E型钢阻尼支座的设计与减震性能分析

研究目的:本文介绍了E型钢阻尼支座的工作原理、设计方法、应用实例,并对其进行了有限元分析和试验室测试,验证其设计及其应用的可行性。另外对E型钢阻尼支座进行了实桥减震性能分析,分析其设计地震和罕遇地震下的相对位移和桥梁内力,验证其耗能效果。研究结论:本文对于E型钢阻尼支座的设计计算方法与有限元分析和试验室测试结果基本一致,说明该设计的正确性和可行性。实桥分析结果表明:(1)E型钢阻尼支座可有效减小简支梁桥的墩顶相对位移和墩底内力,满足抗震要求;(2)其滞回曲线饱满,说明E型钢阻尼支座的型钢耗能部件已经进入塑性阶段,且发挥了良好的耗能特性;(3)E型钢阻尼支座可有效减小桥梁的地震响应,从而保护桥梁结构避免在地震中破坏;(4)E型钢阻尼支座可推广应用于采用减隔震设计的铁路桥梁中。     

新型结构磁流变阻尼器的设计与实验

设计了一种新型结构的磁流变阻尼器,该阻尼器的励磁线圈置于阻尼缸筒的外部,具有线圈组件拆装方便,散热效果好,能够提高磁流变阻尼器的有效行程等优点。研制了该磁流变阻尼器的简易样机,实验验证了样机的阻尼特性。     

E型钢支座对铁路简支梁桥隔震效果研究

以某铁路不同墩高的8跨简支梁桥为例,基于大型有限元分析程序SAP2000,分别建立了各跨简支梁桥的未隔震模型及采用E型钢阻尼支座进行减隔震的计算模型。采用了七条实际地震波作为激励进行了动力时程响应计算并进行统计对比分析。分析结果表明,对于不同墩高的桥墩,E型钢阻尼支座的隔震效果随着桥墩高度的增大,墩底弯矩和墩底剪力的隔震率逐渐减小;采用相同参数的E型钢阻尼支座时,不同高度的桥墩隔震效果有明显差异,因此在工程设计中,针对不同高度的桥墩应采用不同参数的E型钢阻尼支座,以达到优化的减隔震效果。     

双弧型横向钢阻尼装置试验研究与应用分析

以商合杭客运专线颍上特大桥为工程背景,对双弧型横向钢阻尼装置的应用性能进行了试验研究.结果表明:双弧型横向钢阻尼装置具有较好的滞回特性,应用双弧型横向钢阻尼装置可以降低桥梁横桥向1阶频率,减小桥梁横向地震力,提高桥梁的抗震性能,但并未改变桥梁的振型特征.     

多重调谐质量阻尼器对简支箱型梁结构低频振动控制的仿真研究

为了研究MTMD(多重调谐质量阻尼器)对简支箱型梁低频振动的控制特性,首先通过对箱梁结构进行模态分析确定受控模态,利用经典扩展定点理论进行TMD(调谐质量阻尼器)的最优参数设计,并基于位移振幅最小化的原则,建立评价函数分别进行MTMD的最优参数设计;进而利用有限元分析软件ANSYS进行谐响应分析,研究了TMD的设置个数对减振效果的影响,并针对阻尼器的质量改变、刚度改变和阻尼改变进行了参数敏感性分析。研究结果显示:在附加质量相同的情况下,MTMD的制振效果随着设置阻尼器个数的增加而增强,但个数增至一定程度后,减振效果的提升不再明显;MTMD在质量、刚度参数发生偏移时的制振稳定性随TMD个数的增加而减弱,阻尼参数偏移时的制振稳定性随TMD个数的增加而增强。     

