大跨度悬索桥振动控制的双向TMD参数研究

用时域内的逐步积分法对无ＴＭＤ和带有不同参数ＴＭＤ的悬索桥进行了时程分析,结果表明,ＴＭＤ的参数对结构的动力特性的抑振效果均有较大的影响,ＴＭＤ的频率不仅影响振动控制的效果也影响结构的表观阻尼,扭转振动的控制可由侧向ＴＭＤ来实现。     

大跨度悬索桥地震响应控制分析

以主跨为1 490 m的润扬长江大桥为背景,采用ANSYS软件建立结构有限元模型,计算大跨度悬索桥动力特性。对黏滞阻尼器和软钢阻尼器进行参数敏感性分析,得出控制大跨度悬索桥地震响应的最优参数值,并分析一致激励和行波激励作用下黏滞阻尼器和软钢阻尼器减震效果。研究结果表明,黏滞阻尼器和软钢阻尼器对塔梁相对位移有较好的控制效果,但会使塔底内力有所增加;就位移控制而言,软钢阻尼器的效果更好;在低视波速区间内,黏滞阻尼器和软钢阻尼器减震效果明显存在波动特征;随着视波速的逐渐增大,黏滞阻尼器和软钢阻尼器减震效果受视波速的影响逐渐减小,悬索桥地震响应逐渐平缓,并趋于一致激励作用下的对应值。     

漂浮体系悬索桥拟静态纵向运动特性及其控制

营运状况下漂浮体系悬索桥加劲梁纵向运动产生的过大累积行程会引起伸缩缝和塔梁纵向阻尼器等连接构件的性能退化和疲劳损坏.探索加劲梁纵向运动过大累积行程的成因,并找出降低累积行程的控制措施是确保悬索桥健康运营的关键.首先,以江阴长江大桥实测位移时程数据为基础,对不同频谱特性的位移成分进行分解,并统计了不同位移成分的循环次数和...     

地王大厦风振TMD主被动切换混合控制研究

本文采用调谐质量阻尼器对地王大厦这一高层建筑在风荷载作用下的顶点位移进行主被动混合控制，即508重现期风荷载作用下用TMD被动控制，1008重现期风荷载作用下切换为TMD主动控制。理论分析和计算表明，这种控制方式造价低，经济效果佳，以较小的能量输入可取得较优的控制效果。     

伸缩缝刚度对大跨度悬索桥动力特性的影响

伸缩缝作为大跨度桥梁与引桥之间的重要连接构件,其抗推刚度及可能存在的变异性对主桥及引桥动力特性的影响不可忽略。本文建立了大跨度悬索桥及引桥的有限元模型,采用弹簧单元模拟加劲梁与引桥箱梁之间的伸缩缝,分析伸缩缝刚度对悬索桥及引桥自振特性及其地震响应的影响规律。分析结果表明:伸缩缝刚度对加劲梁的横弯振型、竖弯与纵飘耦合振型的频率有明显的影响;伸缩缝刚度的变化会导致加劲梁与引桥的振型相互耦合,同时这些振型的频率发生相应的突变,当伸缩缝刚度较大时,加劲梁两个竖弯与纵飘的耦合振型解耦成为独立的竖弯和纵飘振型;当引桥与悬索桥加劲梁的纵飘振型发生耦合时,在纵向和竖向地震作用下的悬索桥及引桥的地震响应达到最小。伸缩缝刚度对悬索桥动力特性影响的分析可为悬索桥的模态参数确认、损伤识别、抗震性能分析提供有价值的借鉴。     

旋转地震合成及其在大跨度悬索桥中的应用

为探究旋转地震动在大跨度悬索桥中的应用,首先,从线弹性理论和功率谱角度基于随机振动理论提出了6维地震动加速度功率谱模型;其次,基于MATLAB编制旋转地震动人工地震合成程序,从反应谱角度对合成地震动进行了正确性验证和拟合精度迭代调整;最后,分析了旋转地震动与地震动入射角对桥梁结构地震响应的影响。研究表明：人工合成的地震动平动分量反应谱与实测地震动的平动分量反应谱吻合度较高;六维地震动的主梁跨中竖向位移越是三维平动地震动的3倍,而主缆轴力峰值接近2.25E+05kN,约是三维平动地震动的1.3倍;旋转地震动和地震动入射角将会加大桥梁结构的位移响应和内力响应,且会减小塔底截面和桩最不利截面的安全性。     

