Application of Lead Viscoelastic Dampers to Wind Vibration Control on Big-Span Power Transmission Tower

To study the wind vibration response of power transmission tower, the lead viscoelastic dampers （LVDs） were applied to a cup tower. With time history analysis method, the displacement, velocity, acceleration and force response of the tower was calculated and analyzed. The results show that the control effect of lead viscoelastic dampers is very good, and the damping ratio can reach 20% or more when they are applied to the tower head.

加装SLVD的预制装配式混凝土消能减震框架抗震性能分析

为研究扇形铅黏弹阻尼器(SLVD)对预制装配式混凝土(PC)框架抗震性能的提升效果和其设计参数对PC框架抗震性能的影响规律,建立Abaqus精细化有限元模型,与试验结果对比验证模型正确性。对比加装SLVD的PC消能框架与RC框架抗震性能的差异,分析不同铅芯直径、橡胶硬度和扇形半径三个关键设计参数对PC消能框架抗震性能的影响。研究结果表明:SLVD在PC消能框架中起“耗能腋撑”作用;铅芯直径对整体结构抗震性能影响较大,随铅芯直径增大,结构刚度、承载能力和耗能能力均有所提高;橡胶硬度对整体结构抗震性能影响较小;铅芯屈服区域随扇形半径增大而减小,但可提高整体结构的承载能力。

铅黏弹性阻尼器增强钢管约束钢筋混凝土柱节点抗震性能研究

针对钢管约束钢筋混凝土(steel tubed reinforced concrete,STRC)柱节点抗震性能薄弱的现状,提出采用改良的铅黏弹性阻尼器进行增强。基于ABAQUS工作平台对铅黏弹性阻尼器试件建立有限元模型,将数值计算所得滞回和骨架曲线、耗能性能及疲劳性能与试验结果进行对比,两者吻合较好。在此基础上探讨了铅芯直径、铅芯布置形式及复合黏弹性体厚度比值对铅黏弹性阻尼器力学性能的影响。结果表明:相较于扇形铅黏弹性阻尼器,改良后的四边形铅黏弹性阻尼器表现出更好的力学性能;随着铅芯直径的增大,阻尼器的耗能能力指标均得到大幅提高;建议铅芯个数取2个,铅芯面积与复合黏弹性层面积比值取6%~8%,复合黏弹性体厚度比值约为0.67。建立不同布置方案的铅黏弹性阻尼器增强STRC柱节点试件模型,对其破坏形态、滞回特性和箍筋应力进行对比分析,给出合理的布置方案,为实际工程提供参考。

铅粘弹性阻尼器性能试验研究

本文介绍了作者提出的铅粘弹性阻尼器的构造和原理，对错粘弹性阻尼器在不同温度、频率、应变幅值和粘弹性层厚度的情况下进行了试验，分析研究了温度、频率、应变幅值和粘弹性层厚度对铅粘弹性阻尼器性能的影响规律，同时，对铅粘弹性阻尼器进行了低周疲劳试验和大变形试验，考察了铅粘弹性阻尼器的疲劳性能和极限变形能力，最后给出了有关的结论和建议．

扇形铅粘弹性阻尼器的设计及数值仿真分析

为改善框架结构及底框结构的抗震性能,提出一种新型扇形铅粘弹性阻尼器对梁柱节点进行耗能减震加固。介绍了扇形铅粘弹性阻尼器的构造、工作原理及特点,设计了三组铅芯个数和直径不同的扇形铅粘弹性阻尼器,采用ABAQUS有限元分析软件对其进行了剪切位移和转角位移加载的数值仿真分析,研究了阻尼器的滞回性能,加载方式、铅芯个数和直径对其耗能性能的影响,以及阻尼器耗能核心部件应力分布特点、骨架曲线和力学模型。结果表明:该阻尼器滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,铅芯个数和直径对其耗能性能影响较大,耗能核心部件应力分布均匀,构造合理,力学模型可采用双线性模型进行描述。

