考虑SSI效应的铅芯橡胶支座隔震结构体系振动台模型试验

设计并完成了考虑土-结构动力相互作用(SSI效应)的铅芯橡胶支座隔震结构体系振动台模型试验,对比分析了土性地基和刚性地基上隔震结构体系的动力特性、基础及隔震层的转动效应、楼层加速度反应,探讨了SSI效应对隔震结构体系隔震效果的影响.试验结果表明:由于SSI效应的影响,土性地基上隔震结构体系的隔震效率较刚性地基时明显降低,SSI效应对隔震结构体系隔震效率的影响与输入地震动的峰值及频谱特性有关.因此,对建于土性地基上的隔震结构进行设计时,考虑土-结构动力相互作用是十分必要的.     

SSI效应对隔震结构地震响应的影响分析

通过对刚性地基和土性地基上隔震结构体系振动台模型试验的数据进行对比分析,研究了土-结构动力相互作用(SSI)对隔震结构地震响应的影响规律.研究结果表明:SSI效应对隔震结构基底地震动影响较大,隔震结构基底地震动的峰值小于自由场地震动的峰值,其频谱组成与自由场地震动不完全相同.SSI效应对隔震结构楼层加速度反应有明显影响,SSI效应使隔震结构楼层加速度放大倍数较刚性地基时增大.楼层加速度组成分量中隔震层转动引起的摆动分量是导致土性地基上隔震结构楼层加速度反应增大的主要因素之一.     

土-隔震结构动力相互作用的系统综述（英文）

隔震技术研究已成为结构抗震领域的一个热点,而土-隔震结构动力相互研究更是该研究领域的前沿问题,土-隔震结构动力相互研究对提高隔震结构的抗震性能以及相关隔震规范的修订具有重要意义。本文从土-结构动力相互作用的基本原理出发,对土-隔震结构动力相互作用的理论分析、数值模拟、模型实验、原型观测和抗震性态的研究现状进行了总结和分析。以往土-隔震结构动力相互研究主要以理论分析和数值模拟为主,而模型实验研究相对较少,本文对已有的研究成果进行了综述,指出了其不足之处。同时揭示了已有研究中被忽视的一些关键问题,这些问题有助于探明土-隔震结构动力相互作用机理及其地震反应特征。从结构性能化抗震设计理念出发,延续已开展的研究,从弹塑性时程分析方法、抗震性态水平和基于能量的实用抗震分析方法等方面指出了土-隔震结构动力相互作用未来的发展方向。     

基础橡胶垫、滑移和混合隔震房屋的动力特性分析

为了对采用叠层橡胶隔震垫、滑移隔震垫和混合隔震垫的这三种基础隔震结构体系在隔震方面的作用和效果有一个综合的认识和理解，本文对这三种基础隔震垫分别建立了力学计算模型和运动微分方程，并且编制了相应的动力反应时程分析程序。通过工程算例，对比固定结构与隔震结构由于结构的支承条件不同所引起的不同的动力反应，由于隔震结构大大地降低了结构对地震动的反应，从而证实了隔震的有效性。同时，通过分析上述三类隔震结构在地震动下动力反应的基本特点，对比了 三类基础隔震结构在隔震作用方面的不同效果及其优劣性，从而为实际工程选择适合的隔震方式及其参数提供参考。     

基础隔震体系地震反应特征与方案优选

隔震建筑采用水平剪切型模型,隔震体系为橡胶垫、滑移和并联基础隔震系统,隔震层模型采用双线性滞回模型。研究了在不同隔震层屈服剪力和隔震周期时,不同隔震系统对结构地震反应的影响。研究表明,对于规则型隔震结构,经合理设计的并联隔震结构兼具橡胶垫和滑移隔震体系的优点,为优选方案。以一实际工程为例,分析了竖向不规则隔震结构的地震反应特点。研究表明,对竖向不规则结构,橡胶垫隔震体系为优选方案。     

长输埋地管道振动台试验传感器布置方案研究

在进行长输埋地管道振动台试验的过程中,针对数据信息的采集量测以及传感器的布置位置进行了研究。采用三维数值模拟的方法对管-土相互作用体系进行了地震反应分析,内容包括埋地管道结构纵、横向在非一致地震动作用下的地震响应及受力变形特征。根据计算结果确定了主观测断面及辅助观测断面的位置及观测断面上传感器布置的位置,在满足基本信息采集要求的前提下,对可供采用的信息采集通道进行了优化分配,由此确定本次试验的观测断面以及传感器的具体测量部位与数目。成果对试验获得成功起到了保障作用,可为同类试验提供参考。     

