新型SMA耗能器及结构地震反应控制试验研究

利用NiTi合金丝的超弹性性能，本文提出了两种新型SMA被动耗能器，分别称之为拉伸型SMA耗能器和剪刀型SMA耗能器。通过对耗能器的构造设计，安装在耗能器中的NiTi丝始终处于受拉状态，避免了合金丝在结构振动过程中受压屈曲。文中阐述了拉伸型SMA耗能器和剪刀型SMA耗能器的构造及工作原理，并将其安装在模型结构上进行了地震模拟振动台试验，验证了新型SMA耗能器的减振效果。     

基础隔震结构的耗能分析

采用Bouc-wen模型,利用状态空间迭代法,对基础隔震结构进行了多质点的弹塑性时程分析,并根据此结果,利用能量方程,求得隔震结构的各项能量,绘制了各能量项时程曲线。以一实际工程为例,求得隔震结构的各项耗能情况,说明了基础隔震结构以减少地震输入和隔震层滞回耗能来减小对上部结构的损坏。     

圆环耗能器的试验研究

对软钢圆环耗能器进行了低周反复荷载试验和分析，考察了圆环耗能器的工作特性和耗能性能，揭示了圆环耗能器的耗能机理和规律，并通过对不同设计参数圆环耗能器的对比试验，考查了设计参数对圆环耗能器性能的影响，提出了改进方案。     

基于ANSYS软件benchmark模型耗能减振控制分析

本文系统介绍了当前国际结构振动控制的公共平台———Benchm ark模型,首次给出使用通用有限元软件ANSYS对第3阶段20层非线性钢框架抗震结构的有限元建模,结果表明,模态、无控地震反应分析结果和ASCE给出的MATLAB结果相同。利用粘滞阻尼器对此模型的耗能减振数值仿真分析的结果表明:粘滞阻尼器是一种性能很好的阻尼器,使用本文给出ANSYS的Benchm ark有限元模型来进行耗能减振控制分析是方便的、可行的。     

结构被动耗能减振效果的参数影响

本文研究粘滞、粘弹、金属屈服和摩擦型上类与斜撑串联的被动耗能器对结构减振效果的参数影响。首先,建立了结构、耗能器和斜撑共同工作的计算模型;然后考虑不同耗能器的特点,给出了相应的运动方程;第三,通过大量的数值计算,研究了耗能器刚度（或耗能器与斜撑的组合刚度）、屈服位移等参数对结合减振结果的影响,得到了这些参数的最佳取值范围,从而为结构的耗能减振设计提供了基础。     

基于耗能连梁钢板阻尼器的高层结构耗能减振分析及应用

为改善传统连梁钢板阻尼器的适用性,提出了一种新型耗能连梁钢板阻尼器的设计方法,通过对阻尼器工作区域的划分与设计,使新型阻尼器充分发挥耗能作用,有效地提高了结构整体耗能能力。基于有限元软件ABAQUS模拟低周反复荷载作用下墙肢与阻尼器的应力应变状态,以验证所提出的新型阻尼器的设计方法及端部嵌固区的可靠性,并通过对原结构和实施耗能连梁钢板阻尼器结构进行弹塑性时程分析,探讨其改进后的抗震性能。研究结果表明,新型嵌固区构造不仅能够保证阻尼器与墙肢协同工作良好,还能大大降低施工难度;通过实施该阻尼器,可形成耗能连梁及抗震多道防线,在连梁钢筋混凝土部分损伤较为严重的情况下,仍能保证连梁具有一定的延性和耗能能力。     

高层拟粘滞摩擦耗能结构的试验与参数研究

首先对一座安装有拟粘滞摩擦耗能器的１：８的１６层三跨钢结构模型、该结构未装耗能器的空框架以及装有普通支撑的框架模型进行了振动台地震模拟试验和动力特性试验,试验结果表明拟粘滞摩擦耗能器有良好的减振效果。然后对影响耗能体系减振效果的主要参数进行了数值研究,讨论了支撑刚度、初始起滑力和耗能器接触刚度对减振效果的影响。     

