城市高架桥梁地震碰撞的粘滞阻尼控制

论文摘要

地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害,地震不仅因其巨大能量造成大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌,此外次生灾害和因交通生命线设施的破坏所造成的间接损失也非常巨大,因而对人类社会构成严重威胁。桥梁作为生命线交通工程中的重要组成部分,其在地震中的安全也在城市综合防灾减灾中日益得到重视。人类对地震的认识是一个循序渐进的过程,与之相应的抗震结构分析设计理论和结构抗震技术也经历了一系列的发展和完善的过程。传统的抗震结构体系是通过强化结构本身的途径来提高结构的抗震能力,而结构振动控制技术,包括减隔震技术、被动控制技术、主动控制技术及混合控制等,为提高结构抗震能力提供了一条新的技术手段。本论文针对高架桥梁在地震作用下的碰撞问题,研究了粘滞阻尼器和弹簧-粘滞减震器降低高架桥梁碰撞的控制问题。主要内容包括:（1）城市隔震高架桥梁的碰撞响应分析。针对某五桥联的隔震高架桥梁,采用接触单元模拟地震作用下桥梁相邻桥联之间的碰撞,对结构考虑和不考虑碰撞影响的高架桥梁地震响应进行了分析。（2）采用粘滞阻尼器,针对两种不同的阻尼器安装方式,通过建立控制系统的力学分析模型,探讨了粘滞阻尼器对降低桥梁在地震作用下碰撞的控制效果,并进行了比较分析。（3）建立了安装弹簧-粘滞减震器高架桥梁的力学分析模型,通过参数分析研究了减震器的刚度、阻尼、安装间距等参数对碰撞控制效果的影响,并进行了减震器的参数优化分析和选择。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 桥梁结构地震震害
• 1.2.1 桥梁的分类和组成
• 1.2.2 桥梁结构的主要震害
• 1.3 碰撞问题的研究与发展
• 1.3.1 结构碰撞分析方法的发展
• 1.3.2 结构碰撞模型的发展
• 1.4 桥梁地震响应控制
• 1.4.1 隔震技术
• 1.4.2 消能减震
• 1.4.3 吸能减震
• 1.4.4 粘滞阻尼器的研究与应用
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 地震作用下城市高架桥的碰撞响应分析
• 2.1 引言
• 2.2 城市高架桥的结构模拟
• 2.2.1 隔震高架桥梁的结构参数
• 2.2.2 碰撞力学分析模型
• 2.3 考虑碰撞影响的桥梁结构力学分析模型
• 2.3.1 分析假定
• 2.3.2 运动方程
• 2.4 地震作用下隔震高架桥碰撞响应分析
• 2.4.1 不考虑碰撞的结构响应
• 2.4.2 考虑碰撞影响的结构动力响应
• 2.5 本章小结
• 第3章 城市高架桥梁碰撞的粘滞阻尼控制
• 3.1 引言
• 3.2 力学分析模型
• 3.2.1 液压粘滞阻尼器的力学模型
• 3.2.2 运动方程
• 3.3 控制效果分析
• 3.3.1 安装方式一
• 3.3.2 安装方式二
• 3.4 本章小结
• 第4章 城市高架桥碰撞的弹簧-粘滞减震控制
• 4.1 引言
• 4.2 弹簧-粘滞减震器的工作原理和控制系统力学分析模型
• 4.2.1 弹簧-粘滞减震器
• 4.2.2 安装模型和控制系统力学分析模型
• 4.3 控制效果分析
• 4.3.1 减震器刚度和阻尼对碰撞控制效果的影响
• 4.3.2 减震器安装间距对碰撞控制效果的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