设置不锈钢U型阻尼器连续梁桥减震性能研究

不锈钢材料耐腐蚀性能强,具有良好的韧性、延性及较高的强屈比,在结构减震器领域有良好的应用前景。本文提出采用奥氏体型不锈钢S304与双相型不锈钢S2205制作U型金属阻尼器,组合板式橡胶支座用于连续梁桥减震设计。采用ABAQUS对不锈钢和高延性SN490B钢U型阻尼器的滞回特性进行对比,并以一座5跨连续梁桥为研究对象,计算比较了设置不锈钢U型阻尼器与SN490B钢U型阻尼器下桥梁在近断层地震动下的地震响应,结果表明:不锈钢U型阻尼器在平面内、平面外和双向加载下均具有稳定的滞回曲线,在相同的位移加载下S2205不锈钢U型阻尼器可提供更大的恢复力和等效刚度,但等效黏滞阻尼比略低;S304不锈钢U型阻尼器耗能能力与SN490B钢U型阻尼器相近,在±100mm位移幅值内可具有更小的等效刚度和更大的等效黏滞阻尼比;设置S2205不锈钢U型阻尼器可以更好地控制连续梁桥墩梁的相对位移,同时没有在桥墩底部产生更大弯矩及造成过大的损伤;设置S304钢U型阻尼器对墩梁相对位移控制能力要弱些,但对桥墩会有更好的保护作用。

碟簧-U型阻尼器组合三维隔震装置的工作机理及有限元分析

针对组合式三维隔震装置中碟簧在低预压位移和高往复位移下耗能不足的问题,提出一种新型碟簧-U型阻尼器(DS-UD)三维隔震装置。为验证DS-UD装置工作机理的可行性,采用ABAQUS有限元软件建立U型阻尼器(UD)、碟簧(DS)和DS-UD的有限元模型,进而探究DS-UD装置的水平和竖向力学性能。研究结果表明:在水平方向,得益于滑动层额外的摩擦力,DS-UD模型的滞回曲线比UD模型更饱满,水平刚度提高9.09%,耗能量提高10.09%;在竖直方向,由于UD良好的塑性耗能能力,DS-UD模型的滞回曲线比DS模型更饱满,其正方向和负方向的耗能量分别提高至7.28和16.33倍,等效阻尼比分别提高至4.69和10.31倍;DS-UD装置的工作机理可行,既能充分发挥DS的承载能力,又能发挥UD的耗能能力。

开槽U型金属屈服阻尼器横向性能试验研究

在隔震层安装金属屈服阻尼器可以有效控制隔震层在地震下的位移。由于隔震层在地震下产生多向变形,因此要求安装在隔震层中的金属屈服阻尼器需具有多向的变形能力。既往研究表明U型金属屈服阻尼器在面内具有良好的耗能能力,对于提高结构阻尼比,控制隔震结构的位移具有非常显著的作用。然而关于其面外性能的深入研究尚未见报道。提出了开槽U型阻尼器以提高其面外性能,并通过拟静力试验考察了阻尼器宽度,高度,以及长度对其面外性能的影响,实验表明合理设计的开槽U型阻尼器具有良好的耗能能力和低周疲劳性能。同时采用有限元方法补充了试件的数量,进行了参数分析。根据参数分析的结果提出了开槽型U型金属屈服阻尼器的屈服位移,屈服恢复力设计公式。另一方面,根据虚功原理提出了开槽U型阻尼器的极限恢复力计算公式,并通过试验结果与有限元模型的计算结果校对了该公式的精度和适用范围。

半主动U型液力阻尼器的结构振动控制

半主动控制系统由于其动力可调范围广、耗能小和内在稳定性好等特点 ,受到了普遍的关注。基于离复位控制 (OTE)算法 ,本文检验了一变阻尼半主动控制装置 -SATLCD的风振控制效果。本文的主要目标是研究OTE算法应用于SATLCD实施结构振动控制的可能性。数值研究确认了SATLCD的有效性和它相对于无控和被动控制的优越性 。

U型金属阻尼器受力性能和数值模拟分析方法研究

首先收集了17个U型金属阻尼器的试验数据,并对采用不同类型钢材的U型金属阻尼器的面内受力性能进行了分析和比较。在此基础上,研究了分别适用于构件层次分析和结构层次分析的U型金属阻尼器精细有限元模型和简化有限元模型的建模方法。结果表明:采用实体单元建立的精细有限元模型,既可较准确地模拟出U型金属阻尼器的荷载-位移滞回关系,又可以较好地反映其微观损伤模式;建议的U型金属阻尼器初始刚度和屈服荷载计算公式预测值与试验结果较接近,且偏于安全,可用于简化模型骨架参数的确定;采用建议的简化有限元模型分析得到的试件荷载-位移滞回曲线与试验结果吻合较好。

基于改进的R-O模型模拟U型软钢阻尼器滞回曲线研究

为模拟U型软钢阻尼器荷载-位移滞回曲线,根据软钢R-O模型应力-应变曲线方程,推导出弹性条件下荷载-位移曲线方程.引入塑性变形影响参数α,给出弹塑性条件下荷载-位移曲线方程.根据Masing准则给出U型软钢阻尼器荷载-位移滞回曲线方程.进行四种U型软钢阻尼器的拟静力试验,对塑性变形影响参数α回归分析,得到基于改进R-O模型的荷载-位移滞回曲线模拟方程.对比模拟方程绘制的滞回曲线与试验滞回曲线,二者吻合良好.