平行索面悬索桥多阶段有限元模型修正

根据平行索面悬索桥的结构体系特征,可以将其划分为几个相对独立的子结构。充分利用振动测试得到的子结构局部振动信息和结构整体振动信息,可以分阶段进行有限元模型修正,从而提高优化效率。本文以克拉玛依市龙门桥为例,结合该桥设计的有限元模型和环境激励振动试验结果,进行了整桥模型修正和子结构多阶段模型修正。首先通过振动法计算得到边悬索的索力近似替代主缆索力,将其施加在整桥有限元模型中,运用基于动力特性的响应面法完成传统的模型修正,得到修正后的土-结构相互作用的弹簧刚度系数和吊杆索力;其次利用主塔横向模态相对独立的特点,通过对主塔子结构模型的修正得到合理的弹性支承参数;再将其施加在初始的整体有限元模型中,完成该桥的子结构分阶段有限元模型修正;最后比较子结构多阶段模型修正与传统整桥模型修正方法的效果,可以看出相比传统模型修正,所提方法不仅提高了修正精度,而且大幅度提高了优化效率。     

黏滞阻尼器对拉索参数振动的控制分析

提出采用黏滞阻尼器对拉索参数振动进行控制,建立了黏滞阻尼器控制拉索参数振动的运动方程。从频域和时域以及起振幅值等角度,研究了最优黏滞阻尼器对不同垂度拉索参数振动的控制效果;此外,还研究了最优黏滞阻尼器安装位置对拉索参数振动控制效果的影响。研究表明,黏滞阻尼器可以有效控制拉索的参数振动,控制效果与拉索的激励幅值、最优阻尼器的安装位置和斜拉索的垂度有关。激励幅值越大,控制效果一般越差;最优阻尼器的安装位置越靠近跨中,则控制效果越好;黏滞阻尼器对大垂度拉索的控制效果不及对小垂度拉索的控制效果。     

基于AFSMC算法的结构非线性振动MR控制与仿真分析

作为最近发展起来的高性能半主动控制装置,磁流变阻尼器通过改变磁场强度来调节控制力,可靠度高,体积小,出力大,并且具有Fail-Safe的特点,是一种具有广泛应用前景的新型结构控制装置。本文主要研究结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。首先采用我们提出的自适应模糊滑模控制(AFSMC)算法得到了结构非线性振动的主动控制力,然后参照主动控制力,提出和仿真实现了结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。最后,针对3层和20层benchm ark非线性模型,每层均设置一个磁流变阻尼器,对在给定的地震动下的结构响应进行了计算,分析了半主动控制跟踪主动控制的效果,并且对于半主动控制下的结构位移响应、加速度响应等各项指标也进行了对比分析。仿真结果表明,由于自适应模糊滑模控制算法与半主动控制算法相结合可以很好地实现结构非线性振动的半主动控制,所以能够得到令人满意的控制结果。     

用主动调频质量阻尼器控制高层建筑的风致振动

本文提出了用于高层建筑风振动控制的主动调频质量阻尼器（ＡＴＭＤ）设计的一种简单方法。从ＴＭＤ的工作原理出发,在物理意义上显式定义主动控制力的构成,基于结构的ＳＤＯＦ模型和广义脉动风力的高斯白噪声假定,在频域的以最小化结构顶层位移方差为设计目标,对控制力增益进行参数优化,得出控制力增益的封闭解,文中提出了以维持ＴＭＤ行程恒定为目标进行参数选择的设计方案,一超高层建筑作为算例给出,数值分析表明,所设计     

采用双向调谐质量阻尼器的大跨度桥梁风振控制仿真分析

传统的调谐质量阻尼器（TMD）设计均仅针对结构某一阶模态单独设置,当用于密频结构减振时会导致附加质量过多。为减小TMD的附加质量,结合大跨度斜拉桥结构的密频与风致耦合振动特点,提出了一种新型的双向共享质量与电涡流阻尼式TMD。具体实现方式是：水平、竖向TMD的刚度构件分别采用悬臂梁与压簧,将水平向TMD整体置于压簧上面,从而构成竖向TMD的质量;导体板固定不动,使安装在TMD质量块的永磁体阵列随质量块竖向或水平方向运动,从而分别产生竖向与水平向的电磁涡流阻尼。研究结果表明：（1）电涡流阻尼可以很好地实现双向TMD装置的共享阻尼,且电涡流阻尼的大小可以很方便地调节;（2）采用双向TMD进行斜拉桥的风致振动控制减振效果良好,可行性强。     

带调谐液体阻尼器结构的有限元模拟分析

调频液体阻尼器(TLD)作为一种被动耗能减震装置,由于涉及到两种形态的物质之间的相互作用,真实准确地掌握调谐液体阻尼器的减震特性显得尤为困难,因此建立更加精确的流固耦合模型,进而探讨带调谐液体阻尼器结构的抗震性能是一件非常有意义的工作.本文利用ADINA有限元分析软件分别建立了结构动力学模型和流体动力学模型,并利用其流一固耦合分析模块,对此耦合模型进行瞬态分析,模拟计算结果与试验简化模型的结果具有较好的一致性.在此基础上通过动力时程分析得到了调谐液体阻尼器流场的变化特性,并结合流场特性考查了频率比、地震动、质量比这三个因素对带调频液体阻尼器结构抗震性能的影响,对比分析表明频率比对TLD的减振性能的影响最为显著,最后给出了TLD的设计建议.     

