隨機激勵下調諧慣質阻尼器對連續(xù)梁橋減震的參數(shù)優(yōu)化及性能研究
發(fā)布時間：2020-12-07 21:06
調諧粘滯慣質阻尼器(TVMD)作為一種耗能裝置,因能有效抑制橋梁結構的地震響應而成為了研究的熱點。而地震動輸入是一種隨機過程,并具有非平穩(wěn)特性;為便于分析通常在計算時將其簡化為平穩(wěn)隨機過程。但非平穩(wěn)隨機激勵將會對長周期橋梁結構的地震響應有明顯影響。對此,本文對比研究平穩(wěn)和非平穩(wěn)隨機激勵下TVMD對連續(xù)梁橋減震的參數(shù)優(yōu)化和減震性能。主要內(nèi)容如下:(1)以單自由度的主結構為例,建立TVMD在隨機地震動輸入時的減震系統(tǒng)。采用廣義模式搜索算法實現(xiàn)TVMD參數(shù)優(yōu)化,通過與遍歷搜索法的優(yōu)化結果進行對比,確認了模式搜索算法實現(xiàn)TVMD參數(shù)優(yōu)化的有效性;進而探討分析了非平穩(wěn)地震動參數(shù)對TVMD的優(yōu)化參數(shù)和減震性能的影響。(2)建立連續(xù)梁橋雙自由度簡化模型,研究針對平穩(wěn)和非平穩(wěn)隨機激勵作用下TVMD對簡化模型減震的參數(shù)優(yōu)化、影響參數(shù)和減震性能。進而,建立連續(xù)梁橋多自由度精細模型,從順橋向和橫橋向兩種減震分析的典型狀況,實現(xiàn)了平穩(wěn)和非平穩(wěn)兩種隨機激勵下TVMD的參數(shù)優(yōu)化,闡明了隨機激勵作用下優(yōu)化所得的TVMD的減震效果。(3)考慮結構的動力特性對TVMD的減震效果影響,建立多跨和不同墩高的具有長周期特性的...
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
礴滾珠螺桿形式結構示意圖
圖１－４滾珠螺桿形式結構示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂａｌｌ?ｓｃｒｅｗ??這種形式的慣質最早由Ａｒａｋａｋｉ［２９］提出，是一種通過轉動耗能的粘滯阻尼器。??如圖１－５所示，阻尼器將滾珠螺桿裝置中螺桿和螺帽分別與內(nèi)步筒、外不筒相連，??在內(nèi)外部筒之間注入粘性液體，增加裝置的阻尼。Ｓａｔｉｏ［３Ｍ２］在此基礎上做出了改??進，不僅增大了裝置外筒的質量，還與大半徑的飛輪相連。該裝置通過增大飛輪的??半徑和內(nèi)外筒的質量，增大轉動慣量進一步增加裝置的慣性質量，理論上可以產(chǎn)生??成百上千倍的等效質量。這種裝置可以視為由粘滯阻尼器和轉動慣量裝置并聯(lián)，構??成的粘滯質量阻尼器（Ｖｉｓｃｏｕｓ?Ｍａｓｓ?Ｄａｍｐｅｒ，?ＶＭＤ）。Ｎａｋａｍｕｒａ１３３＾人在此基礎上??提出了改進方案，研發(fā)了一種電磁慣性質量阻尼器，在內(nèi)筒中加入一個電機，產(chǎn)生??可以操控的電磁阻尼力來取代粘滯液體運動產(chǎn)生的阻尼力，電磁阻尼力的大小可??以根據(jù)實際工程的要求進行便宜地調節(jié)，更好地控制阻尼裝置的減震效果。??轉筒
復雜模型結構的減震研究做準備。??２．１單自由度結構ＴＶＭＤ減震模型??安裝ＴＶＭＤ阻尼器的單自由度主結構如圖２－１所示，其中ｍ，、屹、ｃｓ分別為??主結構的質量、剛度和阻尼；￣分別為ＴＶＭＤ的質量、剛度和阻尼。??斯?丨?ｋ??匕…?阻尼器?—＂＂＂??／／／／／／／／／／〉／／／／＂／》／／／／／／／／／／／／〉／／／／／?ＴＶＭＤ??圖２－１單自由度結構減震系統(tǒng)??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｅｉｓｍｉｃ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｙｓｔｅｍ?ｆｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｗｉｔｈ?ｓｉｎｇｌｅ?ｄｅｇｒｅｅ?ｏｆ?ｆｒｅｅｄｏｍ??２．１．１動力學方程??安裝ＴＶＭＤ的單自由度主結構減震系統(tǒng)的動力學方程為??＋?ｃｓｘｓ?＋?ｋｓｘｓ?＋Ｆ?＝?－ｍｓｐ（ｔ）?（２－１）??Ｆ?＝?ｍｄｘｄ?＋?ｃｄｘｄ?＝?（ｘｓ?－ｘｄ）ｋｄ?（２－２）??在式（２－１）和（２－２）中，ｊｃｓ是主結構的位移；ｊｃｄ是阻尼器慣質元件兩端相對位移；戶⑴??是外激勵加速度。??將式（２－１）和式（２－２）以矩陣形式表達為??１３??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]九寨溝地震震害特點及對貴州防震減災工作的啟示[J]. 紀星星,羅祎浩,陳本金,郝靖,梁操. 四川地震. 2018(01)
