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基于FeA技术的e型钢阻尼器优化设计

科学技术与工程 2012年第5期20卷 1191-1194页

作者：郭红锋黄友剑李鹏陈彦北陈娅玲株洲时代新材料科技股份有限公司株洲412007

对e型钢阻尼器的结构特征进行了介绍,提出了计算e型钢阻尼器最大横向位移量的有效理论公式,并利用ABAQUS软件对某桥梁用e型钢阻尼器进行结构优化设计。有限元分析结果与实验结果比较吻合。有限元分析技术与实验相结合的设计方法为e型钢... 详细信息

对e型钢阻尼器的结构特征进行了介绍,提出了计算e型钢阻尼器最大横向位移量的有效理论公式,并利用ABAQUS软件对某桥梁用e型钢阻尼器进行结构优化设计。有限元分析结果与实验结果比较吻合。有限元分析技术与实验相结合的设计方法为e型钢阻尼器的设计提供了一种新的思路。

关键词： e型钢阻尼器结构优化有限元分析技术

行波激励下高烈度区特大铁路悬索桥减震技术研究

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铁道科学与工程学报 2022年第11期19卷 3303-3315页

作者：宋光松江辉郭辉陈良江卢文良周勇政何友娣北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

为研究行波激励下高烈度区大跨度铁路悬索桥的地震响应特性及减震技术,以我国某千米级跨径铁路悬索桥为对象,建立数值模型开展多点激励时程计算,分析行波效应对结构响应的影响及不同装置的减震效果。研究结果表明:各构件响应随视波速的... 详细信息

为研究行波激励下高烈度区大跨度铁路悬索桥的地震响应特性及减震技术,以我国某千米级跨径铁路悬索桥为对象,建立数值模型开展多点激励时程计算,分析行波效应对结构响应的影响及不同装置的减震效果。研究结果表明:各构件响应随视波速的增大及行波方向的改变未呈规则分布;特定视波速(750,1 000,2 000 m/s)下,行波共振现象会放大响应的变化幅度,由此对结构抗震设计造成的不利影响需格外关注。较一致激励,行波效应可使梁端位移、东塔塔底弯矩下降64.20%和41.24%,使塔顶位移、西塔塔底弯矩增大116.06%和46.51%。主梁跨中布置耗能型中央扣可避免柔性中央扣因应力过大而破坏;“耗能型中央扣+e型钢阻尼器”措施可大幅降低梁端位移,但会增大桥塔轴力;“耗能型中央扣+黏滞阻尼器”的组合减震方案可同时降低结构的位移及内力响应,更适用于高烈度区大跨度铁路悬索桥的减震控制。

关键词：大跨度铁路悬索桥行波效应地震响应减震技术耗能型中央扣 e型钢阻尼器黏滞阻尼器

大跨铁路钢桁梁柔性拱桥抗震性能分析和减震阻尼器参数优化研究

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大跨铁路钢桁梁柔性拱桥抗震性能分析和减震阻尼器参数优化研究

作者：陈婧雯西南交通大学

学位级别：硕士

大跨度连续钢桁梁柔性拱桥具有较大的跨越能力和承载能力,结构新颖,造型美观,是目前大跨度铁路桥梁的常用桥型之一。大跨度铁路桥梁是线路的咽喉工程,造价较高,施工工期较长,若在地震中遭受严重损伤和破坏,将对区域经济和抢险救灾工作... 详细信息

