系列响应(相对于地面绝对位移和结构层间位移)的功率谱统一形式的二次正交解,进而获得了TMD结构系列随机响应的0-2阶谱矩和方差的简明封闭解。最后研究了基于首超破坏准、Markov过程假设及串联失效模式的TMD结构的体系动力可靠度。通过一算例分析,表明了本文方法的正确性和高效性。因此,本文方法可用于各类线性结构基于复杂的随机地震动响应的分析及其动力可靠度计算。

电液伺服式TMD结构控制系统分析

电液伺服式的TMD结构控制系统已在美国和加拿大高层建筑和电视塔上得到应用。本文从控制论角度对这种系统的效果进行了初步分析。其步骤是将力学微分方程组经过拉氏变换后转变成控制论中常用的传递函数,再经过一些转换,即可组成经典控制论中常见的闭环控制结构方框图;以实际电液伺服TMD作为实例,并经过一些工程上的简化,用控制论的方法从开环传递函数求得闭环的特性,通过对闭环特性的探讨,从而可以初步分析得出高耸结构在加上电液伺服式TMD后的效果。

带TMD结构的大阻尼比复振型叠加反应谱法

为了对具有非对称质量矩阵、非对称刚度矩阵和非经典大阻尼矩阵特征的带TMD结构进行更精确并便于工程应用的抗震设计,用大阻尼比复振型叠加设计反应谱法进行了地震响应及效应分析.用复模态法对非经典方程进行解耦,得到了结构地震响应的时域表达式,根据解的复共轭特征和欧拉变换,进一步把地震响应表示为一系列等效单自由度体系位移和速度响应的线性组合,再根据反应谱理论并考虑大阻尼比转换就可以求解带TMD结构基于设计反应谱的地震响应和效应并进行抗震设计.通过一个算例来说明大阻尼比复振型叠加设计反应谱法的应用,计算结果表明:带TMD结构有较好的减震效果.

带TMD的建筑结构非平稳随机地震响应计算

通过直接积分和模态叠加两种方法研究了带TMD结构均方非平稳随机地震响应的数值计算方法。应用非平稳随机响应问题的统一解法理论,并引入常用的微分方程数值积分Runge Kutta方法,解决了复杂的非平稳随机响应问题,计算实例说明了该方法的有效性。探讨了设计非平稳地震激励TMD结构参数的方法。

基于随机概率密度演化的结构-TMD参数优化

基于地震载荷随机性的事实,以及传统的采用特定地震波研究结构控制条件具有严重缺陷的问题,本文提出以结构最大层间位移作为控制指标,基于概率密度演化理论,采用改进遗传算法对TMD参数进行优化的设计方法.该方法结合改进遗传算法以及概率密度演化方法,充分考虑了随机性对结构影响的本质,根据随机载荷下结构-TMD控制体系中结构层间位移响应和动力可靠度的前后对比,说明优化方法的优越性.以三层剪切型混凝土框架结构-TMD参数优化为例,验证所提方法的正确性,为随机激励下的多自由度结构-TMD系统优化设计提供了一条新的解决途径.

TMD耗能结构基于欧进萍谱的地震动响应解析法

对于TMD耗能结构体系基于欧进萍谱的地震动激励的表达式进行了系统分析,提出了一种简化解析计算法。首先,建立TMD结构的地震动方程,将欧进萍谱的滤波方程与TMD耗能结构的运动方程联立,重构结构的运动方程;其次,运用复模态解耦将TMD耗能结构的位移、速度响应转化为统一的表达式,获得TMD耗能结构地震动响应的均方差和0~2阶谱矩;最后经过算例分析验证了本文方法的准确性、高效性。

TMD耗能结构基于Kanai-Tajimi谱的地震动响应新简明解

针对TMD耗能结构基于Kanai-Tajimi(K-T)谱的地震动响应的表达式复杂不利于工程应用的问题,提出了一种简明解法。首先将K-T谱的滤波方程和TMD耗能结构的运动方程联立,把基于K-T谱的地震动转化为基于白噪声激励的地震动。其次,运用复模态法获得TMD耗能结构的复振动特征值及模态强度系数;运用随机振动理论获得随机地震动响应(结构层位移及其变化率、层间位移及其变化率和层间剪力)协方差和功率谱密度函数的简明表达式。然后,基于谱矩的定义,获得TMD耗能结构地震动响应的0-2阶谱矩的简明解析解。最后研究了基于首次超越破坏准则及Markov分布假设的TMD耗能结构的体系动力可靠度。给出算例并与虚拟激励法进行比较,结果表明:两者的响应功率谱密度函数完全一致;当虚拟激励法积分步长为0.1rad/s,积分区间为0rad/s^1000rad/s时,两种方法所得结构响应的0-2阶谱矩完全重合,表明本文方法的简明性和精确性。

基础隔震结构随机地震响应分析的复模态法

本文对多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题进行了系统研究 ,首先建立了运动方程 ,然后用第一振型将上部结构展开 ,针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况 ,用复模态法解耦 ,获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解 ,对单自由度体系 ,此解即为结构响应的精确解 ,从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼与非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于带TMD减震结构、无损伤“加层减震”

轮轨粗糙度对市域铁路轮轨降噪措施效果影响研究

目前市域动车组通常采用的降噪措施为双阻尼环车轮和钢轨TMD(调谐质量阻尼器)结构,通过增加车轮和钢轨的阻尼比系数,来降低轮轨产生的振动和噪声。通过研究不同轮轨粗糙度下市域动车组所采用单一的双阻尼环车轮和钢轨TMD结构,以及双阻尼环车轮和钢轨TMD结构相互结合的降噪措施,对40~4000Hz频段不同粗糙度下轮轨辐射声功率以及总辐射噪声进行对比分析,弄清各种工况下采取不同降噪措施的降噪量,选用最佳的降噪措施。结果表明:单一措施适合轮轨粗糙度比较低的情况,当轮轨粗糙度较高时,两种措施结合会有更突出的降噪效果。