弹塑性钢阻尼元件在桥梁减震中的应用

介绍了弹塑性钢阻尼元件(阻尼器)的性能特点、作用及其在桥梁减震中的应用情况和减震效果,并列举了一些典型应用案例。为桥梁减震提供了一些有益的实现方法和思路。     

ε形钢阻尼器设计仿真分析及试验研究

ε形钢阻尼器是一种尺寸小、性能优越的金属阻尼器,可广泛应用于各种工程抗震结构中。首先对影响ε形钢阻尼器性能的因素进行分析,并应用工程力学推导出ε形钢的设计计算公式,可用来快速估算其性能;其次通过仿真分析验证计算公式;最后通过性能试验进行设计验证。本文所推导的公式可用来便捷地设计ε形钢阻尼器。     

磁流变阻尼器对建筑结构地震响应半主动控制分析

研究目的:地震时建筑结构的大幅震动已为世人关注。国外学者将磁流变(MR)阻尼器应用到土木结构震动控制上,效果较好。为扩大其在实际工程中的应用,进一步对磁流变阻尼器对建筑结构地震响应进行了理论分析和试验。研究方法:本文首先通过磁流变阻尼器的构件参数(如:活塞的有效长度、缸体的内径、活塞直径、流体的粘度系数等)、输入电流及阻尼器活塞相对于缸体简谐运动频率的改变,分析了各参数对阻尼特性的影响,这将为设计阻尼特性较好的磁流变阻尼器提供理论依据。然后采用了磁流变(MR)阻尼器的修正Bouc-Wen模型及剪切型最优控制(Clipped-Optimal Control)算法对建筑结构地震响应进行了半主动控制分析研究,并且与结构被动控制的效果进行了对比。研究结论:在EI-centro地震激励作用下,被动控制和半主动控制对结构地震响应的水平位移与速度产生了不同的控制效果;对结构的位移及速度的控制效果,MR半主动控制均明显地优于被动控制。     

刚构连续梁体系铁路矮塔斜拉桥的减震研究

以新型刚构连续梁体系铁路矮塔斜拉桥为实际工程背景,研究黏滞液体阻尼器对结构纵向抗震性能的影响。采用非线性时程反应分析方法,从结构的减震效果及便于阻尼器的局部连接构造设计角度出发,对非线性黏滞液体阻尼器的阻尼系数和阻尼指数进行参数敏感性分析,并探讨地震动加速度峰值及频谱特性对减震效果的影响。结果表明:合理选择黏滞阻尼器的力学参数,刚构连续梁体系铁路矮塔斜拉桥具有显著的减震效果,但减震效果受地震动的频谱特性影响较为敏感。     

和谐系列电力机车受电弓阻尼器失效分析与应对措施

阻尼器是受电弓在异常工况下紧急快速降弓的缓冲保护装置,其可靠的阻尼特性对受电弓安全运行尤为重要。文章介绍了和谐系列电力机车受电弓阻尼器的结构原理及阻尼特性失效故障模式,分析失效原因并制定相应解决措施。     

斜拉索-阻尼器系统的动力特性分析

斜拉桥拉索的大幅振动越来越引起人们的关注 ,目前减振的主要手段是安装阻尼器 .本文推导了由模态坐标表示的斜拉索 阻尼器系统运动方程 ,对拉索垂度、弯曲刚度、阻尼器位置和阻尼系数等因素对拉索 阻尼器系统的动力特性的影响进行了分析 ,所得结果对斜拉减振阻尼器优化设计具有一定指导意义 .     

