粘滞阻尼器在桥梁抗震的研究进展

近30多年来的桥梁地震灾害的沉痛教训历历在目,512汶川地震纪念碑不断地警示着国内外学者桥梁抗震工作迫在眉睫,在政府的推动下抗震工作日趋成熟,桥梁消能减震的理论和技术水平也逐渐有了提高。简要阐述了典型公路桥梁的地震灾害特点,介绍了粘滞阻尼器的结构组成,归纳整理了流体粘滞阻尼器在大跨径连续梁桥以及桥梁消能减震加固技术方面的运用,以及现阶段桥梁消能减震研究的成果,规划今后桥梁消能减震的研究发展蓝图。     

瑞丽至孟连高速公路南扩特大桥抗震性能分析

为了深入理解高墩大跨连续刚构桥的抗震性能,本文以瑞丽至孟连高速公路南扩特大桥为例,通过MIDAS有限元分析软件对其进行E1、E2地震下的动力时程分析,并通过增加液体粘滞阻尼器来对桥墩抗震性能进行分析,为以后高烈度地区的连续刚构桥设计提供依据。     

基于地震作用下大跨度斜拉桥液体粘滞阻尼器阻尼参数的选取

以某在建的斜拉桥为例,通过对液体粘滞阻尼器的阻尼参数的优化设计,选取出合理的阻尼参数,计算分析了液体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥纵向地震反应的影响,结果表明,液体粘滞阻尼器可以有效地控制大跨度斜拉桥结构的地震位移反应和内力反应,具有较好的耗能减震效果。     

波形钢腹板连续梁桥减隔震设计研究

以富山赣江特大桥主桥为背景,使用ETABS软件模拟了波形钢腹板单箱两室连续梁桥动力有限元模型。研究粘滞阻尼器减震效果好坏与其阻尼系数和阻尼指数的关系;分别建立了支座为摩擦摆隔震支座、粘滞阻尼器和高阻尼橡胶支座的波形钢腹板连续梁桥的有限元模型,通过使用了三种不同减隔震装置的有限元模型得到的数据进行对比分析。分析结果表明:当需要减小波形钢腹板连续梁桥主梁顺桥向震动时采用粘滞阻尼器的效果最为明显。高阻尼橡胶支座对波形钢腹板连续梁桥的隔震效果其次,设置高阻尼橡胶支座会增加主梁所受的轴力,抗扭性能较好的波形钢腹板桥型可以采用摩擦摆支座来减少地震对结构的破坏。摩擦摆隔震支座对波形钢腹板连续梁桥的效果最低相较于粘滞阻尼器和高阻尼橡胶支座,抗扭性能较好的波形钢腹板桥型可以采用摩擦摆支座来减少地震对结构的破坏。     

液体粘滞阻尼器在单向纵坡斜拉桥施工中的应用

重庆云万高速公路彭溪河特大桥是单向纵坡为2.1%的双塔双索面斜拉桥.为了克服解除临时固结的水平力及提高桥梁结构的抗震能力,在主梁与中塔柱之间安装了液体粘滞阻尼器.结合工程实例,介绍液体粘滞阻尼器在单坡斜拉桥施工中的应用.     

磁流变阻尼器动态特性研究

为更好地研究磁流变阻尼器应用于舰船设备抗冲击的控制方法,需要准确、全面了解其动态力学特性。对磁流变阻尼器的动态特性进行试验研究,详细讨论速度、振幅、频率、电流等各个因素对阻尼力的影响。结果表明,在低速区域阻尼器的阻尼力以不可控的粘滞阻尼力为主,阻尼力随速度的变化明显;在高速区域,阻尼力以磁流变液屈服引起的库仑阻尼力为主,阻尼力随速度的变化不大,而主要决定于控制电流,但是随着电流的增大,出现饱和现象;振幅和频率主要影响磁流变阻尼力的粘滞阻尼力,随频率和振幅的增加,速度的变化范围也明显增大,但是在相同的速度下,频率和振幅对阻尼力的影响不明显。为进一步获得磁流变阻尼器动态特性参数及研究舰船设备抗冲击半主动控制方法提供了重要依据。     

