国产粘性阻尼器的实索减振试验研究

在拉索上附加耗能减振阻尼器是斜拉索振动控制的主要手段之一,而拉索在附加非线性粘性阻尼器后的阻尼特性尚未见试验研究报道。本文对一种国产非线性粘性阻尼器进行了实索减振试验。在工厂内张拉一根长215.58 m的拉索,利用人工激振拉索至一定振幅后测得的振动衰减的位移时程曲线,计算了空索及拉索—阻尼器系统前三阶模态的对数衰减率值;同时也测量了阻尼器工作时的阻尼力。试验结果表明,空索的内阻尼值很小,可忽略不计;而拉索—阻尼器系统的对数衰减率值则与振幅相关。试验测得拉索—阻尼器系统的前三阶模态的对数衰减率均值达到了0.04,可以有效地抑制拉索的振动。将实测对数衰减率平均值与理论计算对数衰减率最大值比较,得到拉索减振设计时可采用的阻尼器效率系数。     

强震下饱和软粘土残余变形理论与试验研究

通过对杭州饱和软粘土进行双向激振循环三轴试验研究了强震作用下饱和软粘土的变形特性.重点分析了循环应力比、径向循环应力比与初始剪应力等因素对双向激振下饱和软粘土残余应变与软化指数之间关系的影响.通过引入综合影响参数对试验数据进行归一化,建立了双向激振下饱和软粘土残余应变模型.通过将该模型引入到修正的Iwan模型中对双向激振下饱和软粘土的应力-应变关系进行了描述,得到了与实测值比较吻合的结果,证明了所提残余应变模型的合理性.     

考虑斜拉索刚度、垂度、阻尼的非线性运动方程研究

随着斜拉桥跨径的快速增长,斜拉索的长度也大大增加,斜拉索是斜拉桥的主要受力构件,其在外荷载作用下经常引发大幅振动,这样就降低了斜拉索的寿命或造成拉索的破坏,因此研究斜拉索的非线性运动方程对解决振动问题具有实际工程的意义。本文在考虑斜拉索非线性静平衡曲线、抗弯刚度、粘滞阻尼影响的斜拉索平面内非线性振动的基础上,建立了斜拉索非线性运动方程。采用Galerkin法解耦了斜拉索非线性运动方程,并运用Runge-Kutta法对其自由振动和周期强迫振动两种情形进行了求解,最后,通过对该索的理论计算数据与原型仿真数据的对比分析,可知上述非线性方程比传统的线性方程更精确。本文的研究为今后斜拉索的非线性分析及其振动控制奠定了一定的理论基础。     

拉索预应力空间网格结构的索张力计算及张拉全过程分析

实际工程中,对于拉索预应力空间网格结构的索张拉是一个需要反复调整的繁琐过程。对此,提出了一种针对多阶段多批次张拉施工全过程分析的计算方法,用以提高索张拉施工的效率。该法通过不断减小拉索实际张力与目标张力的差值来求解各索在张拉过程中应该产生的初始应变,最后只要利用计算结果并按照预定的顺序张拉,便可使所有索只经过一次张拉就能最终达到各自的目标张力值。对一个150 m跨度的拉索预应力球面巨型网格结构进行了计算,并利用计算结果,对结构的杆件内力和最大节点位移进行了张拉全过程跟踪分析。结果表明,在实际工程中采用上述方法进行计算与张拉是切实可行的,另外,在张拉过程中进行跟踪分析十分必要。     

新型自复位SMA耗能梁段的滞回性能

为有效控制强震后Y型偏心支撑钢框架结构的塑性残余变形,通过将Y型偏心支撑中耗能梁段的腹板更换为形状记忆金属(SMA)材料,提出了一种新型自复位SMA耗能梁段。使用ANSYS软件建立有限元模型分析得出,与传统耗能梁段相比,SMA耗能梁段具有旗帜型滞回曲线,承载力及延性无明显下降,可实现震后自复位功能。此外,还设计6组16个SMA耗能梁段试件,并进行了滞回性能分析。研究发现设计参数变化对SMA耗能梁段的自复位功能影响较小;腹板厚度及耗能梁段长度对SMA耗能梁段的承载力及初始刚度影响显著;翼缘厚度及宽度、翼缘材料及加劲肋间距对其承载力及初始刚度影响较小,但其后期承载力会出现一定程度的劣化。     

一种新型超弹性SMA-叠层橡胶复合隔震支座

提出了一种新型超弹性形状记忆合金(SMA)-叠层橡胶复合隔震支座,即在普通叠层橡胶垫四周呈交叉状对称布置了两组超弹性SMA丝(预应变SMA丝和未预应变SMA丝)。分析了复合支座的工作原理,建立了其力学模型。在假定SMA丝总用量恒定情况下,计算比较了未预应变SMA丝与预应变SMA丝的面积(数量)对复合支座滞回性能的影响,结果表明:预应变SMA丝可明显提高支座的耗能力和阻尼系数,未预应变SMA丝可赋予支座很好的大变形恢复能力,二者结合可改善叠层橡胶支座的力学性能。     