新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了提高预制装配式混凝土框架结构的抗震性能,提出一种由扇形铅黏弹性阻尼器与预制装配式混凝土框架组合而成的新型预制装配式消能减震混凝土框架结构体系。对体系节点进行了设计,并对普通预制装配式梁柱节点试件和新型预制装配式梁柱消能减震节点试件进行了低周反复加载试验,研究了试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等抗震性能及其破坏特征。结果表明:新型预制装配式梁柱消能减震节点通过扇形铅黏弹性阻尼器的往复剪切变形参与节点的滞回耗能,具有良好的耗能效果,该新型节点滞回曲线饱满,耗能能力强;节点的承载力和位移延性明显提高;扇形铅黏弹性阻尼器增强预制装配式梁柱节点的抗侧力和抗侧刚度,改变节点受力模式,使塑性铰区从梁端后浇区外移至预制梁与阻尼器连接外侧,实现了"强节点弱构件、强剪弱弯"性能要求。

扇形铅粘弹性阻尼器恢复力模型及设计方法研究

依据扇形铅粘弹性阻尼器组成材料的特性,给出了阻尼器的构造参数与恢复力学模型之间的关系,推导出该阻尼器恢复力模型公式,给出了阻尼器的设计方法。基于扇形铅粘弹性阻尼器的性能试验结果,对比分析了理论推导结果与试验结果,分析结果表明:扇形铅粘弹性阻尼器的力学性能主要取决于橡胶和铅芯两种材料,可用双线性恢复力学模型对其进行描述;该阻尼器滞回曲线及设计值与试验值吻合度较好,推导的恢复力模型公式合理可行。

输电塔-线体系的舞动及风振控制

输电塔-线体系具有高柔特点,风振作用显著,为了研究输电塔-线体系的舞动机理和优化输电塔风振控制方案,基于ANSYS建立了输电塔-导地线-绝缘串的塔线耦合体系非线性有限元模型,提出了采用重启动技术进行覆冰导线的水平、竖向、扭转3方向舞动和输电塔风振分析的方法;编制了风速场模拟程序,进行了输电塔-线耦合体系的舞动及风振仿真;同时进行了4种铅芯橡胶阻尼器布置方案对输电塔振动控制计算。通过计算分析得到了输电塔-线体系的3方向舞动的振幅和输电塔的内力响应,对输电塔的铅芯橡胶阻尼器布置方案进行了优化。结果表明,输电塔-线体系在风振作用下塔线耦合作用显著,塔-线耦合体系优于简化模型以及铅芯橡胶阻尼器对输电塔-线体系风振有良好的控制效果并且安装在塔身上半部分效果显著。

大跨越输电线路脱冰跳跃反应的控制研究

输电线路的覆冰及其引起的各类冰害事故严重危害了我国电力系统的安全运行。以晋东南-南阳-荆门1000kV大跨越输电线路为工程背景,采用非线性时程分析法,计算分析了四种工况下的输电线路的脱冰跳跃问题,并采用六种双层粘弹铅芯阻尼器布置方案对其进行了控制研究。分析结果表明,输电线路的脱冰跳跃问题不容忽视,粘弹铅芯阻尼器对其具有较好的减震效果。

铅粘弹性阻尼器的计算模型

本文首先介绍了作者所开发的铅粘弹性阻尼器的构造与性能，并根据铅弹性阻尼器的试验滞回曲线，采用双线性模型和双线性－RO模型来描述其力学性能，最后根据试验结果进行两种模型的对比分析。分析表明：双线性－RO模型比双线性模型更能真实地描述铅粘弹性阻尼器的滞回耗能特性。

粘弹铅芯阻尼器在控制输电塔风振反应中的应用

以晋东南-南阳-荆门1000kV输电线路中最常用输电塔为例,为高柔的风敏感结构,有必要对其抗风性能进行分析。以此为工程背景,采用了双层粘弹性材料和铅组合的粘弹铅芯阻尼器进行风振控制。为了不削弱塔杆,将粘弹铅芯阻尼器平行于角钢并联安装于塔杆上,对其具体构造进行了初步地设计。然后根据本工程输电塔的特点,对单塔和塔线耦合体系采用7种方案进行粘弹铅芯阻尼器的布置。编制了风速模拟程序,模拟了适用于本工程的横线向脉动风速场。采用时程分析方法,针对7种阻尼器布置方案计算了单塔和塔线耦合体系在模拟的风荷载作用下的风振响应,进行了时域内的控制效果分析。计算结果表明,所设计的控制系统达到了很好的减振效果,为将来的试验和安装提供了较为准确的理论依据。

