土木工程结构振动控制技术及其应用研究.

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浅谈土木工程结构振动控制技术

浅谈土木工程结构振动控制技术

浅谈土木工程结构振动控制技术摘要:依据控制系统与外部能源、结构振动反应信息和动荷载信息之间的关系,结构振动控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制四类。

本文探讨了土木工程结构振动控制技术。

关键词:土木工程;结构;振动;控制;技术abstract: according to the control system and the external energy, structure vibration response information and dynamic load information, the relationship between the structural vibration control can be divided into passive control, active control, the semi-active control and mixed control four categories. this paper discusses the civil engineering structure vibration control technology.keywords: civil engineering; structure; vibration; control; technology中图分类号:k826.16文献标识码:a 文章编号:结构振动控制技术在机械、宇航、船舶等领域已经得到了广泛应用,而其在土工工程界引起广泛兴趣则始于1972 年美籍华裔学者yaoj.t.p(姚治平)对结构控制这一概念的首次提出。

此后,结构振动控制技术得到了迅速发展,目前已经成为结构工程学科中一个十分活跃的研究领域,被称为土木工程的高科技领域。

一、土木工程结构振动控制的分类依据是否需要外界能源, 结构控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制四类。

1、被动控制被动控制不需要提供外部能量,而通过减震、隔震装置来消耗或转移振动能量,同时阻止振动在结构中的传播,它具有构造简单、造价低、易于维护且无需外界能源支持等优点而被广泛应用。

土木工程软著题目大全

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土木工程毕业论文选题方向比较好写

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土木工程毕业论文选题方向比较好写在土木工程领域,选择一个适合撰写毕业论文的研究方向至关重要。

不同的选题方向会直接影响论文的难度、深度和创新性。

在选择土木工程毕业论文选题方向时,有一些研究领域相对容易写作且具有一定的实践意义。

结构可靠性分析结构可靠性一直是土木工程研究的热点问题之一。

通过对结构的可靠性进行分析,可以评估结构在设计寿命内的性能和安全性。

论文选题可以围绕结构可靠性分析方法的研究、结构设计参数对结构可靠性的影响、结构可靠性与耐久性的关系等展开。

这一领域的研究通常需要进行大量数据分析和模拟计算,但是相对来说可以有较明确的研究框架和方法,适合进行深入的探讨。

新型建筑材料应用研究随着新型建筑材料的不断涌现,如高性能混凝土、纳米材料等,新型建筑材料的应用研究成为土木工程领域的研究热点之一。

选择这一研究方向,可以从材料的结构、性能、应用范围等方面展开探讨,探索新型建筑材料在结构设计、施工中的应用潜力。

这一领域的研究通常需要进行实验室测试、数据分析等工作,但是可以通过实际案例对比展示新型建筑材料的优势和应用前景。

结构振动与控制结构振动与控制是土木工程中一个重要的研究领域,主要研究结构在地震、风载等外部动力作用下的振动响应和控制方法。

选择这一研究方向,可以探讨结构的振动特性、振动控制方法的研究进展、不同振动控制算法的比较等问题。

这一领域的研究通常需要进行数值模拟、振动试验等工作,但是可以通过实际案例分析结构振动与控制的实际应用效果。

地下空间工程地下空间工程是土木工程领域中具有挑战性和实践意义的研究方向之一。

选择这一研究方向,可以从地下结构设计、地下空间利用、地下工程施工技术等方面展开探讨,探索地下空间工程在城市发展、资源节约、环境保护等方面的应用潜力。

这一领域的研究通常需要进行地质勘察、施工监测、地下结构安全评估等工作,但是可以通过实际工程案例展示地下空间工程的实际应用效果。

结论选择一个适合撰写毕业论文的研究方向对于土木工程学生来说至关重要。

国内土木工程中的TMD应用研究【论文】

国内土木工程中的TMD应用研究【论文】

国内土木工程中的TMD应用研究摘要:简要介绍了TMD的发展历程和基本工作原理,对国内近两年对TMD在结构创新、参数分析和工程应用等几个方面的研究成果分别进行了介绍,总结TMD研究过程中的主要方向,并为TMD在桥梁方面的进一步研究提出几点建议。