基于EKF方法的橡胶隔震支座参数识别实验研究

采用Bouc-Wen模型建立橡胶隔震支座的非线性动力学方程,基于已有研究成果,缩减模型参数简化模型,建立不同数量参数的迟滞模型模拟橡胶隔震支座的非线性特性。对橡胶隔震支座进行振动台实验,基于测得的加速度信号和广义卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)方法在线识别橡胶隔震支座的参数和位移。对不同参数数量的Bouc-Wen模型在不同地震波激励下,EKF方法识别得到的橡胶隔震支座模型参数一致,且识别的位移和实际测量得到的位移曲线吻合良好,验证了本文所得模型参数的有效性和准确性及模型简化的合理性,也证明了EKF方法在橡胶隔震支座参数识别中的有效性。     

基于QSSE方法的橡胶隔震支座参数识别

采用二次误差平方和(Quadratic sum-squares error,QSSE)方法对橡胶隔震支座参数识别进行研究。建立经典Bouc-Wen模型以模拟橡胶隔震支座的非线性动力学特性。对橡胶隔震支座进行振动台实验,基于实验测量的加速度响应和QSSE方法在线实时地识别橡胶隔震支座的参数和位移。研究结果表明,在两种典型地震波的激励作用下,采用QSSE方法分别对3种参数数量不同的Bouc-Wen模型进行识别,得到的橡胶隔震支座模型参数一致,且识别位移曲线和实际测量位移曲线吻合良好,验证了QSSE方法在橡胶隔震支座参数识别中的有效性与准确性,并证明了本文所得Bouc-Wen模型参数的合理性及Bouc-Wen模型简化的可行性。     

海上导管架平台结构隔振控制方案与减振效果分析

本文针对海上导管架平台结构的冰激振动问题提出了一种整体隔振方案，通过采用建筑抗震用叠层橡胶支座作为基础隔振元件，对以渤海的JZ20-2MUQ采油平台为基础而设计的1：25的模型试验平台进行数值仿真分析，模拟了模型平台采用隔振方案后的冰激振动响应。通过对隔振前后平台顶部层的振动位移和加速度的比较和分析，同时兼顾考虑了隔振层的最大相对位移，通过优化算法反过来为模型试验平台和隔振支座参数的设计提供理论指导。     

短肢剪力墙结构体系的动力特性分析

应用三维有限元模型,通过对一幢12层短肢剪力墙结构的动力分析,研究并比较了短肢剪力墙结构体系与普通剪力墙结构体系的动力特性。结果表明,与普通剪力墙结构体系相比,短肢剪力墙结构体系抗侧刚度较小,基本周期较长,加速度反应和层间剪力都比较小,这对结构抗震是有利的。此外,本文还将短肢剪力墙在水平载荷作用下的侧移曲线反弯点的相对高度作为此类结构整体性和墙肢相对强弱的综合评价指标,设计中应使反弯点的相对高度不小于0.4。     

液压减震器动力特性的影响因素研究

介绍了摩托车液压减震器的结构及原理,建立了其动力特性的理论模型。通过数字仿真计算研究了液压油的容性、感性等对减震器动力特性的影响情况,得出了两者影响刚好相反的结论,并与实际测量结果对比,验证了模型的正确性。这对减震器性能优化及结构改进具有指导价值,为建立基于几何尺寸参数的减震器动力特性模型奠定了基础。     

基于能量的随机有限断层法研究

随机有限断层法目前被广泛应用于近场地震动的模拟。针对基于现有的随机有限断层法合成得到的加速度时程,其能量存在明显的低频"下沉"这种不合理现象,以美国北岭地震的近场基岩记录资料及震源模型资料为依据,通过计算并对比分析实际记录时程和基于现有随机有限断层法模拟时程的能量在频域的累积分布曲线,揭示模拟时程的能量在频域的分布规律与记录时程的差异性,提出一种基于能量的改进随机有限断层法。利用汶川地震的记录资料及震源模型资料,对所提改进方法进行了合理性和有效性的论证。经过对比分析表明:基于能量的改进随机有限断层法合成得到的加速度时程,无论是能量在频域的分布规律还是反应谱随周期的变化规律,均表现为比改进前的方法得到的时程的对应值要更为接近于记录值,说明所提的改进方法具有一定的合理性和有效性。     

蜂窝夹层结构等效动力学建模方法对比研究

轻质蜂窝夹层板的构造较为复杂,其芯层由大量的蜂窝胞元组成,且蜂窝壁较薄,进行动力学分析时,通常需要利用等效方法对蜂窝夹层板进行简化,来建立有效的蜂窝壁板结构动力学模型,以实现高效率高精度的动特性预测。本文针对3种常用的蜂窝夹层结构动力学等效简化方法:三明治夹心板法、Hoff等刚度法和改进Allen法,采用理论分析、数值仿真和实验研究相结合的方法进行对比研究,研究了三种简化建模方法的特点和建模适用性,寻求最优的适用于蜂窝夹层结构的动力学等效建模方法。     

