随机激励下调谐惯质阻尼器对连续梁桥减震的参数优化及性能研究
发布时间：2020-12-07 21:06
调谐粘滞惯质阻尼器(TVMD)作为一种耗能装置,因能有效抑制桥梁结构的地震响应而成为了研究的热点。而地震动输入是一种随机过程,并具有非平稳特性;为便于分析通常在计算时将其简化为平稳随机过程。但非平稳随机激励将会对长周期桥梁结构的地震响应有明显影响。对此,本文对比研究平稳和非平稳随机激励下TVMD对连续梁桥减震的参数优化和减震性能。主要内容如下:(1)以单自由度的主结构为例,建立TVMD在随机地震动输入时的减震系统。采用广义模式搜索算法实现TVMD参数优化,通过与遍历搜索法的优化结果进行对比,确认了模式搜索算法实现TVMD参数优化的有效性;进而探讨分析了非平稳地震动参数对TVMD的优化参数和减震性能的影响。(2)建立连续梁桥双自由度简化模型,研究针对平稳和非平稳随机激励作用下TVMD对简化模型减震的参数优化、影响参数和减震性能。进而,建立连续梁桥多自由度精细模型,从顺桥向和横桥向两种减震分析的典型状况,实现了平稳和非平稳两种随机激励下TVMD的参数优化,阐明了随机激励作用下优化所得的TVMD的减震效果。(3)考虑结构的动力特性对TVMD的减震效果影响,建立多跨和不同墩高的具有长周期特性的...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
礴滚珠螺杆形式结构示意图
图１－４滚珠螺杆形式结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂａｌｌ?ｓｃｒｅｗ??这种形式的惯质最早由Ａｒａｋａｋｉ［２９］提出，是一种通过转动耗能的粘滞阻尼器。??如图１－５所示，阻尼器将滚珠螺杆装置中螺杆和螺帽分别与内步筒、外不筒相连，??在内外部筒之间注入粘性液体，增加装置的阻尼。Ｓａｔｉｏ［３Ｍ２］在此基础上做出了改??进，不仅增大了装置外筒的质量，还与大半径的飞轮相连。该装置通过增大飞轮的??半径和内外筒的质量，增大转动惯量进一步增加装置的惯性质量，理论上可以产生??成百上千倍的等效质量。这种装置可以视为由粘滞阻尼器和转动惯量装置并联，构??成的粘滞质量阻尼器（Ｖｉｓｃｏｕｓ?Ｍａｓｓ?Ｄａｍｐｅｒ，?ＶＭＤ）。Ｎａｋａｍｕｒａ１３３＾人在此基础上??提出了改进方案，研发了一种电磁惯性质量阻尼器，在内筒中加入一个电机，产生??可以操控的电磁阻尼力来取代粘滞液体运动产生的阻尼力，电磁阻尼力的大小可??以根据实际工程的要求进行便宜地调节，更好地控制阻尼装置的减震效果。??转筒
复杂模型结构的减震研究做准备。??２．１单自由度结构ＴＶＭＤ减震模型??安装ＴＶＭＤ阻尼器的单自由度主结构如图２－１所示，其中ｍ，、屹、ｃｓ分别为??主结构的质量、刚度和阻尼；￣分别为ＴＶＭＤ的质量、刚度和阻尼。??斯?丨?ｋ??匕…?阻尼器?—＂＂＂??／／／／／／／／／／〉／／／／＂／》／／／／／／／／／／／／〉／／／／／?ＴＶＭＤ??图２－１单自由度结构减震系统??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｅｉｓｍｉｃ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｙｓｔｅｍ?ｆｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｗｉｔｈ?ｓｉｎｇｌｅ?ｄｅｇｒｅｅ?ｏｆ?ｆｒｅｅｄｏｍ??２．１．１动力学方程??安装ＴＶＭＤ的单自由度主结构减震系统的动力学方程为??＋?ｃｓｘｓ?＋?ｋｓｘｓ?＋Ｆ?＝?－ｍｓｐ（ｔ）?（２－１）??Ｆ?＝?ｍｄｘｄ?＋?ｃｄｘｄ?＝?（ｘｓ?－ｘｄ）ｋｄ?（２－２）??在式（２－１）和（２－２）中，ｊｃｓ是主结构的位移；ｊｃｄ是阻尼器惯质元件两端相对位移；户⑴??是外激励加速度。??将式（２－１）和式（２－２）以矩阵形式表达为??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]九寨沟地震震害特点及对贵州防震减灾工作的启示[J]. 纪星星,罗祎浩,陈本金,郝靖,梁操. 四川地震. 2018(01)