关键词:振动控制,TMD,被动控制,动力特性引言调谐质量阻尼器(TunedMassDamper,TMD),是一种结构形式简单,工作性能稳定的被动耗能装置,目前已经被广泛应用于土木工程中的减振与抗震领域。

近年来,大数据科学与计算机性能迅速发展,建筑和桥梁结构中非线性问题的解决取得一定进展;同时,空间结构理论的发展与高强材料的进一步升级,使得设计方案可以向更高耸,更大跨方向发展,而柔性结构在风和其他荷载作用下的振动则成为亟待解决的问题。

TMD作为比较成熟的技术,可以为结构提供更好的减振与抗震性能,并仍有不断改进的潜力。

1TMD的原理与应用案例TMD作为一个附加系统安装在主结构上,形成耦合系统,可以对系统整体动力特性进行微调,从而改善抗震性能。

早在1909年,Frahm为德国邮船设计的动力吸振器即为TMD 前身。

该结构由质量块和弹簧两部分组成,通过质量块的振动将主结构能量转移,而弹簧对主结构施加的作用力与惯性力相反,可以明显减弱结构振动。

在动力吸振器的基础上添加一个独立阻尼单元即成为传统TMD,阻尼单元通过集中耗能极大提高了对振动的抑制作用。

在TMD的设计阶段,通过调整质量和刚度,可以使TMD频率接近主结构固有频率以达到最佳减振效果。

DenHartog等人在研究中,发现TMD 参数变化时,主结构的动力响应曲线上存在不动点,以此引出关于最优阻尼比和最优频率比的研究。

理论上,TMD为主结构的一个附加质量,其质量增加对减振效果有明显增强,但受限于结构承重能力与布置空间,TMD与主结构的质量比一般不超过5%。

TMD作为被动控制措施,不需要外部供能即可对主结构特定频率的振动进行有效控制;TMD与主结构的结构和功能相互独立,在安装和后期养护时基本不会影响主结构;另外,相对其他主动控制措施的经济性使其得以广泛应用于工程领域。

结构振动控制与应用 2013年科技进步二等奖

结构振动控制与应用 2013年科技进步二等奖

结构振动控制与应用 2013年科技进步二等奖Structural vibration control is a crucial aspect of engineering, especially in the field of civil engineering. 结构振动控制是工程学的一个关键方面,特别是在土木工程领域。

Vibration can have detrimental effects on structures, leading to decreased stability and structural integrity. 振动可以对结构造成有害影响,导致结构稳定性和完整性降低。

It is essential to implement effective control measures to mitigate these impacts and ensure the safety and longevity of structures. 实施有效的控制措施以减轻这些影响并确保结构的安全性和持久性至关重要。

One of the key methods used in structural vibration control is the use of damping devices. 结构振动控制中使用的一种关键方法是使用阻尼装置。

Damping devices absorb and dissipate energy from vibrations, reducing the magnitude of oscillations and minimizing the potential for damage. 阻尼装置吸收并消散振动能量,降低振荡幅度,最小化损坏的可能性。

Common damping devices include viscoelastic materials, tuned mass dampers, and passive or active control systems. 常见的阻尼装置包括粘弹性材料、调谐质量减振器以及被动或主动控制系统。

结构振动控制的概念及分类

结构振动控制的概念及分类

耗能方案性能来抵御地震作用的,即由结构本身储存和消耗地震能量,以满足结构抗震设防标准,小震不坏,可能无法满足安全性的要求;另一方面,在满足设计要求的情况下,结构构件的尺寸可能需做得很大木工程领域新兴一种新型的抗震方式——结构振动控制,即对结构施加控制机构,由控制机构和结构半主动控制和混合控制。