大跨度连续钢桁梁柔性拱桥具有较大的跨越能力和承载能力,结构新颖,造型美观,是目前大跨度铁路桥梁的常用桥型之一。大跨度铁路桥梁是线路的咽喉工程,造价较高,施工工期较长,若在地震中遭受严重损伤和破坏,将对区域经济和抢险救灾工作造成不利影响。论文以两主跨360m的大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥为研究背景,采用Midas/Civil 2020建立考虑桩-土相互作用的空间梁单元模型,对其进行动力特性分析,发现该桥一阶自振频率为0.304Hz,一阶振型为拱肋与主桁反对称横向弯曲,振型比较集中密集。运用反应谱法分析支座纵向与横向未熔断时桥梁在设计地震8种工况和罕遇地震4种工况作用下的线弹性动力响应,结果表明设计地震作用下,桥梁的地震响应可以达到抗震设防目标;罕遇地震作用下,桥墩墩底拉应力过大,支座纵向和横向反力过大,无法达到抗震设防目标。基于反应谱分析结果,进行桥梁在罕遇地震作用下的一致激励非线性时程分析,研究其支座纵向与横向分别熔断加挡块限位时的抗震性能;结果表明纵梁和横梁应力过大,进入塑性阶段,限位挡块反力过大,容易失效,桥梁无法达到抗震设防目标。采用LMM法研究视波速500～5000m/s范围内行波效应对桥梁地震响应的影响,发现视波速较低时,行波效应对桥梁地震响应影响显著,考虑行波效应的地震响应更不利。基于非线性时程分析结果,研究纵向粘滞阻尼器和横向e型钢阻尼器不同参数组合下的桥梁一致激励非线性时程响应;由此优选出桥梁的纵向粘滞阻尼器阻尼系数C为3000k N/(m/s),阻尼指数α为0.5时,横向e型钢阻尼器屈服力Fy为2000k N,初始弹性刚度k为80000k N/m时,该桥在罕遇地震作用下可以获得较优的减震效果,达到抗震设防目标。

关键词：钢桁梁柔性拱桥水平向熔断支座非线性时程分析行波效应粘滞阻尼器 e型钢阻尼器

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大跨度斜拉桥顺桥向阻尼约束体系研究

桥梁建设 2014年第6期44卷 75-80页

作者：张常勇王文斌姚宗健山东省交通规划设计院山东济南250031 中国铁道科学研究院城市轨道交通中心北京100081 山东建筑大学土木工程学院山东济南250101

为探讨e型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震限位效果,以某(55+135+400+135+55)m半飘浮体系双塔斜拉桥为背景,设计2种阻尼约束减震体系方案。采用通用有限元程序SAP2000建立桥梁动力分析模型,通过参数分析确定较为合理的减... 详细信息

为探讨e型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震限位效果,以某(55+135+400+135+55)m半飘浮体系双塔斜拉桥为背景,设计2种阻尼约束减震体系方案。采用通用有限元程序SAP2000建立桥梁动力分析模型,通过参数分析确定较为合理的减隔震设计参数,选取3条人工地震波分析2种阻尼约束减震体系方案对该桥地震响应的影响规律。分析结果表明:选取的e型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器均可有效控制地震作用中斜拉桥主梁的水平位移,采用液体粘滞阻尼器时塔底弯矩增幅相对较小,主梁水平位移控制效果相对较好。综合考虑减震限位效果及综合使用性能,在该斜拉桥中推荐使用液体粘滞阻尼器约束减震体系方案。

关键词：斜拉桥半飘浮体系减震限位阻尼约束体系 e型钢阻尼器液体粘滞阻尼器地震响应有限元法

桥梁结构金属阻尼器性能与设计参数相关性研究

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桥梁结构金属阻尼器性能与设计参数相关性研究

作者：马珅西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国桥梁结构建设的高速发展,桥梁结构在地震后的损失和风险也越来越大。选择合理的减震装置是桥梁工程抗震设计中的关键环节,因此对减隔震的研究就显得尤为重要。多种减隔震阻尼器在不同的结构中得到广泛应用,主要包含金属阻尼器... 详细信息

