TLD抑制拉索振动的试验研究

针对现有减振方法对拉索振动控制的不足,尝试利用调谐液体阻尼器(TLD)抑制拉索振动。首先设计了TLD模型,并进行了TLD单体试验,其次对Cable-TLD组合系统进行了试验研究。研究表明利用TLD抑制拉索振动是可行的。其研究为同时控制拉索面内外复杂耦合振动提供了一种新思路。     

TMD抑制桥梁振动仿真分析

分别建立简支梁和调谐质量阻尼器（TMD）的运动方程,并采用振型叠加法建立与其对应的广义坐标方程,同时结合现代控制理论,采用状态空间法建立与其对应的状态方程,运用SIMULINK仿真系统对简支梁桥进行了动力仿真分析。首先对未布置TMD的系统进行了仿真分析,并与Newmark—β法编程计算的结果对比,两种方法的计算结果十分接近,说明了SIMULINK方法的准确性;在此基础上,对布置TMD的桥梁进行了分析,通过分析TMD参数对减振效果的影响,进行了动力学解释,所得出的优化参数,可供工程控制参考。     

TLD振动台子结构试验的数值仿真分析

本文采用振动台子结构试验数值仿真验证了圆柱形调谐液体阻尼器(CTLD)控制建筑结构地震响应的性能。振动台子结构试验将结构模型作为数值子结构在计算机中计算,将CTLD作为试验子结构进行物理试验。在CTLD和振动台之间安装剪切力检测装置,将测得的剪切力和地震波输入到数值子结构中,采用实时子结构中心差分法进行数值子结构运动方程的求解,计算得到了结构顶层的绝对加速度。再将加速度由振动台实时加载到试验子结构上,实现了结构和CTLD的相互作用。对一个单自由度结构有CTLD控制和无CTLD控制时的加速度响应进行了精确数值求解,结果验证了CTLD能够有效地控制结构在地震作用下的加速度响应。用振动台子结构试验对CTLD与结构耦合系统进行仿真,得到的加速度响应与精确数值求解的结果吻合较好,验证了这种方法能够准确地评估CTLD的减振性能。     

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。     

拉索端部弹性约束振动控制研究(Ⅱ)——试验验证

在索端沿轴向设置弹性约束,对拉索振动轴向被动控制进行了试验研究。研究了支座移动对拉索振动频率的影响;验证了弹性约束对拉索振动的减振效果,讨论了阻尼系数和弹簧刚度对减振效果的影响;最后验证文献[10]中理论研究的正确性。     

采用SMA拉索的摇摆自复位桥墩试验研究与动力分析

为了提升桥梁结构的抗震韧性,提出了一种采用超弹性形状记忆合金（SMA）拉索的摇摆自复位桥墩。首先对单根SMA拉索进行变幅循环拉伸试验,随后以SMA拉索的预张拉应力为试验参数,针对新型桥墩开展缩尺模型试验,详细考察了试件的力学行为与损伤模式,讨论了桥墩的滞回曲线和复位能力;提出了新型桥墩的初步设计建议,并利用OpenSees进行非线性时程分析验证。研究表明:得益于摇摆机制以及SMA拉索良好的可恢复变形性能,桥墩试件在4%滑移率内几乎不产生损伤;与传统梁桥相比,采用SMA拉索桥墩的新型梁桥可有效降低结构残余变形以及桥墩本身的损伤。虽然最大变形有所放大,但仍处在可控范围。     

采用Ernst公式计算斜拉桥拉索振动特性的精度分析

斜拉桥拉索的动力特性是建立在斜拉桥的静力分析的基础上的.在静力分析中,几何非线性明显的索经常通过Ernst公式线性化成二力杆,但是,在动力分析中,很少有人研究过Ernst公式的精度.编制了基于弹性悬链线单元的斜拉索的非线性有限元分析程序,该程序可以一根索的任何一个参数值为已知条件来确定索的状态,研究了斜拉索不同张拉阶段索的频率和振型特性,并比较了Ernst公式计算拉索动力特性的精度和适用范围.     

基于环境振动的斜拉桥拉索基频识别

斜拉索是现代斜拉桥最重要的结构构件，索力在斜拉桥的施工控制和长期监测中起着重要作用。振动测试法是斜拉桥索力测定、监测和状态评估中应用最广泛的一种方法。振动法测索力的关键在于准确地识别出索的基频。本文使用自功率谱和倒频谱方法，基于MATLAB平台，开发出了斜拉桥拉索环境振动模态分析图形用户交互(GUI)工具箱，实现了斜拉索基频的快速自动识别。应用本文的方法，对福州青洲闽江主跨605m斜拉桥拉索的环境振动实测加速度数据进行了分析处理，斜拉索基频识别方便直观，结果可靠。     

基于预应力拉索的自复位海洋平台振动控制研究

本文提出了一种新的基于预应力拉索的海洋平台减振措施。本文以JZ20-2北高点井口平台为例,在JZ20-2北高点井口平台加设预应力拉索,利用ANSYS有限元软件对整体结构进行了地震作用和冰激荷载作用下的仿真分析,计算分析了预应力的大小、拉索的布置方式对平台节点位移和加速度的影响。数据分析表明,施加预应力和拉索的布置方式可以有效地减小海洋平台动力反应,具有较好的减振效果和鲁棒性,具有较好的自复位性能。     