是由控制装置随结构一起振动变形而被动产生的。

被动控制可分为基础隔震技术、耗能减震技术和吸是由控制装置按某种控制规律,利用外加能源主动施加的。

主动控制系统由传感器、运算器和施力作术。

主动控制有主动拉索系统(ATS)、主动支撑系统(ABS)、主动可变刚度系统(AVSS)、主动质期开始研究主动控制。

目前,主动控制在土木工程中的应用已达30多项,如日本的Takenaka实验控制力虽也由控制装置自身的运动而被动的产生,但在控制过程中控制装置可以利用外加能源主动调置、半主动TMD、半主动力触动器、半主动变刚度装置和半主动变阻尼装置等。

主动控制,或者是同时应用不止一种的被动控制装置,从而充分发挥每一种控制形式和每一种控制装:同时采用AMD和TMD的混合控制系统、主动控制和基础隔震相结合的混合控制系统以及主动控制和京的清水公司技术研究所。

,但由于建筑结构体形巨大导致所需的外加能源较大,加之控制装置的控制的算法比较复杂,而且存好,容易实现,目前发展最快,应用最广,尤其是其中的基础隔震技术已相当成熟,并得到了一定程主动控制低廉,而且不需要较大的动力源,因此其具有广阔的应用和发展前景;混合控制综合了某几和耗能减震技术。

置控制机构来隔离地震能量向上部结构传输,使结构振动减轻,防止地震破坏。

目前研究开发的基础和混合隔震等。

近年来,越来越多的国家开展了基础隔震技术的研究,因此,隔震技术也得到了飞速:日本94栋,美国21栋,中国46栋,意大利19栋,新西兰16栋,已采用了基础隔震技术。

最近有使结构的振动能量分散,即结构的振动能量在原结构和子结构之间重新分配,从而达到减小主结构振尼器(TLD);(3)质量泵;(4)液压—质量控制系统(HMS);(5)空气阻尼器。