随着我国桥梁结构建设的高速发展,桥梁结构在地震后的损失和风险也越来越大。选择合理的减震装置是桥梁工程抗震设计中的关键环节,因此对减隔震的研究就显得尤为重要。多种减隔震阻尼器在不同的结构中得到广泛应用,主要包含金属阻尼器、粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器、智能材料阻尼器。论文以常用的e型钢金属阻尼器为研究对象,研究设计参数与阻尼参数之间的关系,目的是对e型钢阻尼器的设计提供理论依据。主要研究的主要内容包括:1.论文选取双线性模型作为材料的本构,对e型钢阻尼器的力学性能和恢复力特性进行分析。将e型钢原型转化为两侧臂采用固定铰支座,中臂采用滑动铰支座的模型,从而推导出初始刚度、二次刚度和屈服力的理论公式,并获得e型钢的最大位移与材料的最大应变之间的关系。2.论文建立了e型钢的实体有限元模型,并在中臂圆孔处对其施加周期性的线性往复荷载,获得了力—位移滞回曲线。通过对计算结果的分析,讨论了e型钢阻尼器的耗能性能与设计参数的关系,为阻尼器设计参数的研究提供了理论依据。3.在上述工作的基础上,利用RMSProp算法建立三层的BP神经网络,将经过十万次训练的模型作为最终BP网络的预测模型,对阻尼器的参数进行预测。经验证表明该方法中的映射可基本描述e型钢尺寸参数与阻尼参数之间的参数。

关键词： e型钢阻尼器滞回耗能有限元分析设计参数 BP神经网络

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曲线连续梁桥耗能减震方法研究

曲线连续梁桥耗能减震方法研究

作者：刘奕山东建筑大学

学位级别：硕士

曲线梁桥由于其线型流畅,结构美观,大量应用于高速公路和城市快速路的立交桥上。但由于曲线梁桥非规则平面布置的特点,其动力特性较为复杂,在地震作用下较易受到破坏,因此,分析曲线梁桥的全桥空间地震响应特点,研究不同类型被动耗能减... 详细信息

曲线梁桥由于其线型流畅,结构美观,大量应用于高速公路和城市快速路的立交桥上。但由于曲线梁桥非规则平面布置的特点,其动力特性较为复杂,在地震作用下较易受到破坏,因此,分析曲线梁桥的全桥空间地震响应特点,研究不同类型被动耗能减震方法对曲线梁桥地震反应的减震效果,对于广泛应用的曲线梁桥的抗震减震设计具有重要的理论指导意义。本文以实际工程中的某公路立交桥为例,利用ANSYS软件建立五跨曲线连续梁桥的全桥空间有限元计算模型,并在活动支座部位的径向和切向设置四种减震装置,分别为e型钢阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦摆式支座和铅芯橡胶支座,输入三条不同类型的地震动,经过大量计算,比较分析了该曲线连续梁桥在应用四种减震方法后的桥梁耗能减震地震反应及减震效果,得到了一些有意义的结论。曲线梁桥减震装置的选择及其参数的确定,与桥梁动力特性和桥梁构造密切相关,减震装置可以设置于曲线的径向和切向并与支座的布置相适应。在三条频谱成分不同的典型地震动(elcentro地震动、天津地震动、Northridge地震动)作用下,各减震方法的减震效果不同,且四种减震方法对地震动频谱组成的敏感程度不同,相对而言,粘滞阻尼器减震方法在三条地震动作用下的减震效果均较好,对地震动类型较不敏感,表现出较强的适用性。因此,在设计减震装置时需要考虑曲线梁桥工程场地的地震动环境。由于该曲线连续梁桥内、外墩柱与主梁的连接刚度不同,在地震动作用下,桥墩的内柱墩底和外柱墩底的地震内力差别很大,内墩大于外墩,添加减震装置后,虽然改变了主梁与桥墩之间的连接刚度,使得内外墩内力的差异程度减小,但横桥向内力依然“内大外小”。粘滞阻尼器在三条地震动作用下对横桥向地震反应的减震效果最好;其次为铅芯橡胶支座,但它对地震波的频谱成分较敏感;e型钢阻尼器及摩擦摆式支座对横桥向地震反应的减震率几乎没有贡献。添加四种减震装置后,在三条地震动作用下曲线连续梁桥的地震反应有升有降,在降低桥梁主要控制点处的关键地震反应的同时,其他部位的地震反应会有不同程度的上升,但在设计减震装置参数时的参考地震动作用下各地震反应的减震效果均较好,且对曲线连续梁桥的纵向弯矩和墩底扭矩的减震效果较好,从一定程度上降低了曲线梁桥的弯扭耦合效应。本文在大量计算分析的基础上认为粘滞阻尼器减震方法能有效减小曲线连续梁桥的整体地震反应,是一种较优的适用于曲线梁桥减震的方法。一是由于它对地震动频谱组成不敏感,适用性较好;二是它在有效降低全桥关键控制点处地震反应的同时,对其他部位地震反应增加相对不大。