新型海洋平台三种抗振措施性能对比分析

海洋平台在海中经常受到海冰、地震等动荷载的作用,造成经济损失以及人员伤亡。以渤海JZ20-2导管架海洋平台为模型,分别在海洋平台加入支撑结构、斜撑结构以及钢管混凝土导管3种抗振措施,利用大型有限元软件ABAQUS模拟海冰、地震对海洋平台的作用进行动力时程分析,通过对海洋平台位移以及加速度反应对比分析,得出在冰荷载作用下,钢管混凝土导管控制海洋平台振动效果较好;在天津波作用下,斜撑结构减振效果最好,综合比较采用钢管混凝土导管是较好的抗振措施。     

k_0固结饱和黏土的动剪模量与阻尼比

通过k_0固结不排水动三轴试验,研究了初始有效平均应力、初始剪应力以及振动应力历史对k_0固结饱和黏土动剪模量和阻尼比的影响。结果表明,可以将振动累积应变作为反映振动应力历史影响的状态参数;将同一状态参数下的动剪模量表示为随动剪应变的变化关系可以反映初始剪应力对动剪模量和阻尼比的影响;依据不同状态参数对应的最大动剪模量确定规一化动剪模量随动剪应变的变化关系可以反映初始有效平均应力的影响。初始有效平均应力、初始剪应力以及振动应力历史对阻尼比随振动剪应变的变化关系影响较小,可以认为阻尼比随振动剪应变有唯一变化关系。因此,通过一个固结压力下的一组振动三轴试验,结合一个试样在不同振动累积应变与不同初始有效平均应力下的多级振动三轴试验,就可以建立反映初始有效平均应力、静偏应力与振动应力历史影响的k_0固结饱和粘土动剪模量与阻尼比变化关系。     

考虑前2阶模态组合的拉索非线性参数共振研究

针对水平拉索的非线性参数共振问题,首先将桥面简化为集中质量块,建立拉索在桥面谐波位移激励下的非线性微分方程,并考虑拉索前2阶模态组合的影响,进而推导索-桥耦合的无量纲非线性运动方程组,最后以实际斜拉桥工程的拉索为例,对拉索发生参数共振的响应进行数值模拟分析。研究表明:当桥面质量块无量纲固有频率Ω3与拉索1阶无量纲固有频率Ω1M之比为2∶1时,拉索的前2阶模态位移和质量块均出现"拍"振现象,且以第1阶模态为主振动模态;而当桥面质量块无量纲固有频率Ω3与拉索2阶无量纲固有频率Ω2M之比为2∶1时,仅有第2阶模态位移和质量块出现"拍"振现象,拉索以第2阶模态为主模态振动,此时第1阶模态位移未出现"拍"振现象;考虑前2阶模态组合时,当质量块的激励频率与系统的固有频率满足参数共振频比关系2∶1时,系统将发生大幅"拍"振现象,且第1阶主模态的位移响应要远大于第2阶主模态的位移响应。     

粉煤灰改良膨胀土的动强度试验研究

环境污染以及矿物资源的枯竭等因素强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发。粉煤灰改良作为地基的一种处理方法,越来越广泛地应用于公路路基的建设中。随着车辆速度的提高、车辆荷载的增加,动载对路基的影响引起人们的关注。本文以粉煤灰改良的膨胀土为研究对象,通过压实非饱和试件的动三轴试验,考察了粉煤灰掺入量确定的条件下,循环次数、动荷大小、围压等对土体动强度的影响。由试验结果绘出振次—轴向应变、动强度破坏振次关系曲线。结果表明:粉煤灰改良的非饱和膨胀土没有显著的屈服特征,可采用常规应变标准对应的振次作为破坏振次。     

基于现场测试的斜拉桥有限元模型修正

由于多年使用,桥的结构材料等都已经发生变化,因此在研究桥的当前工作状态时,必须依照现场测试结果,将初始模型修正为符合现阶段实际情况的有限元模型。本文以黄河胜利大桥为工程背景,根据设计资料建立了该桥初始有限元模型,用ANSYS通用软件开发了索力修正程序,该程序通过调整拉索的初始应变和附加质量块,使模型索力与设计索力之间误差在5%以内。计算发现,有限元模型中的施工顺序对成桥状态有着很大影响,应通过单元生死技术进行施工模拟。本文以各级加载工况下挠度、索力的变化情况作为控制目标,最终建立了能够反映加载工况下挠度变化、索力变化的黄河胜利大桥基准有限元模型,为今后监测桥的索力变化情况进而了解整座桥的工作状态奠定了基础。     