浅谈土木工程结构振动控制技术

浅谈土木工程结构振动控制技术
摘 要: 结构振动控 制( 简称为结构控 制敞 术 , 就是指通过 采取 一定的控制措施 以减轻或抑 制结构 由于动 力荷 载所引起的反应 。本文 简述 土木 工程结构振 动控制技 术 , 并提 出需要 解 决 的问题和 对今后 的发展 趋 势做 了展 望 。 关键词 : 结构控 制; 发展趋 势 主动 主动支撑 系统 、 主动空 许多结 构控制 问题对于可靠性要 求很高 , 结构振动控制技 术在机械 、 宇航 、 船舶 等领 尼系统 、 拉索系统 、 而在正常条件下又无 法对整个 闭环系统进行实 域已经得到了广 泛应用 ,而其在土工工程 界引 气动力挡风板系统 、 气体脉 冲发生器系统等。 起广泛兴趣则始于 1 7 年美籍华裔学者 Y o 92 aJ . 2 结构性能可变型( 2 半主动控 制) 现证实控制方案 的正确性 , 如为提高建筑物的 这样 探讨结构 平) 对结构控制这一概念的首次提 出。 此 它是利用控制机构来主动调节结构内部的 抗 震能力 而设计 的结构 控制器 . , 使结构参数处 于最优状 态 , 的外部能 控制的实验证实方案是十分重要 的问题。 所需 后 , 构振动控制技术得到 了迅速 发展 , 前 已 参数 , 结 目 5结构控制技术的发展展望 经成为结构工程学科 中—个十分活跃 的研究 领 量 比控制力型小得多。比起控制 力型主动控制 , 经过诸多学者长期不懈的努力 , 特别是在 域, 被称为土木工程的高科技领域。 结构振动控 结构 性能可变型主动控制更容易实施 而且也更 而控 因此结构性 近十几年的时间里 , 土木工程结构控制技术得 制技术根据所采取的控制措施是 否需 要外部能 为经济 , 制效果 又与前者 相近 , 前 呈现 出一派生机勃勃的 源可分为敲 动控制 、 主动控 制和混合控制 。 以下 能可 变型主动控制 目 具有更大的研 究和应用 到了全面迅速的发展 , 展望今后—个时期内, 结构控制技术 价值 。结构 性能 可变型主动控 制往往采 用开关 发展 势头。 将分别对 这些控制技 术予 以简述。 控 制或称为”-” o1 控制 , 通过开关 改变控制器 的 的发展趋势将是 : 1 被动控制 从而改变结构 的动力特性 。 目前 , 较 5 . 1被动控制技术规范化实用化 。 目 将 前一 被 动控制是一种 不需要外部能 源的结构 控 工作 状态 , 制技术 ,一般是指在结构的某个部位 附加 一个 为典 型的结构性能可变型主动控制装置有: 可变 些较 为成熟 并且已得 到实际工程 子系统 ,或对结构 自 的某些构件做构造 上的 刚度 系统 、 变阻尼 系统、 身 可 主动调谐参数 质量 阻 证实 的被动控制技术 , 如基础隔振、 耗能吸 可控 电流变或磁 流变) 阻尼器 、 液体 可 能减 振等 , 行系统 整理 , 之逐步规 范化 、 进 使 实 处理以改变结构体系的动力特性 。被动控制 因 尼 系统 、 ( 用化 , 编人新制订 的结构设计规范 中, 并 以推动 其构造简单、 造价低 、 易于维护且无需外部 能源 控摩擦式隔振系统等。 支持等优点而引起了广泛 的关注 ,并成为 目前 3混合控制 其在 工程实践 中的广泛应 用。 目 前在 国内外这 混合控制是主动控制和被 动控制 的联合 应 方 面的工作 已经有 了一些进展 。 应用开发的热点 , 许多被动控制技术 已 t 成 3 趋 使其协调起来共 同工作 。 这种控制系统充分 5 _ 2加强 对半 主动控制和混合 控制技术的 熟 , 已在实际工程中得到应用。 并 被动控制从控 用 , 制机理上可分为基础 隔振和耗能 吸能减振 两大 利用 了被 动控制与主动控 制各 自的优 点 ,它既 实验研 究以及试点 工程的研究 可 以通过被动控 制系统大量 耗散振动 能量 , 又 半主动控制和混合控制技术是今后土木工 类。 可 以利用主动控 制系统 来保证控 制效果 ,比单 程结构 控制的重要 发展方 向,因此应进一步加 1 . 1基础隔振 基础隔振是在上部结构 与基础 之间设 置某 纯 的主动控制能节省大量 的能量 ,因此有着 良 强对 它们 的实验研 究 以及试 点工程 的研 究 , 以 种隔振消能装 置,以减小地震能量向上部 的传 好 的工程应用价值。 目 前混合控制装置主要 验证其实 际控制效果及可靠性 , 并不断总结 、 完 以下儿种 :) (主动质量阻尼系统(M 1 1 A D与调 善 , 以期尽快达到实用化的要 求。 虽然 目 前结构 输, 从而达到减小上部结构振动的 目的。 基础 隔 振能显著降低结构的 自 振频率 ,适用于短周期 谐 质量阻尼 系统 tM ) T 或调谐 液体 阻尼系统 控制 技术 尚未在 土木工程 中得 到广泛应用 , D 但 的中低层 建筑 和河性结构 ,由于隔振仅对 高频 fE ) 结合 的混合控 制;) 动控制与 阻尼耗 由于其 自身 所具有 的 明显优 势一 “ 能型”其 J 『 rD相 f主 2 智 , 能相结合的混合控制;) (主动控制与基础 隔振相 良好 的应用前 景是 毋须置疑的。