关键词：曲线连续梁桥 e型钢阻尼器粘滞阻尼器摩擦摆式支座铅芯橡胶支座地震动频谱减震效果

大跨公铁两用斜拉桥减震装置参数优化研究及抗震性能评估

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大跨公铁两用斜拉桥减震装置参数优化研究及抗震性能评估

作者：汪小朋西南交通大学

学位级别：硕士

大跨公铁两用斜拉桥因其可以使得公路和铁路共用桥位、节约资源而得到广泛应用。大跨公铁两用斜拉桥一般连接跨海通道或位于高速铁路的线路上。其一旦在地震下受到破坏,将会给人民的生命财产带来不可估量的损失。因此,对于大跨公铁两用... 详细信息

大跨公铁两用斜拉桥因其可以使得公路和铁路共用桥位、节约资源而得到广泛应用。大跨公铁两用斜拉桥一般连接跨海通道或位于高速铁路的线路上。其一旦在地震下受到破坏,将会给人民的生命财产带来不可估量的损失。因此,对于大跨公铁两用斜拉桥的减震措施研究显得十分重要。大跨公铁两用斜拉桥的主梁布置形式主要有以下三种:公路和铁路分层布置,平层布置,错层布置。目前,国内外对主梁分层布置的减震措施做过一些研究,但是对于主梁平层和错层布置的减震措施研究较少,且大部分研究多停留在对大跨公铁两用斜拉桥地震作用下的反应上,对减震阻尼器参数优化的研究较少。因此,本文对大跨公铁两用斜拉桥的错层布置的减震措施研究和阻尼器参数优化研究显得十分重要。以某主跨522m大跨公铁两用斜拉桥为工程背景,参考其设计图纸,建立了该大跨公铁两用斜拉桥的空间动力有限元模型。研究主要内容包括:（1）建立了大跨公铁两用斜拉桥的空间弹性动力计算模型,比较分析了纵向四种约束体系下的动力特性、内力和位移,得到了纵向最适合的抗震体系。（2）根据设计图纸支座及桥墩布置方式,以纵向半漂浮体系为例,研究了结构在设计地震作用（50年超越概率10%）输入下的纵向地震响应随粘滞阻尼器参数变化的规律以及横向地震响应随e型钢阻尼器参数的变化规律。为同类大跨公铁两用斜拉桥阻尼器参数设置提供了参考。（3）采用模糊逻辑理论和MATLAB内置的模糊器对阻尼器的参数进行优化,优选出一组综合减震性能最高的阻尼器参数。找到了一种阻尼器优化快速有效的方法。（4）研究大跨公铁两用斜拉桥在阻尼器参数优化后的地震响应和抗震性能,检验阻尼器的工作效果。

关键词：大跨公铁两用斜拉桥减震措施粘滞阻尼器 e型钢阻尼器参数优化

基于横向碰撞效应的跨断层斜拉桥地震响应特性及减震措施研究

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基于横向碰撞效应的跨断层斜拉桥地震响应特性及减震措施研究

作者：温硕北京交通大学

学位级别：硕士

由于地震下活动断层强烈的方向性效应和滑冲效应,跨越断层的桥梁往往会遭受严重破坏,因此国内外相关规范都给出避让断层的建议。然而由于地形、选线、成本等条件的限制,有些桥梁不得不跨越活动断层,断层错动引起墩梁间产生较大的横向位... 详细信息