现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究

抵抗地震荷载时实现"强节点弱构件"的破坏模式是框架结构可发挥其良好抗震性能的前提条件,为确保"强节点弱构件"破坏模式的实现提出了加装扇形铅黏弹阻尼器(SLVD)保护节点区的消能减震技术方案。为研究加装SLVD对框架节点区的保护效果及对整体结构抗震性能的影响,设计并制作尺寸、材料及配筋完全相同的二层二跨普通现浇混凝土框架试件和加装SLVD的现浇混凝土消能减震框架试件各一榀。通过拟静力试验,对比分析两种框架的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能特性等变化情况。试验结果表明:普通现浇框架的节点区发生严重剪切破坏,现浇混凝土消能减震框架节点区没有发生严重破坏;SLVD起到良好的耗能保护作用,延缓并控制了节点核心区裂缝的出现与开展,减轻了整体结构的损伤;SLVD在框架中起到"耗能腋撑"作用,提高了框架结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;加装SLVD改变了框架结构节点区附近的内力分布及传力路径,减小了传递到节点区的剪力与弯矩,但同时改变了梁柱构件的内力分布,在消能减震子结构设计时应予以考虑。节点区加装SLVD有利于框架结构"强节点弱构件"抗震设计理念的实现,现浇混凝土消能减震框架的抗震性能优于普通现浇混凝土框架。

扇形铅粘弹性阻尼器性能的有限元分析研究

设计了18组不同构造和参数的扇形铅粘弹性阻尼器（SLVD）,采用ABAQUS软件对其进行有限元数值模拟分析,研究了铅芯个数、铅芯直径、铅芯布置形式、橡胶剪切模量、薄钢板与橡胶层厚度比及加载应变幅值对其耗能性能和阻尼特性的影响。分析结果表明：SLVD的耗能系数和等效阻尼比随着铅芯个数的增多、直径的增大而增大,随着橡胶剪切模量、应变幅值的增大而减小;铅芯布置形式应以双铅芯形式为宜,薄钢板和橡胶层的厚度之比应控制在0.4~0.5。

大跨越输电塔-线体系风振控制研究

大跨越输电塔是一种高耸柔性结构,对动荷载,尤其是风荷载比较敏感,易产生较大的动力响应。对大跨越输电塔进行振动控制研究已成为电力工程与土木工程界的一个重要研究课题,既有其重要的理论意义,又有其重要的经济价值。该文以我国"十一五"期间的重大工程之一,特高压项目晋东南-南阳-荆门1000kV汉江大跨越输电线路工程为研究背景。介绍了橡胶铅芯阻尼器在输电塔-线体系风振控制中的应用;风速场的数值模拟;不同风向角动风作用下的风振控制效果研究。并通过对钢管的轴向变形、纯刚度的影响、静风荷载的响应和输电塔可靠度的研究,验证了阻尼器的控制效果。通过对五种风向角动风作用下塔身位移、主材内力的分析计算表明:所设计的控制方案在不同风向角作用下都能达到很好的减振效果,为将来类似的工程应用提供了参考。

复合型铅粘弹性阻尼器的性能试验研究

介绍了复合型铅粘弹性阻尼器的原理、构造和特点 ,通过对两个阻尼器在不同工况下的性能试验 ,研究了阻尼器的性能 ,给出了复合型铅粘弹性阻尼器的恢复力模型和特征参数。研究结果表明 :复合型铅粘弹性阻尼器具有良好的工作性能 ,在很小的剪切变形 (约 2 0 % )下 ,阻尼器的性能具有椭圆形的粘弹性阻尼器特征 ,剪切变形大于 2 0 %后 ,阻尼器呈现出铅阻尼器的特征 ;阻尼器的恢复力模型可以用考虑强化的双线形模型来描述 ;阻尼器具有较大的变形能力和较好的耗能性能 ,在剪切变形幅值为 5 0 %～ 170 %的情况下 ,其阻尼比在 10 %～ 2 6 %之间变化 ,在单向剪切变形幅值达到 2 5 0 %的情况下 。

