LRB-DSB三维隔震系统的隔震效果分析

为研究叠层橡胶支座-碟形弹簧支座（LRB-DSB）串联组合式三维隔震系统的隔震效果,对LRB-DSB三维隔震系统之构成、原理和设计理论进行综合分析;结合算例,运用整体结构法对基于LRB-DSB的三维隔震结构、基于LRB的水平隔震结构和非隔震结构的动力特性及其在三维地震激励下的动力响应进行对比. 结果表明:LRB-DSB三维隔震系统的竖向刚度较LRB水平隔震系统适当降低,基于LRB-DSB的三维隔震结构的竖向自振周期可较基于LRB的水平隔震结构和非隔震结构延长1.2倍;基于LRB-DSB的三维隔震结构在水平向和竖向均能起到良好的隔震效果,弥补了基于LRB的隔震结构仅能起到水平隔震效能的不足.      

粘弹性阻尼器隔震结构的振动控制研究

对设置粘弹性阻尼且基础隔震结构的混合振动控制问题进行了研究.采用开尔文模型模拟粘弹性阻尼器所产生的非线性力,推导出混合控制的运动微分方程,结合线性二次型最优控制理论（LQR）,用MATLAB编制相应的动态仿真程序进行动态仿真.研究结果表明：设置粘弹性阻尼器隔震结构采用混合控制是有效的,结构的隔震层相对位移和顶层位移反应大大降低.     

组合隔震结构振动随机最优控制

提出了一种新的结构体系——组合隔震结构体系，并推导了振动及控制方程．假定地震动输入为白噪声，运用随机最优控制原理，分析了组合隔震结构振动的控制性能以及隔震度、阻尼和场地等参数的影响．研究结果表明：通过优化控制参数，组合隔震结构振动控制体系能对结构地震响应进行有效控制。     

基于土-结构相互作用的隔震连续梁桥的地震响应

以典型三跨隔震连续梁桥为工程背景,采用Bouc-Wen滞回恢复力模型,模拟LRB（lead rubber bearings）的力-位移非线性特性,建立了考虑土-结构相互作用的多质点系集中质量有限元计算模型,编制了运用Wilson-θ逐步积分法求解增量形式的土-结构体系非线性运动方程的时程分析程序.利用程序并结合算例分别对考虑土-结构相互作用与按照墩底固结假设的两种桥梁模型进行了隔震前后的时程对比分析.结果表明：在Ⅰ、Ⅱ类场地土上,考虑土-结构相互作用与按照墩底固结假设相比,前者得到的地震响应峰值较大,但峰值相差不大.Ⅲ类场地上,前者的地震响应峰值比后者大得多,不能忽略土-结构相互作用的影响;在同一场地类型下,隔震率对是否考虑土-结构相互作用并不敏感,但Ⅰ、Ⅱ类场地上的隔震效果要明显优于Ⅲ类场地.     

桥梁设计中隔震设计研究

针对桥梁结构隔震设计技术,首先概述了桥梁隔震技术原理以及隔震设计的必要性,进而详细论述了在桥梁工程设计中经常运用的铅芯隔震橡胶支座与摩擦摆球型支座隔震应用技术,可以为桥梁工程隔震设计工作的实施开展提供合理的参考。     

高位隔震连体结构地震反应分析

以高层大跨钢连廊式连体结构为研究对象,采用时程分析法计算当塔楼与连接体之间在高位分别采用铰接、隔震支座连接时连接体与塔楼的地震响应,并进行对比分析;同时,通过FFT变换,进一步对隔震结构减震效果在频域内进行分析.结果表明:当连体结构塔楼固有频率与隔震装置的固有频率比大于1.4时,连接体就开始产生隔震效果,且随着频率比的增大,隔震效果越好;输入地震波的频谱成分对隔震效果也有一定的影响,但并不影响隔震效果与频率比之间的变化关系.当连廊质量近似等于塔楼单层质量时,采用隔震支座连接时的塔楼加速度,位移及基底剪力与铰接时基本一致.     

基础隔震结构考虑摆动的地震响应分析

上部结构层间刚度相对较小、垂直荷载也较大的多层框架结构,其所采用的多层橡胶垫的橡胶总厚度较大,可能产生明显的竖向变形,因而导致结构摆动.对基础隔震体系进行了平摆动结构模型分析,推导了在地震作用下结构平摆动的运动方程,采用Matlab编程进行计算机仿真分析.研究结果表明,结构考虑摆动时顶层位移反应与不考虑摆动时相差较大;结构底板转动刚度和隔震层阻尼对基础隔震结构地震响应有明显影响.     