巨型框架-耗能支撑结构的减震性能分析

对巨型框架-耗能支撑结构新体系进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究该体系的减震性能和耗能支撑的不同布置方式对结构的减震效果。结果表明:如果耗能支撑布置位置得当,可以用较少的耗能支撑个数达到较好的减震效果;巨型框架-耗能支撑结构不但可以减少原巨型框架-支撑结构的层间侧移,还可以减少其底部剪力和顶层加速度反应的峰值。     

加劲圆环耗能器性能的试验研究

本文提出了“耗能器应具有多道耗能减震防线”的思想,研究了设计了国圆环耗能器,并对其进行了循环加试验,考察了耗能器的工作用耗能性能。     

双环软钢耗能器的试验研究

本文提出了“利用两个或多个耗能元件协同工作,同时耗能来设计新型耗能器”的思想,研究设计了双环软钢耗能器,并对三种不同构造的双环软钢耗能器进行了循环加载试验,考察了耗能器的工作特性和耗能性能,揭示了耗能的机理,给出了耗能器的恢复力模型。研究结果表明,双环软钢耗参器是一种初始刚度和屈服力高、变形性能好、耗能能力强、工作性能稳定、构造简单、制作与安装方便的新型耗能减震装置,具有广阔的应用前景。     

Numerical simulation of dynamic characteristics of a cable-stayed aqueduct bridge

In this paper, a full-scale 3-D finite element model of the Jundushan cable-stayed aqueduct bridge is established with ANSYS Code. The shell, fluid, tension-only spar and beam elements are used for modeling the aqueduct deck, filled water, cables and support towers, respectively. A multi-element cable formulation is introduced to simulate the cable vibration. The dry (without water) and wet (with water) modes of the aqueduct bridge are both extracted and investigated in detail. The dry modes of the aqueduct bridge are basically similar to those of highway cable-stayed bridges. A dry mode may correspond to two types of wet modes, which are called the in-phase (with lower frequency) and out-of-phase (with higher frequency) modes. When the water-structure system vibrates in the in-phase/out-of-phase modes, the aqueduct deck moves and water sloshes in the same/opposite phase-angle, and the sloshing water may take different surface-wave modes. The wet modes of the system reflect the properties of interaction among the deck, towers, cables and water. The in-phase wet frequency generally decreases as the water depth increases, and the out-of-phase wet frequency may increase or decrease as the water depth increases.     

桥梁隔震体系振动台试验研究(Ⅱ)——主要测试结果介绍

在文[1]的基础上，本文简要介绍了三种桥梁隔震体系模拟地震振动台试验的主要测试结果，初步分析了隔震效果与地震输入频谱特性、隔震体系之间的关系。     

大跨径拱桥被动减震控制的仿真分析

本文采用现代控制理论对设有耗能减震装置的拱桥结构进行被动减震控制仿真分析,给出了大跨度拱桥在多点激励下的运动微分方程,将拱桥简化成平面杆系模型,给出减震结构的状态方程,然后基于SIMULINK环境下对设有粘滞阻尼器的拱桥减震结构进行动态仿真分析,并考虑了行波效应对减震效果的影响。该方法较之传统的分析方法更简便、有效,分析结果表明设置了耗能器的拱桥结构地震反应有明显的降低。     

Time domain identification of hybrid base isolation systems using free vibration tests

A procedure for the dynamic identification of the physical parameters of coupled base isolation systems is developed in the time domain. The isolation systems considered include high damping rubber bearings (HDRB) and low friction sliding bearings (LFSB). A bi‐linear hysteretic model is used alone or in parallel with a viscous damper to describe the behavior of the HDRB system, while a constant Coulomb friction device is used to model the LFSB system. After deriving the analytical dynamical solution for the coupled system under an imposed initial displacement, this is used in combination with the least‐squares method and an iterative procedure to identify the physical parameters of a given base isolation system belonging to the class described by the models considered. Performance and limitations of the proposed procedure are highlighted by numerical applications. The procedure is then applied to a real base isolation system using data from static and dynamic tests performed on a building at Solarino. The results of the proposed identification procedure have been compared to available laboratory data and the agreement is within ±10%. However, the need for improvement both in models and testing procedures also emerges from the numerical applications and results obtained. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

隔震换能减震控制系统实用设计方法研究

从能量的角度研究对隔震换能控制系统对建筑结构的减震控制作用,它既能通过转换地震能量来减轻结构的振动,又可以利用转换来的能量作进一步的振动控制.通过研究换能装置的控制力与隔震层刚度比的关系,提出了换能装置控制力的建议公式,并研究了不同换能装置与隔震层设计组合对换能效率和控制效果的影响,给出了隔震换能系统的设计流程,可使隔震换能系统换能效率达到70％左右,振动控制效果达到65％以上.     