结构振 动控制 3 地震波有效 , 因此对高层建筑不太适用 。 l 耗能吸能减振 2 结合 的混合控制等。 在高层建筑和高耸结构还有较为广泛的发展前 耗能吸能减振装置主要有 : 金属 屈服 阻尼 4有待研究的控制 问题 景。 虽然 , 在我国结构振动控制 目 前多数仅应用 结构 控制这一课题 . 近年来 , 受到 了多个领 于高耸结构 中,但 随着我 国高层建筑特别是超 器、 摩擦阻尼器 、 弹性 阻尼器 、 粘 粘性液体 阻尼 器、 调谐质量阻尼器 、 调谐 液体 阻尼器 、 压质 域的学者与专家 的高度重视 ,越来越 多的控制 高层建筑 的发展 ,必将给结构振动控制带来更 液 量控制系统和质量泵等。 专家投身于该研究 中,在理论 上取得 了不少新 为广 阔发展空 间因此 有理 由相信 , 采用结构控 2主动控制 结果 , 在应用 上成功的例子也很 多 , 仍有一些 制技 术的智能 型隔振 减振 结构将会 是不久 的将 但 主动控制是一种需要外 部能源的结构控制 问题有待进 一步深人探讨。 来人们 的现实追求。 技术 ,它是通过施加与振动方 向相反 的控 制力 4 l从控制器设 汁角度的建模与模型 简化 参 考 文 献 来实现结构控 制的, 其工作原理 如下: 传感器 监 由于结构系统维数高 , 含有未建 模动态特 【刘 季. 1 】 结构抗震 抗风振 动控制 Ⅱ 第六届 结构 测结构的动力响应和外部激励 , 将监测 的信息 性 及参数 不确定性等 , 研究面 向低 阶鲁棒控 制 工程 学 特邀 告 , 9 . 1 " 9/ 送入计算机内 , 计算机根据给定的算法给 出应 器设 计_ 的辨识方法及模 型简化技术等 问题是具 f武 田寿一著 , 2 ] 纪晓 惠, 译. 等 建筑物隔震、 坊振 施加 的力 的大小 , 最后 , 由外部 能源驱 动 , 制 有实 际意义的 , 控 同时对于含智能材料 的结 构 , 与控振 北京: 由 中国建筑 工业 出社,97 19. 系统产生所需的力。如果传感器仅测量结构 响 于材料 的强非线 性 , 对材料与结构间 的非线性 【 曾德 民, 建筑基 础隔震技 术的发展 和应用 3 ] 等. 应的信号 , 称控制系统为闭环控 制; 传感 器 相互作用的辨识也需进一步研究。 如果 概 况 Ⅱ 工 程 抗 震 ,9 6 l 19 , 仅测量 外部激励 的信号 ,称控 制系统为开环控 4 . 2结构控制 中的非线性控制 f唐家祥 , 4 1 刘再华. 建筑结构基础 隔震 . 华 武汉: 制. 果传感器 同时测量结构 响应和外部激励 的 虫 口 研究 带有滞 回环 及饱 和 的非线 性控 制 问 中理工 大学出版社 ,9 3 19. 信号 , 则称控制系统为闭一 开环控制。主动控 制 题 , 这类问题本身在控制界有着广泛 的兴趣 , 另 f周福霖. 5 】 工程结 构减震控制 武汉: 出版 地震 可分为控制力型和结构性能可变型 主动控 外智能控制如模糊控制等在非线性结构控制 中 社 ,9 7 19. 制) 。 两类 会有很好的应用前景, 也值得深 ^ . 探讨。 【李爱群, 南京电视j 风振的混合振动控制 6 ] 等. 誊 2 . 1控制力型 4 . 3结构控制 中的混合控制 研究口建筑结构 学报 ,96 l 】9. 它的特点是采用能检测结构及外干扰振动 不同类 型 的控制 算法集 成 的研究 即混 合 【刘季等. 7 J 液压一 量控制 系统试验研究Ⅱ哈 尔 质 】 . 的传感器 ,将传感器获得 的信号作为控 制振动 ( bi 控制 方式 目 h r) y d 前是 控制界极 受关注 的问 滨建筑工程学院学报 , 9. 1 3 9 的控制信号 ,通过作动器 随时 向结构施 加控制 题 ,在结构控 制中研究主动 与被动控 制间的最 『刘李 , 霞. 8 1 李敏 变刚度 结构 半主动控制的研究 力, 以便及时控制结构 的动力反应。 控制装置大 优混合 , 是具有实际意义 的方 向. , 此外 利用一些 地震 工程 与 工 程振 动 ,9 7 19 . 体上 由仪器测量 系统( 感器) 制系统 ( 算 主动控制算 法进行结构} 惨 数的优化问题也 『欧进 萍 , 耗 能减 振结构 的抗震设计方法Ⅲ 传 、 控 计 殳{ 9 1 等. . 机) 、 动力驱动系统( 作动器) 等组成。 目前研究开 值得进一步研究 。 地 震 工 程 与 工 程 振 动 .9 8 19 . 发的控制力 型主动控制装置主要有: 主动质量 阻 4 结构控制 中的可靠性要求 A 作者 介绍 : , 1 8 年 出生 , 江哲 男, 2技术新产品