[2]运城市震害预测项目对地震灾害防御的重要性[J]. 薛晓东,李奋勇. 山西建筑. 2017(30)
[3]液体质量双调谐阻尼器(TLMD)的设计方法研究[J]. 盛涛,金红亮,李京,孙超超. 振动与冲击. 2017(08)
[4]小型叠层橡胶支座的剪切性能试验研究[J]. 韩淼,张一捷,杜红凯. 工程抗震与加固改造. 2017(02)
[5]调谐黏滞质量阻尼器基于遗传算法的参数优化研究[J]. 李超,张瑞甫,赵志鹏,李俊卫,罗浩,翁大根. 结构工程师. 2016(04)
[6]超长联大跨连续梁桥摩擦摆支座隔震研究[J]. 夏修身,崔靓波,陈兴冲. 工程力学. 2015(S1)
[7]调谐液体阻尼器对高层结构抗震性能的影响分析[J]. 孔令仓,李立,王泽军,杨兴健. 建筑结构. 2015(10)
[8]大长细比隔震橡胶支座力学特性试验研究及分析[J]. 沈朝勇,崔杰,谭平,马玉宏,黄襄云,汪成. 地震工程与工程振动. 2014(03)
[9]桥梁高墩抗震研究现状及展望[J]. 宗周红,夏坚,徐绰然. 东南大学学报(自然科学版). 2013(02)
[10]内置挡板调谐液体阻尼器的减振性能研究[J]. 谭平,尹飞,黄东阳,周福霖. 广州大学学报(自然科学版). 2011(04)
博士论文
[1]非平稳地震激励下山区高墩桥梁随机响应计算理论及应用研究[D]. 贾宏宇.西南交通大学 2013
[2]高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥徐变变形对车—桥系统耦合振动的影响研究[D]. 罗浩.中南大学 2011
硕士论文
[1]惯质类调谐阻尼器对连续梁桥减震参数分析及性能研究[D]. 李建宁.北京交通大学 2017
[2]调谐惯质阻尼器的动力性能及对连续梁桥减震性能研究[D]. 向文腾.北京交通大学 2016
[3]地震动随机功率谱模型分析改进及其参数值确定[D]. 霍笑媛.长安大学 2013
[4]桥梁抗震粘滞阻尼器参数分析研究[D]. 王倩.长安大学 2011
[5]叠层橡胶支座-RC柱串联隔震体系非线性力学研究[D]. 吴忠铁.兰州理工大学 2011
[6]优化问题中的广义模式搜索算法[D]. 马军妹.大连理工大学 2009
[7]广义模式搜索算法的一些研究[D]. 刘丽英.大连理工大学 2006
本文编号：2903898
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
礴滚珠螺杆形式结构示意图
图１－４滚珠螺杆形式结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂａｌｌ?ｓｃｒｅｗ??这种形式的惯质最早由Ａｒａｋａｋｉ［２９］提出，是一种通过转动耗能的粘滞阻尼器。??如图１－５所示，阻尼器将滚珠螺杆装置中螺杆和螺帽分别与内步筒、外不筒相连，??在内外部筒之间注入粘性液体，增加装置的阻尼。Ｓａｔｉｏ［３Ｍ２］在此基础上做出了改??进，不仅增大了装置外筒的质量，还与大半径的飞轮相连。该装置通过增大飞轮的??半径和内外筒的质量，增大转动惯量进一步增加装置的惯性质量，理论上可以产生??成百上千倍的等效质量。这种装置可以视为由粘滞阻尼器和转动惯量装置并联，构??成的粘滞质量阻尼器（Ｖｉｓｃｏｕｓ?Ｍａｓｓ?Ｄａｍｐｅｒ，?ＶＭＤ）。Ｎａｋａｍｕｒａ１３３＾人在此基础上??提出了改进方案，研发了一种电磁惯性质量阻尼器，在内筒中加入一个电机，产生??可以操控的电磁阻尼力来取代粘滞液体运动产生的阻尼力，电磁阻尼力的大小可??以根据实际工程的要求进行便宜地调节，更好地控制阻尼装置的减震效果。??转筒
