基于被动变阻尼装置高层结构风振控制效果对比分析

新型被动变阻尼装置(PVDD)可随速度响应变化,实时输出可变阻尼力,具有无需外部能源和安全可靠的特点,可用于高层建筑的风振控制。以76层Benchmark模型为研究对象,应用高阶单步法对被动变阻尼装置和黏滞阻尼器控制下的结构进行控制效果对比分析。研究了不同风压下,阻尼器采用各层均匀与局部两种布置方式下的控制效果。分析结果表明:各层均匀布置下,被动变阻尼装置控制效果随风荷载的增强而提高,可实现宽幅最优控制效果。黏滞阻尼器控制效果恒定,只对某一风压控制是最优的;局部布置下,达到相同控制效果所使用的被动变阻尼装置数量,要明显少于普通黏滞阻尼器。分析还将被动变阻尼装置输出阻尼力与半主动最优控制力进行了比较,给出了装置阻尼力设计的建议。

钢弹簧隔振减震装置性能试验及其结构振动控制参数分析

近年来,由钢弹簧隔振器和阻尼筒组成的钢弹簧隔振减震装置,被用于地铁沿线建筑结构的振动控制。目前,该装置在多向控制性能测试试验和参数分析研究方面存在不足,实际工程中大多采用验算法来满足设计要求,设计过程在实用性和最优性上存在不足。研究分别从竖向和水平向上进行了钢弹簧隔振器压剪性能试验和阻尼筒耗能试验,分析得到隔振器力学性能参数和阻尼筒耗能性能参数;接着以应用该装置的20层Benchmark模型为研究对象,通过数值模拟计算分别对竖向环境激励和水平向罕遇地震动输入下,隔振减震装置参数对结构振动控制效果影响进行了系统分析,研究分别给出了装置中隔振器和阻尼器有效性能参数的取值范围。研究成果可为钢弹簧隔振减震装置的结构振动控制应用提供参考和指导。

多阶梯被动变阻尼装置设计、试验及结构风振控制分析

针对粘滞阻尼器出力范围窄,磁流变等变阻尼装置需能量输入和反馈控制的局限性,在前期单阶梯被动变阻尼装置研制基础上,设计制作了一种多阶梯被动变阻尼耗能装置(Multi-stage Passive Variable Damping Device,MPVDD),该装置采用被动控制方式,在不同速度区间拥有不同的阻尼系数变化规律。对其进行了相关性能验证试验和基于该装置结构风振控制效果的数值计算,试验和分析表明:装置可根据外部激励速度变化,实时机械式改变阻尼系数,实现宽域值变阻尼力的输出,且不需外部能源供给和状态反馈;安装耗能装置高层结构风振下的加速度和位移响应均得到有效控制,保证了风载下结构的舒适性和安全性要求。所做研究为该装置的应用打下了良好的试验和理论基础。

基于钢弹簧装置的隔振减震结构设计方法

针对目前钢弹簧隔振减震装置在结构设计过程中在实用性和最优性上的不足,研究在对钢弹簧隔振减震装置试验研究和数值模拟研究的基础上,提出一种实用有效的钢弹簧装置隔振减震结构设计方法,该方法可以对装置竖向和水平向参数进行设计,以满足竖向隔振和水平向减震的控制要求,通过对四合院工程案例的隔振减震结构设计,验证设计方法的合理性。研究成果可为钢弹簧隔振减震装置在结构振动控制设计应用提供参考和指导。

基于裸光纤光栅传感技术GFRP抗浮锚杆荷载传递机制的原位试验研究

基于3根全螺纹GFRP抗浮锚杆现场拉拔破坏性试验,成功地将植入式裸光纤光栅传感技术应用于抗浮锚杆拉拔试验中,研究了全长黏结GFRP抗浮锚杆在各级荷载作用下的承载特性、荷载传递特征及破坏机制。研究表明:植入式裸光纤光栅传感技术有其独特的优越性,不会对锚杆自身造成损伤;GFRP抗浮锚杆破坏以杆体基体材料剪切破坏为主,锚固长度为5.0 m,φ28 mm锚杆极限抗拔承载力为400 k N,能够满足工程需求;锚杆的轴向应力主要集中在距孔口约3.0 m的区域,且随着锚固深度的增加迅速衰减;剪应力峰值出现在距离孔口以下约0.8 m的位置,随着荷载的增加,剪应力曲线的峰值逐渐增大并向深部移动。在此基础上,进一步分析论证了GFRP抗浮锚杆的破坏机制,为GFRP抗浮锚杆的工程应用提供了理论依据。

接触面粗糙度对黏性土-混凝土界面剪切特性影响研究

通过大型恒刚度直剪仪,研究粗糙度对黏性土-混凝土界面剪切力学性能的影响。对粗糙度为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个等级的混凝土界面分别施加25,50,100,150 k Pa的法向应力,探寻界面粗糙度对黏性土-混凝土界面剪切应力和强度参数的影响规律。结果表明:界面剪应力-剪切位移曲线呈现折线形和双曲线形,应变软化现象较明显;界面法向应力越大,最大剪应力和破坏剪切位移越大;界面粗糙度等级越高,最大剪应力和破坏剪切位移越大,在法向应力为150 k Pa时,Ⅳ级界面和Ⅰ级界面曲线达到峰值时,最大剪应力分别为94.57,67.14 k Pa,最大剪应力的破坏剪切位移分别为15.80,10.42 mm;Ⅳ级界面摩擦角和黏聚力分别是Ⅰ级界面的1.3,1.46倍,界面粗糙度等级越高,界面摩擦有效系数和黏聚力有效系数越大。