振动控制-主动、半主动

振动控制-主动、半主动

目录0.前言 (1)0.1 结构振动控制研究与应用概况 (1)1.结构振动主动控制、半主动控制 (2)2.结构振动控制分类 (3)3.各类控制系统构造及性能 (4)3.1 结构振动主动控制概述 (4)3.1.1 主动控制控制原理 (5)3.1.2 加力方式及加力位置 (7)3.1.3 控制装置 (8)3.2 结构振动半主动控制概述 (8)4.结构振动主动控制、半主动控制算法 (11)4.1 主动控制算法 (12)4.1.2 几种算法的简单介绍 (13)4.2 半主动控制算法 (21)4.3 智能控制算法 (22)5.结构主动、半主动控制系统分析方法及设计方法 (24)5.1 主动控制系统的最优控制力设计与分析 (25)5.1.1 主动控制系统的最优控制力设计 (25)5.1.2 主动最优控制力和受控反应特征分析 (26)5.2 结构主动变阻尼和智能阻尼控制系统的最优控制力设计与分析 (30)5.2.1半主动最优控制力设计 (31)5.2.2系统反应分析 (36)5.3 结构主动变刚度控制系统的最优控制力设计与分析 (37)5.3.1主动变刚度最优控制力设计 (37)5.3.2系统反应分析 (40)6.结构振动主动控制、半主动控制系统的工程应用 (41)6.1 AMD控制系统的工程应用 (41)6.2 结构主动变刚度控制系统的工程应用 (41)6.3 结构主动变阻尼控制系统的工程应用 (42)6.4 其他结构振动控制系统的工程应用 (42)7.研究展望 (43)7.1 结构振动主动控制、半主动控制的研究与发展方向 (43)7.2 结构振动控制的有待研究的问题 (43)8.结语 (43)参考文献 (44)主动控制、半主动控制综述0.前言0.1 结构振动控制研究与应用概况结构振动控制技术与传统的依靠结构自身强度、刚度和延性来抵抗地震作用的做法不同,通过在结构中安装各种控制装置,从而达到减小结构地震反应、保障结构地震安全的目的。

