粘滞阻尼器在高墩连续梁桥抗震设计中的应用

以大理州鸡足山旅游公路宝丰寺大桥为工程背景,基于桥梁地震动方程建立了空间非线性有限元模型,研究粘滞阻尼器参数及其设置位置对山区高墩连续梁桥减震效果的影响,并同其他减震措施进行了比较,以分析进行高墩连续梁桥减震设计的合理方法.计算结果表明,粘滞阻尼器在高墩连续梁桥的抗震设计中具有优越的性能,对结构的位移控制以及内力的耗散作用非常明显,而铅芯橡胶支座由于附加刚度的影响造成边矮墩内力过于集中,在减震性能上不及粘滞阻尼器;粘滞阻尼器的安装位置对结构减震性能具有较大的影响,设计时须充分考虑,以确保结构的减震性能和工程的经济性.     

高烈度区大跨度桥梁粘滞阻尼器减震研究

高烈度地震对铁路桥梁安全造成巨大隐患,且次生灾害将引起较大经济损失。该大跨连续梁桥所处地震带正进入活跃期,未来有发生较大规模强烈地震的可能,但桥梁自身不具备高烈度抗震能力,需利用粘滞阻尼器对其进行减震处理。采用斜向设置阻尼器并配合双曲面球型支座,来控制可能发生的纵向和横向地震。通过数值模拟进行阻尼器参数敏感性分析以及减震效果讨论,进而确定其最优设置方案。选取相关参数作为评价指标,对比加设阻尼器前后易损部位的地震响应,确定其在高烈度地震荷载激励下的减震效果。研究结果表明:在液体粘滞阻尼器的作用下,使得各墩协同受力,大大增加了结构的整体性,同时能很好弥补减隔震支座不能很好的控制上部结构位移的缺点,同时能降低罕遇地震力对桥墩的冲击损伤。因此,在高烈度区大跨度桥梁中更有必要设置阻尼器来抗震。     

基于遗传算法的粘滞阻尼器减震结构优化设计研究

以线性粘滞阻尼器加固剪切型规则框架结构为研究对象,基于能量原理提出阻尼系数正比于层间位移(α+1)次方的分配方式,在此基础上提出了一种基于遗传算法的粘滞阻尼器减震结构优化设计方法.使得中震下结构最大层间位移角小于允许值,以满足"中震不坏"的设计目标,同时令附加总阻尼系数最小,满足经济性要求.以12层规则框架为例,分别采...     

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。     

附加粘滞阻尼器的球形储罐减震性能研究

球罐作为石油化工行业的重要存储容器,一旦在服役期间发生破坏,不仅将造成重大经济损失,而且易发生重大人员伤亡事故。用ADINA分析软件建立了球罐的设计模型及简化理论模型,并研究了附加粘滞阻尼器的速度指数与配置方案对球形储液罐减震的影响。利用达朗贝尔原理建立动力方程,采用非线性动力方程计算其基底剪力值,与有限元法计算结果对比分析。研究结果表明:当速度指数为0.3的时候,在地震动作用下其结构柱顶的加速度变大;当速度指数大于等于0.7时,滞回曲线明显变扁,耗能减震的效率降低到15%以下。相对于全布置方案,按方案7在布置粘滞性阻尼器,球罐基底剪力、柱顶速度、柱顶位移、拉杆应力及拉杆拉力的控制上,效果能达到全布置方案的60%以上,在波高的控制上能达到70%以上。有限元验算与计算结果较为吻合,可为后续的研究应用提供参考依据。粘滞阻尼器有助于球罐结构减震,但粘滞阻尼器的参数和配置方案应综合考虑工程的实际情况而定。     