阻尼器不同布置方案的对比分析研究

屈曲约束支撑(BRB)是广泛应用与结构减震的阻尼器,这种阻尼器耗能性良好、便于维护,特别适合钢框架结构的减震。云南某图书馆项目,结构形式为钢框架,采用BRB减震。本文对两种不同BRB布置方案下,结构的地震响应进行了分析研究。研究结果表明:两种布置方案,结构均满足抗震性能要求。通过对比分析,最终得出项目的减震布置方案,为项目的减震设计提供了理论依据。     

某不规则框架消能减震结构多角度验算研究

对于不规则消能减震结构,地震波传入角度不同会导致部分消能减震装置不能充分发挥作用,无法显著提高建筑结构抗震性能。本文结合某弧形不规则框架结构,运用有限元分析软件SAP2000对加设金属阻尼器的框架结构进行动力时程分析,并将非减震结构和减震结构进行对比分析。分析结果表明:合理布置阻尼器位置,可有效为不规则结构提供附加阻尼比,从而分担结构承受的地震力,耗散地震能量,并提高结构的抗震性能。     

剪切型金属阻尼器在不规则建筑上的抗震性能研究

以云南某地的五层现浇钢砼框架结构为例,研究布置剪切型金属阻尼器对结构的不规则性和抗震性能的影响。研究结果表明:合理布置剪切型金属阻尼器可以改善结构不规则性带来的不利影响;同时其良好的耗能特性,又可以提高结构在地震作用下的安全性。研究为该结构设计的设计提供了理论依据,也为类似结构设计提供了参考。     

混合控制消能减震在某框架结构中的应用

相较于单一的消能减震结构,混合控制消能减震能结构的抗震性能有较大的提升。本文结合某框架结构,运用有限元分析软件SAP2000对加设防屈曲支撑和黏滞阻尼器的框架结构进行动力时程分析,并将非减震结构和减震结构进行对比分析。分析结果表明,防屈曲支撑在多遇地震作用下只提供侧向刚度不参与耗能,黏滞阻尼器提供较大的附加阻尼比;在罕遇地震作用下,黏滞阻尼器耗能有限,防屈曲支撑充分耗能,有效的降低结构侧向位移。混合控制消能减震结构综合利用两种消能构件,充分发挥自身特性,使建筑结构的抗震性能得到显著提高。     

不同构造条件下混凝土柱-钢梁混合节点抗震性能的比较研究

为研究不同构造条件下混凝土柱-钢梁混合节点的抗震性能,提出一种新型钢筋混凝土柱-钢梁混合结构节点,对其进行了低周往复荷载试验,并与文献已有节点试件的抗震性能进行了对比研究．结果表明：新型节点能获得较高的承载能力;采用削弱外伸梁端节点的构造措施,能将塑性铰从梁端外移,避免对节点核心区的不利影响,实现“强柱弱梁,强节点弱构件”的抗震设计要求;该新型节点滞回曲线整体呈纺锤形,等效粘滞阻尼系数为0.31,表明端板屈曲能较好耗散能量,具有良好的耗能能力．     

钢结构的减震设计方案对比研究

以多遇地震下40%的顶部位移减震率为控制目标,对某钢结构进行屈曲约束支撑(BRB)、剪切阻尼器(SD)和粘滞阻尼器(VFD)三种减震方案的分析。结果表明:SD和VFD可有效降低地震作用,但随着地震强度的增加,减震效果有所下降;BRB在多遇地震下会放大结构的地震响应,但仍可有效降低位移角和框架部分剪力,并且在大震下的减震效果较好;在子结构中VFD和SD对梁的弯矩影响较大,BRB对框架柱产生附加轴力。     

附加阻尼器两相邻结构的减震性能研究

为了研究在体系之间附加阻尼器的相邻结构的减震性能,文中以两相邻单自由度体系(2-sdof)为算例模型,以两结构的位移响应传递率为性能指标,分析了在结构间分别附加黏滞阻尼器以及金属阻尼器时对应的附加阻尼器阻尼参数与结构参数之间的关系,并通过理论推导得出最佳阻尼参数与结构参数之间的关系.根据得出的最适阻尼公式,研究了在体系间同时附加这两种阻尼器时对应的位移响应.最后通过位移响应曲线对比分析了分别附加黏滞阻尼器、金属阻尼器以及同时附加两种阻尼器时位移响应之间的关系.     