输电线路脱冰跳跃反应控制研究

输电线路的覆冰及其引起的各类冰害事故严重危害了电力系统的安全运行。以云南楚雄至广东穗东±800kV特高压直流输电工程背景,采用非线性时程分析法,计算分析了四种工况下的输电线路的脱冰跳跃问题,并采用四种双层粘弹铅芯阻尼器布置方案对其进行了控制研究。分析结果表明,输电线路的脱冰跳跃问题不容忽视,粘弹铅芯阻尼器对其具有较好的减震效果。

金属耗能器的类型、性能及工程应用

金属耗能器是利用金属不同形式的弹塑性滞回变形来消耗能量。近年来,国内外研究开发了许多不同类型的金属耗能器,其中一些类型的金属滞回耗能器已在新建建筑和抗震加固工程中得到应用。本文介绍了几种应用较为广泛的新型金属耗能器的原理、构造、性能以及在实际工程的应用,并提出了今后需进一步研究解决的问题。

钢铅粘弹性阻尼减震结构抗震性能分析研究

提出了钢铅粘弹性阻尼器,对钢铅粘弹性阻尼器构造进行了介绍,对阻尼器进行了性能试验。基于阻尼器试验结果,采用PERFORM 3D软件中的三线性模型对阻尼器单元进行模型,对布置钢铅粘弹性阻尼器结构和无耗能支撑的普通结构进行了多遇地震和罕遇地震作用下的非线性时程分析。分析结果表明:采用三线性模型模拟阻尼单元得出的滞回曲线饱满,与试验滞回曲线吻合的较好,分析时采用三线性模型模拟阻尼器的滞回性能是可行的;钢铅粘弹性阻尼减震结构的层间位移和剪力相比于普通结构都有明显减小,能较好地控制结构的地震反应;在罕遇地震作用时钢铅粘弹性阻尼器能吸收大量地震输入结构能量,减小结构构件产生的塑性变形,保护主体结构安全。

设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能分析

目的研究铅芯边距、铅芯直径、剪切钢板与约束钢板厚度比、复合黏弹性层中薄钢板与黏弹性层厚度比以及剪切模量对其力学性能的影响,给出各设计参数的建议值.方法采用ABAQUS软件建立铅黏弹性连梁阻尼器的有限元模型;然后对15组铅黏弹性连梁阻尼器进行参数分析,研究不同设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能的影响规律;最后给出各设计参数的取值建议.结果铅黏弹性连梁阻尼器滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力.各设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能具有不同程度的影响,铅芯直径显著影响屈服荷载、屈服位移、最大阻尼力和等效黏滞阻尼比,对屈服后刚度具有较大影响;铅芯边距和剪切钢板与约束钢板厚度比主要影响屈服位移,而铅芯直径、剪切模量主要影响屈服后刚度;薄钢板与黏弹性层厚度比和钢材类型对力学性能影响较小.结论铅芯宜对称布置在复合黏弹性层外侧,铅芯边距取1～1. 5倍的铅芯直径;铅黏弹性连梁阻尼器需求的屈服承载力可由铅芯直径大小确定;剪切钢板与约束钢板厚度比取1. 00～2. 00,且剪切钢板厚度宜取0. 8倍的复合黏弹性层厚度;薄钢板与黏弹性层厚度比取0. 4～0. 8,且优先取较小值;宜选用低硬度的黏弹性材料和强度高的钢材以保证阻尼器正常工作,发挥其稳定的耗能能力.

某耗能减震框肢剪力墙转换结构分析

采用复合型铅粘弹性阻尼器对带转换层框肢剪力墙结构的某酒店进行了耗能减震设计,对耗能减震结构和钢支撑结构进行了对比分析,包括反应谱和局部非线性多遇地震作用和罕遇地震作用下的时程分析。结果表明,底部框架结构布置复合型铅粘弹性阻尼器后,在多遇和罕遇地震情况下层间位移能满足《建筑抗震设计规范》要求,并且采用耗能减震结构能优化整体结构,不会对转换层上部结构产生不利的影响,能更好地改善结构的抗震性能。