双座串联大跨度斜拉桥粘滞阻尼器参数分析

以双座串联大跨度斜拉桥-珠海洪鹤大桥为背景,根据桥梁自振特性及场地效应,生成了三组人工波,采用纵向+2/3竖向的地震作用组合输入方式,通过非线性时程分析,系统的研究了粘滞阻尼器对双座串联大跨度斜拉桥减震性能的影响。同时为了确定粘滞阻尼器的最优参数,对粘滞阻尼器的阻尼系数C和速度指数α进行了参数敏感性分析。结果表明:设置纵向粘滞阻尼器能够显著减小双座串联斜拉桥的纵向位移响应,减小主梁在串联处发生碰撞的概率,同时改善主塔塔底结构受力情况,具有良好的耗能减震效果。综合考虑安全性、适用性和经济性等方面,最后给出针对洪鹤大桥的最优粘滞阻尼器参数:速度指数α为0.3,阻尼系数C为3 000kN/（m/s）^0.3。     

减震结构中的粘弹性阻尼器参数优化

研究了粘弹性阻尼器在结构减震控制中的参数优化问题。从性价比的角度提出r优化目标函数,建立了阻尼器的参数优化模型。以一单层框架为例,分别选用非线性规划中的复形法和通过调用MATLAB程序优化工具箱中Fmincon函数（简称Fmincon函数法）两种方法,编制丁相应的优化分析程序,对粘弹性阻尼器在单层框架结构减震控制中的参数优化进行丁分析。研究结果表明,两种优化算法都达到了预期的目标,实现了目标函数最小化。     

粘滞阻尼减震结构抗震可靠度简化分析

通过设置粘滞阻尼器减小结构的地震反应是一种有效的被动控制方式,为与现行抗震设计水平相适应,减震结构和控制装置的设计也应该以可靠度为基础。本文结合粘滞阻尼减震结构的受力特性建立了此类耗能减震结构动力可靠度分析的实用简化计算方法。首先通过等价线性化方法,给出了层间三线型恢复力模型的等效平均刚度,粘滞阻尼器采用等效线性化的力学模型,建立了安装粘滞阻尼减震结构的等效线性随机分析模型。然后采用随机状态空间方法进行了粘滞阻尼减震结构的地震反应分析,基于层间变形失效准则和首次超越理论分析了粘滞阻尼减震结构的可靠度,并以粘滞流体阻尼器的变形超过其自身极限变形作为阻尼器的失效模式,讨论了粘滞阻尼器可靠度的计算。最后通过一个设置粘滞流体阻尼器的框架结构计算实例,说明了这种方法的运用。该方法可以作为一种实用的方法对振动控制结构在不同破坏状态下的抗震可靠度进行分析,为基于性能的抗震设计和优化提供参考。     

基于能量原理的粘滞阻尼器附加阻尼系数分配方法研究

以线性粘滞阻尼器加固剪切型规则框架结构为研究对象,基于能量原理提出附加阻尼系数正比于层间位移平方的分配方式。以六层和十二层钢筋混凝土框架为例,以确保结构在中震时保持弹性状态为设计目标,分别采用附加阻尼系数正比于层间位移平方的分配方式以及现有的分配方式,对结构进行消能减震设计。计算结果表明:有控结构均满足中震不坏的要求,层间位移角限值均未超过1/550,减震效果良好;附加阻尼系数正比于层间位移平方的分配方式得出的总阻尼系数最小,为最经济的设计结果。     

安装粘滞阻尼器结构的抗震设计方法研究

本文研究了安装粘滞阻尼器结构在常遇地震作用下层间最大剪力的分配情况,建立了层间最大构件力与层间最大剪力的关系以及层间最大附加力与层间最大剪力的关系,提出了该类结构在罕遇地震作用下层间弹塑性变形的简化计算方法,最后建议了安装滞阻尼器结构的抗震设计步骤。     

基于复阻尼模型的连续刚构桥地震响应分析

为了研究复阻尼模型下连续刚构桥的地震响应,文章讨论了利用复阻尼模型求解连续刚构桥地震响应的方法,并按相同的阻尼比,分别采用复阻尼模型和黏性阻尼模型计算了后渚连续刚构桥在不同地震动作用下的响应,将计算结果进行对比,分析了两种不同的阻尼模型对地震响应影响的差别。结果表明,采用不同类型的阻尼对地震响应影响很大,以复阻尼计算出的响应幅值作为设计值,更加偏于安全,对于保证桥梁结构的抗震安全更可靠。     

