大跨斜拉桥黏滞阻尼器减震效果分析

以一座主跨360 m的双塔斜拉桥为例,采用有限元分析软件建立全桥三维离散有限元模型,在地震作用下,比较了全桥设置黏滞阻尼器和不设置阻尼器两种情况下的纵向梁体位移与桥塔受力状况。计算分析结果表明:通过设置纵向黏滞阻尼器,可大幅降低桥塔底部纵向弯矩,同时地震作用下的梁体纵向位移也大幅度降低,黏滞阻尼器对斜拉桥桥塔抗震性能提升明显,建议在每个桥塔上设置黏滞阻尼器以提高结构的抗震性能。     

约束体系对大跨度斜拉桥抗震性能的影响研究

文章采用非线性时程分析方法研究了地震作用下弹性约束体系和黏滞阻尼器体系对斜拉桥桥墩内力和塔顶位移的影响。结果表明,弹性约束体系和黏滞阻尼器体系均能有效地降低结构位移,但弹性约束体系墩底剪力和弯矩有所增大,设计时应予以注意。     

基于摩擦摆支座的连续梁桥减隔震设计参数分析

依托新津河大桥抗震设计工程实例,阐述了减震和隔震的设计过程。在设计过程中,先后提出了盆式支座+摩擦摆支座方案和盆式支座+摩擦摆支座+黏滞阻尼方案,并用Midas Civil分别对两种方案进行了非线性时程分析,分析表明:对于中小跨度多跨连续梁桥,摩擦摆减隔震可以有效降低下部结构的地震内力响应,使得桥梁的主要构件在大震作用下仍保持弹性。然而,隔震桥梁在地震作用下支座位移往往较大,因此在隔震设计中增加了黏滞阻尼器,并选择了恰当的设计参数,计算表明使用黏滞阻尼器支座后位移响应降低明显。综合计算结果表明:摩擦摆支座配合使用黏滞阻尼器,能够达到较为理想的减震、隔震效果。     

某三跨斜拉桥纵向设置液体黏滞阻尼器阻尼系数优化

以某跨海大桥为例,采用有限元软件MIDAS建立三维空间有限元模型,考虑桩-土效应,研究在地震荷载作用下,阻尼器的阻尼比与阻尼指数之间的关系。根据能量等效原理,推导出非 线性阻尼器最优阻尼系数,提出一种阻尼器参数优化的新方法。研究发现：当桥梁设置线性黏滞阻尼器时,体系的最优阻尼比近似等于0.5,与不设置黏滞阻尼器且阻尼比为0.05 时的耗能能力近似相等;当阻尼器为非线性时,随着阻尼指数的增大,最优阻尼系数逐渐减小,结构位移逐渐增大;非线性阻尼器的减震效果优于线性阻尼器。这种阻尼器参数优化的新方法不仅可以大大减少计算时间,而且可以直接得到最优阻尼系数和最优阻尼比。     

悬索桥线性液体黏滞阻尼器阻尼系数优化

将悬索桥加劲梁纵向运动简化为若干相互独立的单自由度振动系统,采用随机振动理论,利用将地震激励简化为平稳白噪声激励的方法推导了加劲梁纵向运动绝对加速度均方的解析表达式.利用导数求极值的原理,求出了加劲梁纵向运动绝对加速度均方的最小值及其对应的系统最优阻尼比,得到了悬索桥线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数的解析表达式,并以某悬索桥为例,采用动力时程法进行了参数敏感性分析,验证了解析表达式的有效性.分析结果表明:悬索桥线性液体黏滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比0.5,其对应的最优阻尼系数使阻尼器的减震效率达到最大值;当阻尼比为0.3时,阻尼器的减震效率达到最优阻尼比的90％;当阻尼比在0.4～0.6之间时,阻尼器的减震效率基本保持在最优阻尼比的99％.综合考虑地震动强度、阻尼器冲程及造价等因素,线性液体黏滞阻尼器的最优阻尼系数可在阻尼比为0.4～0.6对应的范围内适当调整.     