基于粒子阻尼的高速动车组侧墙蒙皮减振研究

高速动车组高速运行时,振动、冲击及气动效应复杂,随着动车组速度的不断提升,侧墙结构振动问题越来越显著。为了解决高速动车组高速行驶时车体侧墙蒙皮的振动问题,提出一种基于粒子阻尼技术的高速动车组侧墙蒙皮设计方法,能够在列车高速行驶时提高它的减振特性。首先建立侧墙结构模型,基于侧墙结构的动力学特性,通过模态分析得到侧墙各阶固有频率及其对应的振型从而确定粒子阻尼器的最佳安装位置。然后对粒子阻尼器的外观和结构进行设计以符合安装要求,再基于离散元理论,通过前面模态分析得出的频率以及阻尼器安装位置建立侧墙结构粒子阻尼器的能量耗散模型,分析阻尼器粒子材质、粒子粒径和粒子填充率对侧墙系统耗能的影响,比较各种配置方案最终耗能值的大小,从而得出粒子阻尼器的最佳配置方案。通过动力学分析和离散元模拟发现,设计粒子材质为铁基粒子、粒径为2 mm,填充率为95%的粒子阻尼器耗能值最大,减振效果最好。最后搭建试验台进行验证。试验结果表明：侧墙结构敏感区域安装仿真所设计粒子阻尼器减振效果平均可达65%以上,各阶频率对应峰值降幅明显,证明了粒子阻尼在高铁侧墙中应用的有效性。研究成果为动车组侧墙蒙皮的减振降噪提供一种新的思...     

铁路连续梁桥横向减隔震支座参数研究

以某3跨铁路连续梁桥为例,运用有限元分析程序SAP2000,建立采用E型钢阻尼支座减隔震的全桥计算分析模型,进行3条人工地震波激励下的时程响应分析。将E型钢阻尼支座屈服力和屈服位移作为控制参数,在硬化比不变的情况下研究中墩和边墩的支座屈服力比和屈服位移对全桥横向减隔震效果的影响规律。分析结果表明:中墩和边墩E型钢阻尼支座的屈服力比对横向减隔震效果有较大的影响,屈服力比的取值与各桥墩支座反力接近时,各墩可得到比较接近的横向隔震率;支座的屈服位移对支座的剪切变形量有较大影响,可以在满足隔震率要求的前提下,通过控制支座的屈服位移控制梁体的横向位移。     

中低速磁浮交通车岔耦合振动研究

试验分析了中低速磁浮交通试验线车岔耦合振动特性。通过采用增加台车、沙袋、液体质量双调谐阻尼器等方式进行了多次对比测试。结果表明,采用台车和沙袋相结合的方式或采用液体质量双调谐阻尼器,都能有效地抑制车岔的耦合振动。为得到稳定的阻尼减振效果,在道岔主动梁上采用多组液体质量双调谐阻尼器作为工程化应用的吸能装置,成功解决了车岔耦合振动问题,为中低速磁浮交通的工程化应用和推广积累了经验。     

高烈度震区独塔斜拉桥减震优化设计

高烈度震区独塔斜拉桥在纵、横向地震作用下均需满足相应的抗震性能要求,以唐山市二环路上跨津山铁路独塔斜拉桥为例,该桥综合采用主塔处设置纵向粘滞阻尼器,辅助墩和边墩设置横向粘滞阻尼器的结构体系,分别抵御纵、横向地震。设计对阻尼系数和阻尼指数等进行了详细的参数分析;对合理横向抗震体系进行研究。研究表明:阻尼系数和阻尼指数应进行参数分析,并综合考虑梁端梁-墩相对位移、桥塔受力等合理选择。横向阻尼约束体系相对漂浮体系和固定体系更优。本桥减震设计体系合理,取得了很好的减震效果。     

粘弹性阻尼材料减振技术及其在桥梁中的应用

粘弹性阻尼材料作为一种高分子聚合物材料，同时具有粘性液体和弹性固体的性质，具有耗能减振作用。随着环境温度的升高和变形频率的减小，粘弹性阻尼材料的贮能剪切模量和损耗因子减小。应变幅值的变化对粘弹性阻尼材料的力学性能无显著影响。当应变幅值较小时，加载循环次数对粘弹性材料动力特性的影响较小。阐述了许多学者对粘弹性阻尼器的应力-应变关系提出的计算模型。粘弹性阻尼器通过改变桥梁结构的频率和阻尼比来达到减振目的。通过在上承式钢板梁上的工程实践应用，证明粘弹性阻尼材料能够有效地控制桥梁结构的振动。     