飞艇模型腹撑支架干扰修正方法研究

对某型飞艇刚性模型的腹撑支架干扰进行了试验研究和数值计算研究。风洞试验采用单点腹撑系统支撑模型,获得飞艇的气动力数据,并通过镜像两步法获得支架干扰量,但是试验无法扣除镜像支架与主支架之间的二次干扰,会给试验数据的支架干扰修正带来一定误差。故采用数值计算方法,对飞艇模型、飞艇模型带腹撑支架、反装模型带腹撑支架、反装模型带腹撑支架和镜像支架等状态下的气动特性进行模拟,获得支架对飞艇绕流场的影响,以及净支架干扰量和二次干扰量的大小,并将计算结果与试验结果对比。对比结果表明,在支架对飞艇气动特性的影响规律上试验与计算结论一致,但在具体数值上二者存在明显差异,表明二次干扰量不可忽视,应在飞艇试验数据的支架干扰修正中予以扣除。     

复杂结构振动试验有效性分析

针对目前振动台试验中的"过试验"和"欠试验"现象,以星箭系统级结构简化缩比模型及卫星结构简化缩比模型为对象,从简单模型基础激励下的理论分析出发,研究了单卫星振动试验时界面响应及星上振动响应与系统级试验的差别,探讨了振动台试验出现天地不一致的原因及其合理应用范围。     

铁路隧道缓冲结构空气动力学特性的试验研究

为了研究高速列车进入隧道时在隧道内所产生的空气动力学问题，开发了一套以压缩空气作为动力来驱动列车模型的缩尺模型试验装置。通过模型试验系统对高速列车突入带开口型入口(即缓冲结构)隧道所产生的复杂压力场进行模拟，通过分析模型试验结果中的压力及压力梯度曲线所表现的规律，对该类型入口削减隧道入口处的最大压力和最大梯度值的效果进行了研究，其削减效果依赖于其各自的特征参数。最后，通过理论推导和模型试验，得到了开口型缓冲结构的最小长度的计算公式。     

复杂非线性结构随机振动环境试验的数值模拟——虚拟振动环境试验系统

介绍了复杂非线性结构振动环境试验计算机模拟过程,为建立虚拟振动环境试验系统奠定基础。振动环境试验的数值模拟包括建模和控制器设计两个核心问题。对复杂非线性结构的计算机模拟具体过程是:首先对被试非线性结构建立非线性有限元模型,并简化成一个低自由度模型;利用低自由度系统和两个反馈测点的加速度设计反馈控制器,使其被控制点响应加速度的功率谱密度达到规范谱型,控制器的反馈即为非线性结构的激励;将激励作用到有限元模型,并做响应计算,验证其响应加速度功率谱密度是否达到预定的规范谱,如果不满足,可重新减缩非线性有限元模型,或另选控制律,重新设计控制器;分析非线性有限元模型的响应,并进行可靠性分析。由振动环境试验的数值模拟过程可发展而成虚拟振动环境试验系统。     

X-cot夹层结构剪切模量实验与分析

以新型高性能X-cor夹层结构为对象,实验研究了Pin的植入角为30。和体积分数为0．49％的情况下,X-cot夹层结构的纵向剪切模量。与纯泡沫夹层结构相比,X-cor夹层结构密度增加24％,剪切模量提高近7倍。在实验基础上,建立了X-cor夹层结构有限元分析模型,分析了Pin植入角、Pin直径以及Pin分布密度对X-cor夹层结构剪切模量的影响。有限元计算与实验结果对比表明,该有限元模型预测值与实验结果误差很小。     

X-cor夹层结构剪切模量实验与分析

以新型高性能X-cor夹层结构为对象,实验研究了Pin的植入角为30°和体积分数为0.49%的情况下,X-cor夹层结构的纵向剪切模量。与纯泡沫夹层结构相比,X-cor夹层结构密度增加24%,剪切模量提高近7倍。在实验基础上,建立了X-cor夹层结构有限元分析模型,分析了Pin植入角、Pin直径以及Pin分布密度对X-cor夹层结构剪切模量的影响。有限元计算与实验结果对比表明,该有限元模型预测值与实验结果误差很小。     

X-Cor夹层结构的平压性能

通过力学分析得到X-Cor夹层结构平压模量的解析式和计及泡沫对z-pin横向支撑的平压强度预测公式。分析X-Cor夹层结构平压模量的理论值与试验值误差,提出了结构屈曲和z-pin的长度差异引起的刚度折减的修正模型,修正后的夹层结构平压模量的理论值与试验值吻合。理论公式为X-Cor夹层结构的设计提供依据,进而为X-Cor夹层结构新材料在工程领域的应用奠定了基础。