Damping reduction factors and code‐based design equation for structures using semi‐active viscous dampers

This study uses a semi‐active viscous damper with three different control laws to reshape the structural hysteresis loop and mitigate structural response, referred to as 1–4, 1–3 and 2–4 devices, respectively. The 1–4 control law provides damping in all four quadrants of the force‐displacement graph (it behaves like a standard viscous damper), the 1–3 control law provides resisting forces only in the first and third quadrants, and the 2–4 control law provides damping in the second and fourth quadrants. This paper first outlines the linear single degree of freedom structural performance when the three types of semi‐active viscous dampers are applied. The results show that simultaneous reduction in both displacement and base‐shear demand is only available with the semi‐active 2–4 device. To enable guidelines for adding a 2–4 device into the design procedure, damping reduction factors (RF_ξs) are developed, as they play an important role and provide a means of linking devices to design procedures. Three methods are presented to obtain RF_ξ and equivalent viscous damping of a structure with a 2–4 semi‐active viscous damper. In the first method, the relationship between RF_ξ and the damping of a semi‐active structure can be obtained by calculating the area under the force‐deformation diagram. The second and third method modified the Eurocode8 formula of RF_ξ and smoothed results from analysis, respectively. Finally, a simple method is proposed to incorporate the design or retrofit of structures with simple, robust and reliable 2–4 semi‐active viscous dampers using standard design approaches. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

独塔自锚式悬索桥纵向设置黏滞阻尼器参数分析

以鼓山大桥为工程背景,研究黏滞阻尼器对该桥抗震性能的影响。利用非线性动力时程分析的方法讨论了黏滞阻尼器参数C及ξ的不同组合对该桥塔底、墩底、梁端及塔顶等关键部分内力及变形的影响规律。综合考虑桥梁结构各个关键部位的反应情况,得出该桥的拟安装阻尼器的最优参数约为C=1500kN／（m·s）^0.3,ξ=0．30左右。分析结果表明：在纵桥向设置适当参数的阻尼器可有效减小纵桥向位移的同时改善关键构件受力。     

Direct displacement-based design for seismic retrofit of existing buildings using nonlinear viscous dampers

This paper presents a direct displacement-based design procedure for seismic retrofit of existing buildings using nonlinear viscous dampers according to equivalent linear systems. Unlike conventional methods, the equivalent linear viscous damping provided by the nonlinear viscous dampers is derived based on the assumption that the average energy dissipated between the linear and the nonlinear viscous dampers is equal. Also, the equivalent period and viscous damping for the equivalent linear systems which are used for representing the behavior of bare frames (the buildings without dampers) are derived from the concept of average storage energy and average dissipated energy, respectively. It is shown from nonlinear time-history analyses that the nonlinear action of the retrofitted structures can be reasonably captured by the presented direct displacement-based procedure.     

中间柱型黏滞阻尼器装配式钢框架减震性能研究

为研究黏滞阻尼器与装配式钢框架中间柱式连接的整体抗震性能,且跨内不同位置的减震效率,设计出3个足尺的三层装配式钢框架结构:无控结构、柱靠边布置结构和柱居中布置结构,利用振动试验台对其进行测试,对比研究模型结构的地震反应,并采用有限元软件SAP2000进行模拟验证。试验和数值模拟结果均表明:无控结构在地震输入下地震反应较大,对其附设黏滞阻尼器后,地震响应得到有效控制,且柱居中布置结构的附加阻尼比高于柱靠边布置结构,其减震效果更优。     

非线性粘滞阻尼器消能结构设计方法探讨

在建立非线形粘滞阻尼器消能结构性能曲线的基础上，建议了依据减震性能目标确定阻尼器参数的概略设计方法。提出了多自由度非线性粘滞阻尼器消能结构的等效阻尼比计算公式。在此基础上建议了适用于多自由度非线性粘滞阻尼器消能结构地震反应预测的模态叠加法，方法与时程分析结果对比吻合良好。为使各层阻尼器参数更好地满足减震性能要求，提出了将概略设计得到的层阻尼器参数依据减振性能目标进行调整的方法。