考虑电流振铃特性的悬浮电磁铁等效电路模型

电磁悬浮型（electromagnetic suspension,EMS）磁浮列车通过悬浮斩波器调节悬浮电磁铁电流,进而控制悬浮力,使车体稳定悬浮. 悬浮斩波器驱动悬浮电磁铁过程中所产生的电流振铃会增加开关损耗,造成电磁干扰（electromagnetic interference,EMI）,甚至影响悬浮控制效果. 研究悬浮电磁铁电流振铃的产生机理,能为其抑制措施的设计予以指导. 为此,提出了一种考虑电流振铃特性的悬浮电磁铁等效电路模型. 首先,用策动点函数法推导了悬浮电磁铁导抗函数的一般形式,并结合悬浮电磁铁电流的单位阶跃响应特性确定了其导抗函数的最简表达式以及对应的等效电路模型;接着,用判别式法和仿真法分析了不同电路参数对电流振铃特性的影响;最后,比较了同一悬浮电磁铁电流振铃的仿真和实验波形. 结果表明:在所给参数条件下,实验所得悬浮电磁铁电流纹波幅值、振铃峰峰值和振铃频率分别比仿真结果小9.7%、20%和11%;此外,仿真的电流振铃衰减时间约为1 μs,与实验结果接近;仿真和实验所得悬浮电磁铁电流振铃的幅值、频率和衰减特性均能较好吻合,证明了所提电路模型的正确性.      

隔震曲线梁桥的地震响应

根据隔震曲线梁桥的特点,利用两个正交的非线性水平弹簧单元来模拟铅芯橡胶支座的双向非线性特性,基于大型有限元分析软件SAP2000,选取强震记录作为地震输入,考虑了曲线梁桥自身特性的影响,建立了隔震与无隔震曲线梁桥的空间有限元模型,并进行了双向地震动作用下的地震响应分析.结果表明：铅芯橡胶支座不仅可以有效地降低曲线梁桥的地震响应,还有助于减少曲率半径对曲线梁桥地震响应的影响.为曲线梁桥减隔震设计的深入和桥梁结构抗震安全性的提高提供了依据和参考.     

减隔震技术在桥梁结构设计中的应用

桥梁工程是交通运输中的枢纽工程,其本身结构的抗震性能对整个交通运输会产生较大的影响。传统桥梁结构抗震对本身结构构件存在较大损耗,桥梁整体结构的使用安全及使用寿命存在较大影响。而减隔震技术通过在桥梁结构中加入减隔震装置能够极大减少地震条件下桥梁结构构件的损耗,对提高桥梁整体抗震性能及使用寿命具有重要意义。对桥梁结构的震害及原因、设计原则进行了分析,并讨论了减隔震技术在桥梁结构设计过程中的具体应用。     

基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制策略

针对采用传统线性滑模控制的电磁悬浮系统存在响应速度慢以及抗干扰能力差的问题，提出了一种基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制方法，该方法将自适应控制引入到终端滑模控制，结合滑模控制对扰动不敏感的优点，利用自适应控制对滑模趋近律系数进行在线自适应调节，改善悬浮系统的动态性能. 首先，建立了电磁悬浮系统数学模型；然后，利用李雅普诺夫稳定理论证明了所设计控制器的稳定性；最后，进行了仿真和实验验证. 实验结果表明:自适应非奇异终端滑模对信号跟踪具有更快的响应速度和更小的稳态误差，对峰峰值为2 N的正弦或锯齿干扰力气隙波动可限定在0.2 mm以内，进行0.1 kg加减载实验时气隙波动为0.6 mm，各项性能均优于终端滑模和线性滑模.      