由于地震下活动断层强烈的方向性效应和滑冲效应,跨越断层的桥梁往往会遭受严重破坏,因此国内外相关规范都给出避让断层的建议。然而由于地形、选线、成本等条件的限制,有些桥梁不得不跨越活动断层,断层错动引起墩梁间产生较大的横向位移,从而引发梁体与挡块间的剧烈碰撞,跨断层斜拉桥的横向地震碰撞效应及其减震控制的研究还十分薄弱,亟待研究。本文以某跨断层斜拉桥为研究对象,深入研究了跨断层地震动作用下,不同挡块参数对跨断层斜拉桥地震响应的影响,并考虑了不同参数下的粘滞阻尼器及e型钢阻尼器的减震效果,最后针对算例桥梁提出了挡块、粘滞阻尼器及e型钢阻尼器的参数设置建议。本文的主要研究内容如下:(1)以某跨断层斜拉桥为对象,基于OpenSeeS平台建立全桥有限元数值模型,同时在SAP2000软件中建立相同数值模型,对比两者的自振周期,验证模型的合理性。(2)引入一种跨断层地震动合成方法。通过分解实测地震动得到了高频底波和低频脉冲,选取合理的速度脉冲模型及脉冲参数模拟人工脉冲,以人工脉冲与高频底波叠加得到3条跨断层地震动。(3)以合成的地震动为激励,以支座位移、挡块碰撞力、墩底曲率和墩底弯矩为研究指标,系统地研究了挡块的初始间隙d、极限强度Vn和挡块名义位移Δn对算例桥梁响应的影响。研究表明:紧邻断层支座位移需求远大于非紧邻断层支座,需要设置更大的初始间隙或更高的极限强度的挡块才能充分起到限位作用;增加挡块名义位移Δn可以减小挡块的碰撞力和墩底曲率、弯矩。(4)采用Maxwell模型模拟粘滞阻尼器的力学行为,讨论了其阻尼系数C和速度指数α对减震效果的影响。研究表明:增加阻尼系数C可以提高减震效果,但会使墩底响应显著增加;增加速度指数α会降低减震效果,但减小墩底响应。(5)采用e型钢阻尼器为减震措施,选取合理的模型模拟其力学行为,探讨了其主要参数(屈服力Fy、初始刚度K1)对算例桥梁地震响应的影响。结果表明:随着屈服力Fy和初始刚度K1的增加,阻尼器的减震效果均会提高,更有益于保护挡块,但会使墩底的响应增加。

关键词：跨断层斜拉桥横向碰撞地震响应挡块参数粘滞阻尼器 e型钢阻尼器

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新京航运河大桥抗震性能分析

中国市政工程 2011年第2期 24-27,88页

作者：马军伟上海市城市建设设计研究总院上海200125

根据JTG/T B02-01—2008《公路桥梁抗震设计细则》,新京航运河大桥主墩高仅3.6 m,属于矮墩,其地震结构的频率很高,在e2的地震作用下混凝土又不允许出现塑性破环,因此,必须进行减隔振设计。该桥选用了在国内有过应用先例的e型钢弹塑性阻... 详细信息

根据JTG/T B02-01—2008《公路桥梁抗震设计细则》,新京航运河大桥主墩高仅3.6 m,属于矮墩,其地震结构的频率很高,在e2的地震作用下混凝土又不允许出现塑性破环,因此,必须进行减隔振设计。该桥选用了在国内有过应用先例的e型钢弹塑性阻尼器作为减震设备。在地震发生时e型钢阻尼器发生弹塑性变形,从而将输入桥梁结构的大部分地震能量吸收掉,将上部结构传递至桥墩的地震力保持在一定的水平内,保证了桥墩和桩基的安全,达到减振的目的。

关键词：大跨度预应力连续梁桥新京航运河大桥减隔震设计 e型钢阻尼器