基于随机振动的液体黏滞阻尼器参数优化

为克服参数敏感性分析方法在研究液体黏滞阻尼器最优阻尼参数时计算工作量大、分析效率低的缺点,利用随机振动理论推导了桥梁上部结构振动系统的理论最优阻尼比,得到了线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数的解析表达式.采用能量等效原理,进一步推导了非线性液体粘滞阻尼器的最优阻尼系数的解析表达式.以某连续梁桥为例,采用动力时程法分析了参数的敏感性.分析结果表明:桥梁用线性液体粘滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比0.5,其对应的阻尼系数可以使阻尼器的减震效率达到最大值.与线性阻尼器相比,非线性阻尼器的最优阻尼系数和最优阻尼力分别降低了55%~67%及16%~22%.      

磁流变阻尼器拉索减振系统的参数优化研究

运用MTS—810疲劳试验机对永磁调节式磁流变阻尼器进行了力学性能试验,得到了磁流变阻尼器的力与位移及速度滞回曲线;根据拉索阻尼器的优化设计理论,计算了实际拉索所需的档位大小;计算了阻尼器的最低安装高度。结果表明,安装磁流变阻尼器后满足拉索减振要求。     

水压与外力共同作用下的岩石蠕变模型

为了更好地描述岩石蠕变的全过程以及在水压与外力共同作用下的岩石蠕变规律,对描述岩石蠕变特性的Burgers模型进行了修正.把非线形黏滞阻尼器与塑性元件并联,然后串联在Burgers模型中,从而得到修正的Burgers模型.通过分析和推导,建立了水压与外力共同作用下岩石蠕变全过程的本构方程,并给出了求解模型参数的方法.     

磁流变半主动座椅悬架建模及振动特性分析

磁流变阻尼器力学模型及控制电流逆模型对半主动控制系统的控制精度具有重要影响.采用正弦及余弦型魔术公式，基于骨架曲线与滞回分离的建模方法，建立改进的磁流变阻尼器动态阻尼力模型；采用基于Sobol序列的差分-禁忌混合优化算法对阻尼力模型进行参数识别，构建包含激励特性及控制电流参数的通用数学模型；在试验测试及正向模型基础上，利用自适应神经模糊系统建立阻尼器控制电流逆模型.研究结果表明：本文建立的正逆模型均能够有效表征磁流变阻尼器的非线性行为及滞回特性；改进魔术公式模型在不同激励特性及电流工况下的平均百分比误差在3.4%附近变化；逆向动力学模型计算的控制电流误差均方根值为0.086 9～0.1171 A；经过控制电流逆模型与阻尼器正向模型串联模型计算的预测阻尼力误差均方根值为阻尼器最大阻尼力的5.6%；通过试验测试与仿真结果对比，验证了本文提出的阻尼器数学模型具有较好的精度和适用性，能够改善座椅悬架系统振动传递特性.     

大跨空间网架结构铅挤压阻尼器减振控制分析

为了研究铅挤压阻尼器减振系统对大跨空间网架结构的减振控制效果,对铅挤压阻尼器的滞回耗能特性进行了试验研究与分析,结果说明铅挤压阻尼器性能稳定,是一种优秀的耗能减振装置.使用有限元软件LS-DYNA建立大跨空间网架结构的计算模型,分别对铅挤压阻尼器在网架结构中不同布置位置下的各种工况进行了减震效果对比分析,得到了铅挤压阻尼器在大跨空间网架中布置的合理位置.同时在铅挤压阻尼器合理布置位置的条件下,研究了铅挤压阻尼器减振系统对大跨空间网架倒塌极限荷载的影响.结果表明:铅挤压阻尼器减振系统能够有效降低大跨空间网架结构的地震响应;而且在合理布置阻尼器的情况下,减振系统更能够提升大跨空间网架结构的倒塌临界荷载.     