磁悬浮列车发展现状与展望

作为新型轨道交通技术的典型代表，磁悬浮交通具有无机械接触磨损、运行速度高、安全可靠、环境友好等优点，经过60年的发展，正逐渐走向成熟. 本文首先对国内外磁悬浮列车的发展历史作了简要回顾；然后，从结构原理、核心技术和应用场景等方面对永磁悬浮、电磁悬浮、电动悬浮和超导钉扎悬浮4大类磁悬浮交通系统进行了详细介绍，对其悬浮特点、悬浮间隙、磁力计算、驱动技术与技术成熟度等进行了阐述，并指出发展时速600公里级高速磁浮列车亟须解决的试验平台搭建、电机控制策略、紧急制动、线路维护、无线传能、无线通信、气动噪声、磁浮道岔等8个关键问题；最后，对超高速真空管道磁悬浮交通系统的研究进展以及需要研究的课题进行了探讨与展望.      

列车运行引起地铁车辆段与上盖建筑环境振动研究综述

为深化对地铁车辆段与上盖建筑环境振动影响因素的认识,从振源特点、控制标准、传播规律、预测方法及减振措施这5个方面系统回顾了工程实践和研究成果,并探讨了目前存在的问题与后续研究的方向。研究结果表明：现有地铁车辆段与上盖建筑环境振动评价与控制标准不统一,有必要在现行标准的基础上对车辆段进行合理分区,制定科学、统一、合理的标准;上盖建筑振动来源于与轨道不同距离的承重结构能量的叠加,振动量级取决于振动源强、土与建筑结构的耦合损耗以及上部转换结构的能量衰减;从合成振级上看,振动随楼层的变化并非单调增减;从分频振级上看,低频段振动在不同楼层体现出整体振动的特点,在峰值频率以上的高频段随楼层的增大呈衰减趋势;振源随机性、土与结构接触的不确定性、上盖建筑结构的振动传播特性等因素均对振动在建筑内的传播规律有较大影响,也是决定环境振动预测方法准确性的关键因素;应根据车辆段振源特点对其进行分区,对工程设计不同时期进行分段,进一步研究振动传递路径清晰且便于高效应用的上盖建筑振动预测方法;车辆段减振措施设计主要依赖振源处减振,传播路径隔振和敏感目标自身隔振技术的研究与应用明显不足,有必要研究传播路径永久性隔振措...     

高速磁浮悬浮架柔性特征对曲线通过性能的影响

为研究高速磁浮悬浮架小曲线通过动力学性能,考虑高速磁浮悬浮架柔性振动,建立悬浮架有限元模型,并计算其弹性模态,建立高速磁浮整车车辆动力学模型;应用同济大学磁浮试验线线路条件、试验速度曲线及拟合的轨道不平顺,分析了悬浮架柔性振动对悬浮、导向电磁铁间隙、电磁力的影响;同时,建立了刚性悬浮架动力学模型与之对比. 研究结果表明:R400小曲线通过时,电磁铁动力学性能受悬浮架柔性振动的影响较大,两种模型的导向力相差约12.5 kN,悬浮力相差约6.0 kN;通过试验仿真比较,考虑悬浮架柔性的计算结果更接近于实测结果;悬浮架垂向和横向振动的主频分别为10.4 Hz和13.2 Hz,分别与前后悬浮框相对点头、反相摇头模态频率相近;在研究控制参数优化、悬挂参数优化、运行稳定性等高速磁浮关键问题时应考虑悬浮架的柔性振动.      

可变磁路式永磁悬浮平台的起浮控制方法

磁悬浮技术应用于超洁净传送，可有效减少粉尘污染. 可变磁路式永磁悬浮平台具有低功耗、抗吸附的特性，可避免电磁悬浮传送平台温升大和混合磁悬浮平台安全性差的弊端. 为解决永磁悬浮平台起浮过程易发散的问题，提出并验证分散控制、集中控制和积分分离法3种起浮控制方法. 首先，分析可变磁路式永磁悬浮平台的磁力控制原理，建立系统动力学模型，并采用分散控制实现悬浮平台起浮；然后，针对起浮后平台倾斜的问题，提出了三自由度集中控制方法，其中平台的垂向控制为PD （proportional differential），侧倾与俯仰方向为PID（proportional integral differential ）；最后，应用积分分离法进行分段控制，以实现垂向的精确定位. 研究结果表明:集中控制方法实现了平台倾斜角的自纠偏，可有效解决分散控制下各磁极磁力特性差异引起的平台倾斜问题，调节时间为0.5 s；垂向采用积分分离方法后，平台垂向的稳态误差由0.23 mm可减小为0，调节时间为3.0 s.      