复杂模型结构的减震研究做准备。??２．１单自由度结构ＴＶＭＤ减震模型??安装ＴＶＭＤ阻尼器的单自由度主结构如图２－１所示，其中ｍ，、屹、ｃｓ分别为??主结构的质量、刚度和阻尼；￣分别为ＴＶＭＤ的质量、刚度和阻尼。??斯?丨?ｋ??匕…?阻尼器?—＂＂＂??／／／／／／／／／／〉／／／／＂／》／／／／／／／／／／／／〉／／／／／?ＴＶＭＤ??图２－１单自由度结构减震系统??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｅｉｓｍｉｃ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｙｓｔｅｍ?ｆｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｗｉｔｈ?ｓｉｎｇｌｅ?ｄｅｇｒｅｅ?ｏｆ?ｆｒｅｅｄｏｍ??２．１．１动力学方程??安装ＴＶＭＤ的单自由度主结构减震系统的动力学方程为??＋?ｃｓｘｓ?＋?ｋｓｘｓ?＋Ｆ?＝?－ｍｓｐ（ｔ）?（２－１）??Ｆ?＝?ｍｄｘｄ?＋?ｃｄｘｄ?＝?（ｘｓ?－ｘｄ）ｋｄ?（２－２）??在式（２－１）和（２－２）中，ｊｃｓ是主结构的位移；ｊｃｄ是阻尼器惯质元件两端相对位移；户⑴??是外激励加速度。??将式（２－１）和式（２－２）以矩阵形式表达为??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]九寨沟地震震害特点及对贵州防震减灾工作的启示[J]. 纪星星,罗祎浩,陈本金,郝靖,梁操. 四川地震. 2018(01)
[2]运城市震害预测项目对地震灾害防御的重要性[J]. 薛晓东,李奋勇. 山西建筑. 2017(30)
[3]液体质量双调谐阻尼器(TLMD)的设计方法研究[J]. 盛涛,金红亮,李京,孙超超. 振动与冲击. 2017(08)
[4]小型叠层橡胶支座的剪切性能试验研究[J]. 韩淼,张一捷,杜红凯. 工程抗震与加固改造. 2017(02)
[5]调谐黏滞质量阻尼器基于遗传算法的参数优化研究[J]. 李超,张瑞甫,赵志鹏,李俊卫,罗浩,翁大根. 结构工程师. 2016(04)
[6]超长联大跨连续梁桥摩擦摆支座隔震研究[J]. 夏修身,崔靓波,陈兴冲. 工程力学. 2015(S1)
[7]调谐液体阻尼器对高层结构抗震性能的影响分析[J]. 孔令仓,李立,王泽军,杨兴健. 建筑结构. 2015(10)
[8]大长细比隔震橡胶支座力学特性试验研究及分析[J]. 沈朝勇,崔杰,谭平,马玉宏,黄襄云,汪成. 地震工程与工程振动. 2014(03)
[9]桥梁高墩抗震研究现状及展望[J]. 宗周红,夏坚,徐绰然. 东南大学学报(自然科学版). 2013(02)
[10]内置挡板调谐液体阻尼器的减振性能研究[J]. 谭平,尹飞,黄东阳,周福霖. 广州大学学报(自然科学版). 2011(04)
博士论文
[1]非平稳地震激励下山区高墩桥梁随机响应计算理论及应用研究[D]. 贾宏宇.西南交通大学 2013
[2]高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥徐变变形对车—桥系统耦合振动的影响研究[D]. 罗浩.中南大学 2011
硕士论文
[1]惯质类调谐阻尼器对连续梁桥减震参数分析及性能研究[D]. 李建宁.北京交通大学 2017
[2]调谐惯质阻尼器的动力性能及对连续梁桥减震性能研究[D]. 向文腾.北京交通大学 2016
[3]地震动随机功率谱模型分析改进及其参数值确定[D]. 霍笑媛.长安大学 2013
[4]桥梁抗震粘滞阻尼器参数分析研究[D]. 王倩.长安大学 2011
[5]叠层橡胶支座-RC柱串联隔震体系非线性力学研究[D]. 吴忠铁.兰州理工大学 2011
[6]优化问题中的广义模式搜索算法[D]. 马军妹.大连理工大学 2009
[7]广义模式搜索算法的一些研究[D]. 刘丽英.大连理工大学 2006
本文编号：2903898
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