[2]運城市震害預測項目對地震災害防御的重要性[J]. 薛曉東,李奮勇. 山西建筑. 2017(30)
[3]液體質量雙調諧阻尼器(TLMD)的設計方法研究[J]. 盛濤,金紅亮,李京,孫超超. 振動與沖擊. 2017(08)
[4]小型疊層橡膠支座的剪切性能試驗研究[J]. 韓淼,張一捷,杜紅凱. 工程抗震與加固改造. 2017(02)
[5]調諧黏滯質量阻尼器基于遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 李超,張瑞甫,趙志鵬,李俊衛(wèi),羅浩,翁大根. 結構工程師. 2016(04)
[6]超長聯(lián)大跨連續(xù)梁橋摩擦擺支座隔震研究[J]. 夏修身,崔靚波,陳興沖. 工程力學. 2015(S1)
[7]調諧液體阻尼器對高層結構抗震性能的影響分析[J]. 孔令倉,李立,王澤軍,楊興健. 建筑結構. 2015(10)
[8]大長細比隔震橡膠支座力學特性試驗研究及分析[J]. 沈朝勇,崔杰,譚平,馬玉宏,黃襄云,汪成. 地震工程與工程振動. 2014(03)
[9]橋梁高墩抗震研究現(xiàn)狀及展望[J]. 宗周紅,夏堅,徐綽然. 東南大學學報(自然科學版). 2013(02)
[10]內(nèi)置擋板調諧液體阻尼器的減振性能研究[J]. 譚平,尹飛,黃東陽,周福霖. 廣州大學學報(自然科學版). 2011(04)
博士論文
[1]非平穩(wěn)地震激勵下山區(qū)高墩橋梁隨機響應計算理論及應用研究[D]. 賈宏宇.西南交通大學 2013
[2]高速鐵路大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋徐變變形對車—橋系統(tǒng)耦合振動的影響研究[D]. 羅浩.中南大學 2011
碩士論文
[1]慣質類調諧阻尼器對連續(xù)梁橋減震參數(shù)分析及性能研究[D]. 李建寧.北京交通大學 2017
[2]調諧慣質阻尼器的動力性能及對連續(xù)梁橋減震性能研究[D]. 向文騰.北京交通大學 2016
[3]地震動隨機功率譜模型分析改進及其參數(shù)值確定[D]. 霍笑媛.長安大學 2013
[4]橋梁抗震粘滯阻尼器參數(shù)分析研究[D]. 王倩.長安大學 2011
[5]疊層橡膠支座-RC柱串聯(lián)隔震體系非線性力學研究[D]. 吳忠鐵.蘭州理工大學 2011
[6]優(yōu)化問題中的廣義模式搜索算法[D]. 馬軍妹.大連理工大學 2009
[7]廣義模式搜索算法的一些研究[D]. 劉麗英.大連理工大學 2006
本文編號：2903898
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
礴滾珠螺桿形式結構示意圖
圖１－４滾珠螺桿形式結構示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂａｌｌ?ｓｃｒｅｗ??這種形式的慣質最早由Ａｒａｋａｋｉ［２９］提出，是一種通過轉動耗能的粘滯阻尼器。??如圖１－５所示，阻尼器將滾珠螺桿裝置中螺桿和螺帽分別與內(nèi)步筒、外不筒相連，??在內(nèi)外部筒之間注入粘性液體，增加裝置的阻尼。Ｓａｔｉｏ［３Ｍ２］在此基礎上做出了改??進，不僅增大了裝置外筒的質量，還與大半徑的飛輪相連。該裝置通過增大飛輪的??半徑和內(nèi)外筒的質量，增大轉動慣量進一步增加裝置的慣性質量，理論上可以產(chǎn)生??成百上千倍的等效質量。這種裝置可以視為由粘滯阻尼器和轉動慣量裝置并聯(lián)，構??成的粘滯質量阻尼器（Ｖｉｓｃｏｕｓ?Ｍａｓｓ?Ｄａｍｐｅｒ，?ＶＭＤ）。Ｎａｋａｍｕｒａ１３３＾人在此基礎上??提出了改進方案，研發(fā)了一種電磁慣性質量阻尼器，在內(nèi)筒中加入一個電機，產(chǎn)生??可以操控的電磁阻尼力來取代粘滯液體運動產(chǎn)生的阻尼力，電磁阻尼力的大小可??以根據(jù)實際工程的要求進行便宜地調節(jié)，更好地控制阻尼裝置的減震效果。??轉筒