适用于遗产建筑的结构健康监测系统

遗产建筑具有极其宝贵的历史、文化、艺术和科学研究价值,结构安全是保证其价值存在的重要基础．结构健康监测系统目前广泛应用于土木工程的重大或复杂结构,以辅助对结构安全状况进行判断．文中分析了适用于遗产建筑的结构健康监测系统的构架、基本技术及国内外应用情况．通过在某藏式古建筑上的监测试验,验证了遗产建筑的结构健康监测系统,并对其在遗产建筑上应用的特殊性及存在的问题进行了讨论．     

电磁悬浮技术在汽车悬架系统中的应用

汽车悬架系统承受着路面传给汽车车轮的各个方向的力,同时担负着保证汽车行驶平顺性和操纵稳定性的重任,是汽车各总成中磨损较为严重的部分之一.本文借鉴电磁悬浮技术在磁悬浮列车上的成功应用,结合汽车悬架系统的基本结构,提出电磁式电控悬架的想法,并把传统的电控悬架的特点与之相比较.电磁式电控悬架在一定程度上减少了摩擦,增加行驶平顺性,简化悬架结构.     

基于电磁作动器的主动隔振系统研究

对单向电磁作动器和双向电磁作动器进行了研究,建立了基于电磁作动器的单自由度主动隔振系统动态模型,并给出系统的动力学方程。仿真结果表明,在状态反馈的控制策略下,基于双向电磁作动器的主动隔振系统比基于单向电磁作动器或被动隔振系统的隔振效果要好。     

滑差频率对磁浮车辆运行性能的影响

采用二维电磁场理论对直线电机气隙磁场的纵向分量和垂向分量进行求解, 得到了电机牵引力和法向力的解析表达式, 利用直线电机试验台对解析计算方法进行检验, 对比6~18 Hz恒滑差频率下牵引力和法向力随速度的变化; 建立了三悬浮架单节磁浮车辆动力学模型, 仿真对比了车体和悬浮架分别在1、3、5、8 kN冲击力下的振动响应; 计算了单节中低速磁浮车辆牵引特性, 分析了不同滑差频率对车辆牵引性能的影响; 综合考虑电机法向力对悬浮系统的影响和车辆的牵引需求, 提出了变滑差频率控制策略。研究结果表明: 电机牵引特性一般包括恒力区和恒功区, 恒力区初级电流最大值为390 A, 恒功区电压最大值为212 V, 恒力区牵引力变化较小, 恒功区牵引力衰减较快; 滑差频率越小, 电机起动牵引力和法向力越大, 恒力区越短, 反之亦然; 法向冲击力小于8 kN时车辆平稳性指标等级均达到优秀, 但为了减小悬浮系统的负担, 电机法向力应越小越好; 较低的滑差频率使车辆低速段牵引性能更强, 但采用较高的滑差频率有利于提高全速度范围的牵引性能; 在变滑差频率控制策略中起动滑差频率的选择综合考虑车辆的牵引性能和悬浮能力, 速度达到恒功转折点后滑差频率逐渐增大, 该策略使电机恒力区牵引力适中, 恒功区牵引力始终为电机所能发挥的最大值。      

基于混合式磁浮平台的解耦及控制分析

为了研究磁悬浮平台系统中存在的多自由度耦合问题,提出一种利用永磁体之间的被动受力来减少竖直方向上主动控制的设计思路,给出一种混合斥力式磁浮平台的结构设计,该磁悬浮结构的定子由永磁体和电磁线圈共同组成,由永磁体提供主要的悬浮力,电磁线圈提供水平方向的驱动力,以此减少负责主动悬浮的线圈数量,减小线圈功耗及产热. 基于磁荷模型推导出磁标量势满足的拉普拉斯方程,利用分离变量法求出磁标量势的解析表达式,并对浮子在整个磁场中的受力进行精确的计算;充分研究探讨了定子与动子永磁体之间被动悬浮力的稳定区域,简化忽略了竖直方向上力的解耦,建立被控对象的数学模型,并研制了以微控制单元为中心的数字集成控制器,通过试验研究了平台的悬浮性能. 研究结果表明:本文所提出的混合斥力式磁浮平台在悬浮高度23 mm水平范围 ± 4 mm内,能够实现稳定的水平运动,并且浮子在垂直方向的位移变化不超过0.2 mm.