考虑地震动水力的跨海斜拉桥减震控制研究

处于深水环境的跨海斜拉桥,地震灾害会诱发显著的地震动水力作用于高桩承台群桩基础,导致结构地震响应发生改变。为探究考虑地震动水力对桥梁纵向减震控制效果的影响,以某主跨400 m的跨海斜拉桥为例,基于辐射波浪理论推导不同截面尺寸构件的地震动水力解析解,并将其通过节点质量附加于高桩承台群桩基础,建立考虑地震动水力的水-结构相互作用模型。在此基础上,在塔、梁连接处设置黏滞阻尼器建立桥梁纵向减震体系,采用OpenSees分别建立考虑和不考虑地震动水力的减震控制有限元模型,沿桥梁纵向输入地震波对比计算地震动水力对黏滞阻尼器减震效果的影响。结果表明：地震动水力对结构基频影响甚微,但会显著降低后续高阶的自振频率,其对斜拉桥桥梁结构自振特性的影响不容忽略;地震动水力会显著增大结构动力响应,忽略地震动水力将高估黏滞阻尼器对斜拉桥主梁纵向位移的控制能力;考虑地震动水力后,更加凸显阻尼常数C对桥梁减震控制效果的影响起主导地位,据此提出“先定阻尼常数C,后选阻尼指数α”的阻尼器参数选取原则。依据该原则,推荐阻尼常数C宜控制在4 000～6 000 kN·(m/s)-α,阻尼指数α宜控制在0.5～0.7范围内。其...     

电力机车牵引绕组阻尼电路参数匹配对设备安全的影响

根据整流桥换流工作原理,研究了绕组阻尼电路的工作特点,给出阻尼电容电流及电阻功耗的计算方法,通过计算分析找出阻尼器件大量损坏的原因;分析了阻尼电容放电电流对晶闸管的危害性;进一步探讨机车操作过电压特点,推荐能兼顾操作过电压、满足阻尼器件和整流装置安全工作的阻尼电路参数。     

双弧形钢设计参数对横向钢阻尼装置阻尼性能的影响

对主要应用于斜拉桥的横向钢阻尼装置的阻尼性能进行了仿真分析,研究了双弧形钢的高度、通孔间距、有效宽度,T形段高度和有效宽度与装置阻尼性能之间的关系。结果表明:当横向钢阻尼装置的横向地震位移较大时,可设计高度较高、有效宽度较小的双弧形钢,T形段有效宽度与双弧形钢有效宽度的最优比值为2.0,宜采用非同心圆设计;采用同心圆设计时双弧形钢通孔间距与其高度的比值约为0.5。当装置横向水平反力较大时,双弧形钢可设置较大的通孔间距和有效宽度,而其高度不宜过高。减小双弧形钢的高度,增大其有效宽度,有利于装置得到较大的竖向拉拔力。为了提高横向钢阻尼装置的阻尼耗能能力并减小装置的横向后屈曲刚度比,双弧形钢的高度宜较小,通孔间距宜较大,而其有效宽度应适当增大。     

大跨度斜拉桥非线性粘滞阻尼器参数研究

为研究地震作用下非线性粘滞阻尼器参数的不同选取对漂浮式大跨度斜拉桥纵向限位性能的影响。通过非线性动力时程分析法对某大跨度斜拉桥中非线性粘滞阻尼器的阻尼系数C和阻尼指数ξ进行参数敏感性分析,与该桥在未设置粘滞阻尼器状态下的地震响应进行比较分析和安全评价。提出选取阻尼系数C和阻尼指数ξ的控制方法和公式。结果表明:斜拉桥纵桥向设置粘滞阻尼器后,通过调节粘滞阻尼器的参数能有效降低结构在地震作用下关键部位的相对位移;非线性粘滞阻尼器在限制主梁纵向位移时对跨中竖向位移有放大作用;合理的阻尼参数对提高地震作用下斜拉桥安全性有重要影响。