自锚式悬索桥纵向地震响应控制分析

以某双塔自锚式悬索桥为例,通过在桥塔与主梁之间设置液体黏滞阻尼器,把地震作用下桥梁纵向的位移和内力控制在一个合理的范围内。通过改变阻尼参数C和α,对此桥纵向的地震位移和内力的变化情况进行了规律总结。比较发现,当阻尼系数C越大或阻尼指数α越小时,此桥纵向的地震位移和内力反应就越小。其中C取3500左右,α取0．3时,塔底地震弯矩降幅达40％左右,主梁地震位移降幅达50％左右。     

基于磁流变阻尼器的铁道车辆模糊半主动控制

研究了基于磁流变阻尼器的铁道车辆半主动悬挂系统的控制方法,建立了50自由度的车辆多体动力学模型和磁流变阻尼器的Spencer模型。运用模糊控制方法设计了基于车体加速度和速度反馈的模糊控制器,利用电压控制函数和滞回特性分离法建立了磁流变阻尼器的逆模型,用于预测控制电流。采用数值仿真方法研究了基于磁流变阻尼器的模糊半主动悬挂系统的特性,分析了装用半主动悬挂系统车辆的动力学性能。仿真结果表明：采用基于逆模型的模糊控制方法,阻尼器实际阻尼力能有效跟踪控制系统的期望阻尼力。相对于被动悬挂,基于磁流变阻尼器的模糊半主动悬挂系统能够有效地减小车体1～10 Hz范围内的振动,改善车辆的运行平稳性。当车辆运行速度为250 km·h-1时,振动加速度减小53．3％。当车辆运行速度为100～300 km·h-1时,车辆运行平稳性指标改善率为6％～9％。     

基于混凝土细观结构的徐变逐步分析

分析了已有的混凝土徐变计算方法,提出了一种新的徐变计算方法,该方法分离了以骨料为主的弹性和以砂浆基质为主的滞弹性;采用了Kelvin链来模拟黏弹性并表现了混凝土的老化作用和滞后效应的时间;引入滞后效应时间比例因子考虑时间对混凝土滞后效应的响应速度。实例分析结果表明:混凝土结构变化过程受其滞弹性影响较大而最终状态几乎不受影响,时间比例因子在结构卸载或反复荷载的作用下对混凝土材料的特性影响明显。     

阻尼器参数的选取对斜拉桥抗震性能的影响

基于流体粘滞阻尼器自身的力学特性,分析了设置流体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震效果,着重分析了阻尼器参数对减震效果的影响。结果表明,流体粘滞阻尼器能显著地减小梁端纵向位移及主塔塔底弯矩,减震效果取决于阻尼器参数的选取。     

基于混凝土细观结构的徐变逐步分析

分析了已有的混凝土徐变计算方法,提出了一种新的徐变计算方法,该方法分离了以骨料为主的弹性和以砂浆基质为主的滞弹性;采用了Kelvin链来模拟黏弹性并表现了混凝土的老化作用和滞后效应的时间;引入滞后效应时间比例因子考虑时间对混凝土滞后效应的响应速度。实例分析结果表明:混凝土结构变化过程受其滞弹性影响较大而最终状态几乎不受影响,时间比例因子在结构卸载或反复荷载的作用下对混凝土材料的特性影响明显。     

磁流变阻尼器减振性能的试验研究

在对磁流变阻尼器的结构特点和材料选择原则分析的基础上,设计制作了磁流变阻尼器,计算了阻尼器的磁通量等参数.制定了试验方案.采用磁流变阻尼器作为被动控制器件,以拉索为试验对象,进行了磁流变阻尼器在人工激振下的试验和简谐激振下的试验,给出了试验结果.并探讨了阻尼器在不同电流输入时的减振效果,研究了不同索力和不同电流输入时磁流变阻尼器对拉索模态频率的影响.     