桅杆振动试验研究

桅杆又称拉绳塔,与自立塔相比,具有省料省工等优点,造价仅为自立塔的三分之一左右,广泛应用于无线电、电视广播、大气监测和大跨越输电等工程。随着生产技术的发展,各国建造了很多大型桅杆。     

索梁耦合振动下拉索几何非线性频率与空间运动

为研究索梁结构非线性振动过程中拉索的空间运动轨迹及其特性,进行了索梁结构模型试验。测试了索梁结构面内、外几何非线性频率,并和有限元结果对比,两者吻合良好;分别研究了索梁结构在自由振动和强迫振动时,拉索空间运动轨迹的变化过程和规律。研究表明:索梁结构面内固有频率的几何非线性效应明显,频率法测斜拉索索力应以面外固有频率为准;索梁结构在自由振动时,拉索空间振动除幅值呈指数衰减外,还具有"气圈"椭圆形状的长/短轴互换和转动方向的顺/逆时针互换两个特征;在稳态的强迫振动时,拉索空间振动"气圈"形状仅随激励频率的变化而改变。     

带粘弹性阻尼器的斜拉索动力混合仿真

利用MATLAB程序编写了针对带粘弹性阻尼器的斜拉索结构地震响应的计算软件,同时利用Visual C++语言开发了PCS8000控制器与计算软件之间的接口通讯软件(PMI),建立起了数值子结构与试验子结构之间数据传输的桥梁。通过MATLAB程序纯理论计算与混合仿真实验的比较,证明实验结果与纯数值计算的一致性,从而验证了斜拉索结构混合仿真的可靠性。     

斜拉索局部振动对结构地震响应的影响

以苏通长江公路大桥为研究对象,将斜拉索分成若干等长度的单元模拟斜拉索局部振动,以探讨其对结构地震响应的影响。计算结果表明:考虑斜拉索局部振动后,结构的自振频率变化较小;由于斜拉索基频与结构基频相近,斜拉索在地震动作用下,大幅振动,同时索—梁耦合振动明显,主梁和主塔内力降低,主塔根部弯矩明显减小。     

具有地震抑制功能的结构主动控制算法与仿真分析

提出了一种具有地震抑制功能的结构抗震主动控制算法。其特点是设计一组状态反馈控制律，使得闭环结构系统在具有希望极点的同时，还能够减小结构地震输人的影响。首先，在特征结构配置参数化方法的基础上，将该控制问题转化为一个含有约束条件的优化问题；其次，给出了求解该问题的算法及实施步骤，该方法直接基于结构系统原始矩阵，不涉及系统的增广或变换，便于工程应用；最后，对地震作用下三层剪切型Benchmark结构模型进行了仿真分析，结果表明本文所提具有地震干扰抑制功能算法的有效性。     

拉索端部弹性约束振动控制研究(Ⅰ)——理论模型

本文建立了拉索振动的轴向被动控制理论模型。在拉索端部沿轴向设置弹性约束,通过影响索端支座的移动,从而改变拉索的振动特性,最终达到减振效果。通过D’Alembert原理建立拉索-弹性约束系统振动方程,通过Galerkin方法将偏微分方程转化为常微分方程,应用龙格-库塔积分法求解方程;经过仿真分析,验证了该振动控制具有明显的减振效果,并且讨论了初始拉力、支座质量、振动频率及弹簧刚度对减振效果的影响;最后给出了计算最优阻尼参数的近似解析式,为工程师提供了简便有效的参考依据及设计方法。     

单层网壳结构振动压电控制分析与试验研究

通过试验,研究自主研发的压电主动杆件在单层网壳结构中的主动智能控制问题.利用集传感器、作动器和承受荷载等功能于一体的压电主动杆件,对网壳结构的地震响应振动实施主动智能控制.结果表明,这种压电主动构件作为网壳结构的内在控制源,可以有效地控制网壳结构的地震响应,起到抑制网壳振动的作用.     

拉索端部弹性约束振动控制研究(I)——理论模型

本文建立了拉索振动的轴向被动控制理论模型。在拉索端部沿轴向设置弹性约束,通过影响索端支座的移动,从而改变拉索的振动特性,最终达到减振效果。通过D’Alembert原理建立拉索-弹性约束系统振动方程,通过Galerkin方法将偏微分方程转化为常微分方程,应用龙格-库塔积分法求解方程;经过仿真分析,验证了该振动控制具有明显的减振效果,并且讨论了初始拉力、支座质量、振动频率及弹簧刚度对减振效果的影响;最后给出了计算最优阻尼参数的近似解析式,为工程师提供了简便有效的参考依据及设计方法。     

基于灵敏度分析的斜拉桥拉索更换顺序研究

通过对部分换索桥梁换索顺序的调研,按照拉索不同的布置形式,总结了目前拉索更换所采用的主要顺序,并利用有限元分析方法对某双塔双索面斜拉桥进行了模拟换索,分析得到了偏于安全的换索顺序。通过拆单根索的弯曲应变能的变化,分析了斜拉桥换索的整体顺序。通过分析不同换索工况下的索力增量变化规律,包括单塔拆1根、双塔同侧索面对称拆4根、双塔不同侧索面反对称拆4根等3种工况,对拉索更换顺序进行了研究,并对其中的同侧索面和不同侧索面拆除4根拉索的工况进行了主梁线形的分析,建立了有限元模型。分析认为,斜拉桥拉索的更换宜从短索向长索反对称进行。     

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。