曲线桥梁摩擦滑移隔振试验及隔振机理研究

针对曲线桥梁在地震中因固定支座处及桥墩底部受力过大而破坏严重的现象,提出考虑支座摩擦滑移隔震的曲线桥梁抗震设计方法,通过大型振动台模型试验,研究曲线桥梁考虑支座摩擦滑移时的隔震机理。试验结果表明:支座摩擦滑移可有效减小地震作用下曲线桥梁的桥墩加速度响应,但同时会增加桥墩与梁体间的相对位移;曲线桥梁进行隔震设计后,桥墩的应变响应明显减小,证明该设计方法可有效避免地震作用下桥墩底部产生较大的损伤;最后,探讨了考虑支座摩擦滑移时曲线桥梁的隔震机理并与震害进行了对比验证。研究成果可为曲线桥梁的减震隔设计提供新的视角。     

桥梁隔震体系振动台试验研究(IV)——隔震桥梁的设计方法探讨

在前文模型试验的基础上 ,本文总结归纳了隔震桥梁的设计方法与设计流程 ,着重论述探讨了隔震桥梁的概念设计与细部构造设计应注意的问题     

基础隔震结构的减震耗能特性分析

根据基础隔震理论,在钢筋沥青隔震礅的基础上,提出一种新型钢结构隔震礅,设计和制作了缩尺房屋模型,并对其进行振动台试验。通过对隔震结构模型的动力特性、地震响应及能量平衡分析,绘制试验过程中的加速度及能量时程曲线,研究钢隔震礅应用于低层框架结构的减震耗能能力。大量工程实例可以看出该隔震礅隔震效果显著,制作简单、价格低廉、耐久性好,适于在广大村镇地区低层框架结构中推广使用。试验表明:隔震结构模型在不同的地震作用下,加速度折减系数处在0.24~0.51之间,且结构的阻尼耗能在振动台试验中占总输入能量的60%~70%,对结构耗能起主导作用,说明该基础隔震装置不仅具有较好的减震耗能特性能,对于控制隔震层的位移也有好的效果。     

SATMD与消能减震相结合的混合控制研究

根据模糊控制理论及抗震结构混合控制理论，利用自行设计的模糊控制器对波动调谐质量阻尼器（PTMD）子结构进行调谐控制以实现半自动化，同时在主结构上进行粘弹性阻尼器的优化设置，从而实现结构体系的多模态优化混合控制，最后提出半主动调谐质量阻尼器（SATMD）与消能减震相结合的混合控制实用设计方法。本文对推动结构混合控制理论的发展具有重要意义。     

Fuzzy logic control of bridge structures using intelligent semi-active seismic isolation systems

Passive supplemental damping in a seismically isolated structure provides the necessary energy dissipation to limit the isolation system displacement. However, damper forces can become quite large as the passive damping level is increased, resulting in the requirement to transfer large forces at the damper connections to the structure which may be particularly difficult to accommodate in retrofit applications. One method to limit the level of damping force while simultaneously controlling the isolation system displacement is to utilize an intelligent hybrid isolation system containing semi-active dampers in which the damping coeffic ient can be modulated. The effectiveness of such a hybrid seismic isolation system for earthquake hazard mitigation is investigated in this paper. The system is examined through an analytical and computational study of the seismic response of a bridge structure containing a hybrid isolation system consisting of elastomeric bearings and semi-active dampers. Control algorithms for operation of the semi-active dampers are developed based on fuzzy logic control theory. Practical limits on the response of the isolation system are considered and utilized in the evaluation of the control algorithms. The results of the study show that both passive and semi-active hybrid seismic isolation systems consisting of combined base isolation bearings and supplemental energy dissipation devices can be beneficial in reducing the seismic response of structures. These hybrid systems may prevent or significantly reduce structural damage during a seismic event. Furthermore, it is shown that intelligent semi-active seismic isolation systems are capable of controlling the peak deck displacement of bridges, and thus reducing the required length of expansion joints, while simultaneously limiting peak damper forces. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.