连续梁桥中设置粘弹性阻尼器的减震效果分析

研究了设有粘弹性阻尼器的连续梁桥的地震反应,探讨了阻尼器在连续梁桥中的减震效果及阻尼器参数对减震效果的影响。结果表明:阻尼器对桥梁结构具有减震效果,要达到良好的减震效果必须对阻尼器的参数加以优化。     

环境激励下大跨悬索桥实测损伤预警指标的变异性

基于小波包分析技术从悬索桥的加速度振动响应中提取出小波包能量比,进而定量地分析了由环境激励所引起的实测小波包能量比的变异性。首先,采用多样本平均技术消除了由识别算法所带来的小波包能量比的固有随机性,得到了小波包能量比的日平均值;其次,通过建立季节相关性模型得到了温度对小波包能量比影响的定量评价;最后,分别建立交通荷载和风与小波包能量比的相关性模型,并定量评价了交通荷载和风对小波包能量比的影响。分析结果表明,温度和固有随机性是小波包能量比变异性的最主要来源,而交通荷栽和风所引起的变异性较小。由于温度和小波包能量比的季节相关性模型可以有效地消除温度和固有随机性对小波包能量比的影响,因此当季节相关性模型偏离这种正常状态的模型时,就可以对悬索桥做出损伤预警。     

Optimal design and performance evaluation of systems with Tuned Mass Damper Inerter (TMDI)

The paper concerns the optimal design and performance evaluation of a Tuned Mass Damper Inerter (TMDI) to reduce dynamic vibrations. The system exploits properties of the inerter, a two‐terminal mechanical device able to produce a force proportional to the relative acceleration between terminals, with the ability of generating an apparent mass even two orders of magnitude greater than its own physical mass. A primary single‐degree‐of‐freedom structure is equipped with a classical linear Tuned Mass Damper (TMD), the secondary structure, whose mass is connected to the ground via an inerter. The optimal design of the TMDI is conducted by assuming a white noise process as base input and utilizing three different design methodologies: displacement minimization, acceleration minimization and maximization of the ratio between the energy dissipated in the secondary system and the total input energy. Optimal results obtained with the different methodologies are carried out and compared. Two limit cases are also considered when the inerter is not contemplated: conventional and non‐conventional TMDs, characterized by a low and a large mass ratio, respectively. The TMDI performance is evaluated and compared with conventional and non‐conventional TMDs; moreover, its robustness is assessed with a sensitivity analysis varying the design parameters. Attention is focused not exclusively on the primary structure response but also on the secondary one. Finally, the effectiveness of the optimally designed TMDI is evaluated having considered earthquake base excitation. Results demonstrate the effectiveness of TMDI systems for dynamic response reduction with superior performances and robustness than classical TMDs. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

大跨径钢管混凝土拱桥减震控制装置参数的研究

大跨度桥梁结构的减震控制研究对于桥梁结构的抗震安全具有重要意义。本文以主跨368m的茅草街大桥为研究对象,基于ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,并采用子空间迭代法分析了该桥的动力特性。在此基础上进行了大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应及减震控制研究,重点进行了弹性连接装置和粘滞阻尼器减震效果的参数敏感性分析,并对比分析了不同位置布设减震装置时的效果。结果表明,纵飘振型对该桥肋纵向相对位移的贡献最大;弹性连接装置和阻尼器均能有效减小地震作用下该桥的肋梁纵向相对位移;综合考虑各关键部位的地震响应时,同时采用两类减震装置并将其分散布置时的减震效果最佳。结论可供大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥的抗震设计参考。     

高层建筑被动混合控制的波动分析

本文提出了一种将基础隔震系统与调频质量阻尼器（ＴＭＤ）相结合的被动混合控制系统,计算了带有基础隔震系统,调频质量阻尼器（ＴＭＤ）及其混合控制系统的高层建筑在地面水平运动作用下的振动波及其功率大小,文中比较了不同控制结构在１９４０ＥｌＣｅｎｔｒｏ地震动作用下的加速度峰值,层间位移峰值和最大层间剪力值。理论及数值结果表明：这种被动混合控制系统能够非常有效地抑制地面运动作用下高层建筑的振动,它不仅大大地     

考虑人体舒适度的大型火车站房楼盖振动控制研究

近年来,各地纷纷兴建大型火车站房,这类建筑中的楼盖大多为大跨、轻质和低阻尼结构,本文基于人体舒适度考虑,对这些大跨楼盖进行振动舒适度的分析。首先,建立某大型火车站房的整体有限元模型,研究这类建筑中大跨楼盖的振动特性;随后,对楼盖在各种不利工况人群荷载作用下的振动舒适度进行分析;最后,在已有研究的基础上,提出了大跨楼盖多重调谐质量阻尼器（Multiple Tuned Mass Dampers,简称MTMD）减振设计方法。结果表明,利用该方法设计MTMD减振系统,可以有效地控制大跨楼盖的竖向振动,各工况下的平均减振率可达34%,从而使结构在使用时满足人体舒适度的要求。