基于fluent的液力阻尼器的仿真研究

为满足工程中液力阻尼器减速性能研究的需要,基于Fluent仿真计算,利用Gambit建立数学模型,并通过与实验结果的对比,验证了模型的正确性。在此基础上,分析了液力阻尼器动子阻力矩与转速的相对关系,提出了引用K系数来描述和分析液力阻尼器减速性能的方法,为工程实际提供了解决问题的分析研究手段。     

MR阻尼器瞬态温度场的多场耦合仿真及试验

为了考察MR阻尼器工作时的温度特征,对其瞬态温度场进行了仿真与试验。基于MR阻尼器工作过程的能量转化,计算热学参数,建立仿真模型。用FLUENT软件求解MR阻尼器瞬态温度场,用温度传感器监测MR阻尼器外壁温升;对比分析仿真与试验结果,并讨论综合散热系数的影响。研究表明：MR阻尼器瞬态温度场呈现以活塞为中心向两端盖递减的梯度分布,5000s后逐渐趋于稳定;仿真与实测数据高度拟合,偏差小于6%;综合散热系数主要影响1000s后的温度变化,从7.06提高到30.11时,阻尼器最终温度下降24.35%。研究结果可为MR阻尼器结构参数优化与散热系统设计提供参考。     

集装箱起重机地震响应的磁流变控制

为提高岸边集装箱起重机的抗震性能,提出了一种新型翘翘梁式磁流变减震装置,通过改变磁流变阻尼器的出力状态,实现对岸桥地震响应的控制。建立岸桥水平地震6自由度耦合动力学模型用于结构的减震分析,分析结果表明,该减震方法控制效果明显。     

热辐射影响下磁流变阻尼器温升建模及试验

为提高磁流变阻尼器在海洋工程复杂环境下动力学性能,研究太阳热辐射对磁流变阻尼器表面温升影响。分析阻尼器的温升原理,结合磁场有限元仿真建立磁流变阻尼器内部做功与外部热辐射混合作用的表面温升模型,采用四阶Runge-Kutta方法求解方程;搭建以电阻式热电偶测量表面温度的阻尼动力学试验平台,并对影响温升的主要参数进行相关性分析。研究表明,所建温升模型和方法可用于预测阻尼器表面热辐射影响下实际温升状态;当表面温度60℃-85℃时,阻尼力衰减达10%-12%,3000s时间太阳热辐射导致温度升幅2.7%。长时间热辐射将对阻尼器减振性能产生较大影响,增大阻尼器缸筒有效面积和相对空气流速可降低表面温升。     

MR阻尼器瞬态温度场的多场耦合仿真及试验

为了考察MR阻尼器工作时的温度特征,对其瞬态温度场进行了多场耦合仿真与试验。基于MR阻尼器工作过程的能量转化,计算热学参数,建立非稳态多场耦合仿真模型。用FLUENT软件求解MR阻尼器瞬态温度场,用温度传感器监测MR阻尼器外壁温升,对比分析仿真与试验结果,并讨论综合散热系数的影响。研究表明,MR阻尼器瞬态温度场呈现以活塞为中心向两端盖递减的梯度分布,5 000 s后逐渐趋于稳定;仿真与实测数据高度拟合,偏差小于6%;综合散热系数主要影响1 000 s后的温度变化,从7.06提高到30.11时,阻尼器最终温度下降24.35%。研究结果可为MR阻尼器结构参数优化与散热系统设计提供参考。     

磁性颗粒沉淀对磁流变阻尼器动力性能影响研究

磁性颗粒沉淀影响了磁流变阻尼器的动力性能及稳定性.在颗粒沉淀机理与阻尼器力学模型分析基础上,以MTS810测试系统的加载激励信号,对剪切阀式磁流变阻尼器进行阻尼力、耗能、时间响应、激振-阻尼力响应性的动力性能试验,比较了在不同励磁电流下,颗粒沉淀、半沉淀、均匀三种不同状态的力学影响.试验结果表明,颗粒沉淀对磁流变阻尼器工作稳定性、阻尼力响应性及减振效果产生较大影响,并为阻尼器结构参数优化及工程实际应用提供有效参考价值.     

新型分布式振动阻尼器的理论和实验研究

研究了分布式振动阻尼器，在理论分析的基础上，对其宽带阻尼放大作用进行了理论计算和多方案的实验验证，理论计算和模型试验的结果进一步服分布式振动阻尼器相对于传统的集中式阻尼器而言，能大大增加振动能量的耗散，具有进一步减振的优点。