復雜模型結構的減震研究做準備。??２．１單自由度結構ＴＶＭＤ減震模型??安裝ＴＶＭＤ阻尼器的單自由度主結構如圖２－１所示，其中ｍ，、屹、ｃｓ分別為??主結構的質量、剛度和阻尼；￣分別為ＴＶＭＤ的質量、剛度和阻尼。??斯?丨?ｋ??匕…?阻尼器?—＂＂＂??／／／／／／／／／／〉／／／／＂／》／／／／／／／／／／／／〉／／／／／?ＴＶＭＤ??圖２－１單自由度結構減震系統(tǒng)??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｅｉｓｍｉｃ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｙｓｔｅｍ?ｆｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｗｉｔｈ?ｓｉｎｇｌｅ?ｄｅｇｒｅｅ?ｏｆ?ｆｒｅｅｄｏｍ??２．１．１動力學方程??安裝ＴＶＭＤ的單自由度主結構減震系統(tǒng)的動力學方程為??＋?ｃｓｘｓ?＋?ｋｓｘｓ?＋Ｆ?＝?－ｍｓｐ（ｔ）?（２－１）??Ｆ?＝?ｍｄｘｄ?＋?ｃｄｘｄ?＝?（ｘｓ?－ｘｄ）ｋｄ?（２－２）??在式（２－１）和（２－２）中，ｊｃｓ是主結構的位移；ｊｃｄ是阻尼器慣質元件兩端相對位移；戶⑴??是外激勵加速度。??將式（２－１）和式（２－２）以矩陣形式表達為??１３??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]九寨溝地震震害特點及對貴州防震減災工作的啟示[J]. 紀星星,羅祎浩,陳本金,郝靖,梁操. 四川地震. 2018(01)
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[3]液體質量雙調諧阻尼器(TLMD)的設計方法研究[J]. 盛濤,金紅亮,李京,孫超超. 振動與沖擊. 2017(08)
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[5]調諧黏滯質量阻尼器基于遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 李超,張瑞甫,趙志鵬,李俊衛(wèi),羅浩,翁大根. 結構工程師. 2016(04)
[6]超長聯(lián)大跨連續(xù)梁橋摩擦擺支座隔震研究[J]. 夏修身,崔靚波,陳興沖. 工程力學. 2015(S1)
[7]調諧液體阻尼器對高層結構抗震性能的影響分析[J]. 孔令倉,李立,王澤軍,楊興健. 建筑結構. 2015(10)
[8]大長細比隔震橡膠支座力學特性試驗研究及分析[J]. 沈朝勇,崔杰,譚平,馬玉宏,黃襄云,汪成. 地震工程與工程振動. 2014(03)
[9]橋梁高墩抗震研究現(xiàn)狀及展望[J]. 宗周紅,夏堅,徐綽然. 東南大學學報(自然科學版). 2013(02)
[10]內(nèi)置擋板調諧液體阻尼器的減振性能研究[J]. 譚平,尹飛,黃東陽,周福霖. 廣州大學學報(自然科學版). 2011(04)
博士論文
[1]非平穩(wěn)地震激勵下山區(qū)高墩橋梁隨機響應計算理論及應用研究[D]. 賈宏宇.西南交通大學 2013
[2]高速鐵路大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋徐變變形對車—橋系統(tǒng)耦合振動的影響研究[D]. 羅浩.中南大學 2011
碩士論文
[1]慣質類調諧阻尼器對連續(xù)梁橋減震參數(shù)分析及性能研究[D]. 李建寧.北京交通大學 2017
[2]調諧慣質阻尼器的動力性能及對連續(xù)梁橋減震性能研究[D]. 向文騰.北京交通大學 2016
[3]地震動隨機功率譜模型分析改進及其參數(shù)值確定[D]. 霍笑媛.長安大學 2013
[4]橋梁抗震粘滯阻尼器參數(shù)分析研究[D]. 王倩.長安大學 2011
[5]疊層橡膠支座-RC柱串聯(lián)隔震體系非線性力學研究[D]. 吳忠鐵.蘭州理工大學 2011
[6]優(yōu)化問題中的廣義模式搜索算法[D]. 馬軍妹.大連理工大學 2009
[7]廣義模式搜索算法的一些研究[D]. 劉麗英.大連理工大學 2006
本文編號：2903898
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