应用形状记忆合金-橡胶复合支座的结构隔震

对橡胶支座存在的问题进行了分析，介绍了SMA-橡胶复合支座的基本构造和工作原理，建立了设置不同支座的单自由度结构的运动方程。应用大型有限元软件ANSYS对分别设置固定支座、普通叠层橡胶支座和形状记忆合金（SMA）-橡胶复合支座这3种不同支承条件的结构进行了，单向地震作用下的隔震仿真模拟，及节点位移和加速度的时程分析。分析表明，SMA-橡胶复合支座和普通叠层橡胶支座都能有效地减小结构的位移和加速度反应，而SMA-橡胶复合支座比普通叠层橡胶支座能更有效地减小结构的绝对位移反应，防止因隔震层位移过大而导致支座失稳。     

MR阻尼器的简化参数模型及其应用

MR阻尼器应用于控制风振、地震等引起的随机振动时需用参数化表达式来描述MR阻尼器简化的力学模型 ,从而更好地揭示MR阻尼器的减振机理。本文采用偏最小二乘法误差估计、Chebyshev多项式拟合建立了MR阻尼器简化模型的参数化表达式 ,并应用于斜拉索振动控制中 ,为合理选择MR阻尼器提供了便捷、可靠的手段     

形状记忆合金在土木工程中的研究与应用进展

形状记忆合金作为一种集传感和驱动于一身的新型功能材料,引起了土木工程界的广泛关注,对它的研究也日益深入,但应用尚处于起步阶段。回顾了形状记忆合金的发展过程,简单介绍了形状记忆合金的基本特性和本构模型;根据形状记忆合金在结构控制中所起的作用,分类概述了它作为被动控制器和主动控制器的研究进展以及在实际工程中的应用,重点介绍了SMA智能混凝土的研究情况;指出了当前形状记忆合金在土木工程领域研究中存在的问题,以及未来的发展方向。     

磁流变阻尼器的桥梁振动控制

利用磁流变阻尼器对结构振动进行控制是一种非常有前途的新技术。将锚索和磁流变阻尼器结合起来，提出了一种新的桥梁振动控制形式，并给出了算例分析结果。分析表明：应用本方法可以对桥梁的振动进行有效的控制。     

苏通大桥结构健康状态评估技术研究与应用(1):拉索损伤识别

采用改进的RBF神经网络建立了苏通大桥拉索损伤识别方法。2个不同阶固有频率之比是仅与损伤位置有关的结构振动参数,据此定义了用于损伤定位的损伤特征指标,并用其来训练神经网络;提出了基于R2+准则与Jackknife校验的改进RBF算法,以有效地控制RBF网络的过拟合现象。算例结果表明,所提出的方法可以较好地对苏通大桥斜拉索进行损伤识别。     

基于结构多尺度分析的超大跨斜拉桥损伤定位方法研究

以苏通大桥斜拉桥的扁平钢箱梁结构为分析对象,采用子结构方法,将扁平钢箱梁结构的整体尺度动力特性和细节尺度构件损伤相互衔接,实现了超大跨斜拉桥的多尺度损伤分析。在此基础上,对模态曲率指标和模态应变能指标的损伤识别效果进行了对比分析。结果表明:采用子结构方法可以有效地实现钢箱梁局部构件损伤与整体结构响应的多尺度衔接,从而较真实地研究钢箱梁局部构件损伤对超大跨斜拉桥动力特性的影响;无噪声情况下,模态曲率指标能正确识别所有损伤工况,而模态应变能指标则对部分损伤工况的识别效果较差;模态应变能指标的抗噪声能力总体上优于模态曲率指标。     

基于CAN总线技术的智能火灾自动报警系统

介绍了以CAN总线技术为基础，以单片机为多机系统构成的通用智能火灾自动报警系统。CAN是一种快速的串行总线，它为传感器和传动机构之间提供了高效、可靠和经济的连接。CAN采用双绞线连接时，可以实现最多40个设备间的高达1Mbit／s的数据传输。本系统采用了先进的CAN总线技术，并利用诸多的智能特性为解决火灾自动报警系统存在的漏报和误报两大难题提供了新的方法和手段，提高了系统的可靠性和 准确性，并为工程设计施工提供了极大的方便。     

磁流变阻尼器结构控制策略研究进展

磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,简称MR阻尼器)是一种在振动控制领域中表现出巨大应用潜力的智能型驱动装置,它主要是根据输入电压(电流)的变化产生趋近于最优主动控制力的阻尼力。本文详细综述了MR阻尼器控制策略的研究现状,分析了各种控制策略的优缺点。探讨了如何充分发挥不同电压下的MR阻尼器耗能能力,指出神经网络和模糊逻辑等智能技术的应用是解决这一问题的有效途径。