限位U型软钢阻尼器在受控结构中的位置优化

为了研究限位U型软钢阻尼器对高层混凝土框架结构的减振控制效果,以某十层混凝土框架结构为算例,采用层间位移迭代法、最优二次型性能指标损失量法和普通布置法三种优化布置方法,通过ANSYS对不同优化布置方法下的结构进行非线性时程分析,并以弹性层间位移角限值为目标函数,对该结构阻尼器布置进行最终优化.研究结果表明,在阻尼器数量一定的情况下,各优化布置方法都有一定的减振控制效果,但层间位移迭代法最好;阻尼器位置经最终优化后,结构各层弹性层间位移角明显减小,约30%,且均满足1/550的限值.说明限位U型软钢阻尼器对高层混凝土框架结构具有较好的减振控制效果.

特定限位U型软钢阻尼器设计与数值分析

设计了一种特定限位U型软钢阻尼器,并以该阻尼器为单元设计了一种耗能装置,可在消能支撑、消能连接中使用,弥补了以往研究中缺少对U型软钢阻尼器屈曲失稳的解决办法,更加贴近于工程实际。首先对该阻尼器的结构进行了设计,然后应用有限元软件ANSYS对不同厚度和不同宽度的U型软钢阻尼器进行数值模拟,得到了各工况下该阻尼器的恢复力-位移滞回曲线。结果表明:本阻尼器力学性能良好,耗能强;其屈服前刚度随U型软钢板的厚度和宽度的增加而增大。经分析得出最大恢复力与位移荷载幅值的关系公式,且U型软钢板的厚较宽对阻尼器的出力影响更加明显。根据最大恢复力随U型软钢板的厚度及宽度变化的趋势,得到阻尼器力学模型计算公式,经验证,其效果良好。因此,在各类工程抗震结构中可依此计算公式选择相应尺寸的该阻尼器。

U型软钢阻尼器的设计及力学性能分析

文章提出了一种U型软钢阻尼器,并根据该阻尼器的受力特点,建立了相应的力学分析模型。同时,运用ANSYS有限元软件模拟了该阻尼器的滞回特性,获得了其主要力学性能参数,并与所建立的力学分析模型进行了对比分析,二者基本一致。从分析结果可以看出,本文所设计的U型软钢阻尼器具有良好的受力性能和理想的滞回耗能特性。

铰接阻尼支吊架设计与分析

为了防止管道结构在地震工况下的破坏,在传统抗震支吊架基础上,将U型软钢阻尼器加入其中,提出了一种铰接阻尼支吊架。以目前常用的消防管道为例,利用ANSYS软件建立数值模型,对设置铰接阻尼支吊架的结构进行了力学分析,并与传统抗震支吊架减振效果进行了对比,结果表明:铰接阻尼支吊架刚度小,受力更加均匀。随着地震烈度的提高,铰接阻尼支吊架对管道的位移和加速度的减振效果明显优于传统抗震支吊架,其中,抗震设防烈度为7和8度时,位移和加速度减振率均可以达到40%以上。从提出的滞回曲线可以看出,铰接阻尼支吊架耗能能力优良。

U型金属阻尼器力学性能研究及参数分析

结构在地震荷载的作用下需要通过一定的方式进行消能,金属阻尼器则是一种良好的耗能构件。U型金属阻尼器主要参数有平直段长度、宽度、厚度以及半径,分别以这四个主要参数为参考量进行分析,来研究参数对U型阻尼器沿平直段长度方向力学性能的影响。通过ANSYS有限元软件分别建立不同参数的有限元模型,模拟阻尼器在静力循环加载下的受力过程,对模拟数据进行数据分析。

含减震外挂墙板的装配式框架结构协同抗震性能研究

针对提出的一种围护-主体协同减震装配式结构新体系,即含减震外挂墙板的装配式框架结构,开展了抗震性能研究。基于试验提出了适用于该类结构的多尺度数值模拟方法;通过一栋RC框架结构明确了该类结构的协同减震机理;基于28个案例揭示了刚度比和屈服力比对其减震机理的影响规律。结果表明:多尺度数值模拟方法可较好模拟该类结构的损伤演化模式和受力特征;减震外挂墙板中所配置的U型阻尼器可先于主体结构屈服耗能,有效控制结构响应,显著降低梁柱构件损伤程度,但不改变主体结构的损伤演化模式;随着关键设计参数(刚度比和屈服力比)的增大,结构层间位移角减震率和阻尼器耗能占比整体逐渐增大,当关键设计参数达到一定值后,两者趋于稳定。研究成果可为主体和围护协同一体化工作的高性能结构体系研发提供参考。

钢框架内填正交胶合木剪力墙结构的性能分析

为了研究用U型阻尼器节点连接的钢框架内填正交胶合木(CLT)剪力墙体系的性能,本文对一榀钢框架内填CLT剪力墙的缩尺构件开展低周反复荷载试验,同时通过OpenSees有限元软件进行模拟分析,结果表明:CLT墙体可同时承受拉压荷载,结构延性和耗能主要通过耗能连接件的变形来实现,抗侧刚度由CLT墙体与钢框架实现,整体倾覆力矩由钢框架承担,框架和CLT剪力墙实现了协同工作,同时也具有良好的延性。采用有限元模型分析得到的试件荷载–位移滞回曲线与试验结果吻合较好。