内置磁流变阀对磁流变阻尼器动力性能的影响

为提高阻尼器在结构尺寸受限时的输出阻尼力，以磁流变阻尼器为对象，研究了内置磁流变阀结构对磁流变阻尼器动力性能的影响；通过改进传统磁流变阻尼器活塞头结构，将磁流变阀内置于阻尼器内，设计了一种内置阀式磁流变阻尼器，阐述了内置阀式磁流变阻尼器的结构与工作原理；对阻尼器的磁路进行了简化，并利用磁路欧姆定律对其进行了磁路分析；根据磁流变阻尼器的工作模式，建立了内置阀式磁流变阻尼器的阻尼力数学模型；利用有限元软件ANSYS对阻尼器的电磁特性进行了仿真分析，得出了不同电流下液流通道内磁感应强度的分布情况；结合阻尼力数学模型，利用MATLAB软件对阻尼器的动力性能进行了仿真分析；为验证阻尼器设计的合理性，搭建试验台对阻尼器的动力性能进行了测试分析，并将试验与仿真结果进行对比。研究结果表明:仿真与试验结果具有较好的一致性；不同外界激励与速度变化对输出阻尼力影响较小，内置阀式磁流变阻尼器能在不同工况下输出稳定的阻尼力；输出阻尼力与阻尼可调系数近乎线性随励磁电流增长；当电流为1.2 A时，输出阻尼力高达7.521 kN，阻尼可调系数可达9.7。可见，内置磁流变阀结构可在受限体积下有效延长阻尼通道长度，使磁流变阻尼器输出较高的阻尼力，且具备较宽的阻尼可调范围。      

粘滞阻尼器在连续梁桥抗震设计中的应用

为研究粘滞阻尼器在大跨连续梁桥中的抗震性能,结合工程实例建立Midas有限元分析模型,采用非线性动力时程分析方法,比较多种粘滞阻尼器的布置方案,并对粘滞阻尼器进行参数敏感性分析.结果表明,增设粘滞阻尼器能显著改善固定墩在地震力作用下的受力性能,使各墩间的受力更趋均衡,粘滞阻尼器参数C,ξ的变化对结构抗震性能影响较为明显...     

基于含冰量的冻结砂土-混凝土接触面蠕变特性

保证高含冰量冻土区桩基础的长期稳定性是多年冻土区桥梁桩基础安全服役中的关键问题,为研究含冰量对冻土-混凝土接触面蠕变特性的影响,采用自行研制的大型蠕变剪切仪,在-2℃条件下开展含冰量为6%、12%、16%、23%、36%、60%、80%的冻结砂土与混凝土接触面蠕变试验.试验结果表明：在恒定的剪应力作用下,除含冰量为6%试样出现加速蠕变外,其他试样仅出现衰减蠕变及稳定蠕变2个阶段;随含冰量的增大,试样黏性变形占比增大,含冰量为80%试样的黏性变形超过总变形量的80%;稳定蠕变速率受到干密度及含冰量的综合影响,含冰量为16%时稳定蠕变速率最小;Burgers黏弹性模型能较好地模拟高含冰量冻结砂土-混凝土接触面蠕变曲线;随着含冰量的增大,初始剪切模量和稳定蠕变阶段黏滞系数先增大后减小,初始蠕变阶段的渐进剪切模量呈幂函数减小,初始蠕变阶段黏滞系数呈幂函数增大.     

粘阻尼弹簧阻尼器特性的试验研究

介绍了粘阻尼弹簧阻尼器特性的试验研究．对阻尼器不同孔径进行了对比试验，试验结果表明：随着活塞孔径的增大，阻尼器的损耗因子和阻尼比减小，共振频率增加．阻尼器安装框架的固有频率尽可能高，以减少其对系统的影响．粘阻尼弹簧阻尼器性能的试验结果为提高减振性能提供了依据和验证．