振动力学在结构设计中的应用研究

振动力学在结构设计中的应用研究

振动力学在结构设计中的应用研究随着现代科学技术的不断发展,人们对于改善建筑物的安全性和舒适性的需求也越来越高。

而振动力学作为一门研究物体在振动中行为特性的学科领域,已经被广泛应用于结构设计中。

本文将探讨振动力学在结构设计中的应用,以期对于该领域的研究和进步有所帮助。

一、振动力学的概念及应用振动力学是一门研究物体振动行为的学科,涉及到许多领域的研究,如机械、电子、建筑、航空、船舶等。

其中,振动力学在建筑领域中的应用特别广泛。

例如,建筑物的地震响应分析、结构抗震分析、桥梁和风力机的振动分析等都需要振动力学的知识支持。

在建筑物结构设计中,振动力学主要用于以下方面:1. 结构设计的稳定性分析振动力学在结构设计中的一项重要应用是通过其稳定性分析来确定建筑物的动态响应。

结构在受到外力刺激时,需要具备足够的稳定性才能保证其正常工作。

通过对建筑物的固有频率、模态、阻尼等参数的评估,可以预测建筑物受到不同大小的外力时的动态响应,并进一步优化结构设计,以达到更好的抗震、防风等效果。

2. 振动控制和减震振动力学的另一个重要应用是在结构振动控制和减震方面。

振动控制技术可以通过控制建筑物的振动来对结构产生的噪声、震动等问题进行优化和解决。

在抗震等特殊情况下,振动控制技术还可以通过主动控制或半主动控制等减震手段来保证建筑物的稳定性和安全性。

3. 特殊结构振动分析除了常规的建筑物设计,振动力学还可以应用于一些特殊结构的振动分析。

例如,在船舶设计中,振动力学可以用于预测船舶在波浪中的瞬间载荷,从而改善船舶的航行性能。

此外,在桥梁设计中,振动力学也可以用于模拟桥梁在不同运行状态下的振动响应情况。

二、振动力学的应用案例振动力学在结构设计中的应用已经被广泛验证。

以下是几个应用案例:1. 上海中心大厦上海中心大厦是一座632米的摩天大楼,是目前世界上第二高的建筑物。

设计师使用了振动力学模拟来确定结构的抗震性和稳定性。

通过对建筑物的固有频率、模态、阻尼等参数进行分析,设计师调整了建筑物的结构线形和刚度,提高了建筑物的抗震性和稳定性。

浅析结构振动控制技术的原理和应用

浅析结构振动控制技术的原理和应用

技术改造浅析结构振动控制技术的原理和应用李维赞 谢 永(隔而固(青岛)振动控制有限公司,山东 青岛 266108)摘 要:当前建筑行业在振动控制技术方面还有很多问题有待进一步研究。

过去的抗振结构体系只通过提高结构本身的抗振性能来抵抗。

此方法影响有限,安全性较差。

因此,目前只有地震调整技术才能满足当前建设项目的需要,其发展前景和强大的经济效益日益突出。

关键词:结构振动;控制技术;原理;应用引言:近年来结构振动控制技术的应用日益广泛,结构振动控制技术的应用对象日益增多。

针对这一趋势,本研究介绍了常用的结构振动控制技术的原理,并对其优缺点进行了全面的说明;并简要介绍了相关应用。

1振动控制技术的必要性在中国,随着城市化进程的逐步加快,振动控制技术在建筑业中发挥着越来越大的作用。

第一,在建筑中应用防振技术,不仅可以有效地减少地震、水灾等自然灾害的破坏,还可以大大提高建筑的抗外部冲击能力。

第二,在建筑中应用防振控制技术可以有效地分配地震产生的能量。

近年来,国际建筑专家对这类结构监管的研究备受关注。

借助于结构本身和控制系统来承受荷载,结构处于不良状态,并能在发生大地震时保持球形的霍尔灵,有效地分配了地震带来的能量。

此外,该技术的工作原理和概念非常明确,适用于不同的建筑结构和不同程度的地震强度。

2被动控制2.1隔振技术所谓的减振,是指放置在建筑结构中有效地消耗地震能量的柔性连接,并通过设置这些柔性连接来降低地震能量。

此原则可控制建筑的变形,由于柔性连接可以起到"隔震"、"吸震"的作用,能够最大限度地减少地震产生的能量,保护建筑结构,并确保建筑结构的安全和稳定。

减轻地震对上部结构造成损坏的目的,而且建筑装修及室内设备也得到有效保护。

结构最常用的隔振技术是使用隔振支座来延长结构的自然振动周期,并避免土体的运动高峰时间,从而降低结构的地面运动能量。

此隔振方法减小了结构在地震荷载作用下的响应也存在一定的不足,仅适用于4层中低的剪力墙结构。

土木工程结构振动控制技术的发展

土木工程结构振动控制技术的发展

结构振动控制技术得到 了迅速 发展, 目前 已经成 为结构工 前世界上唯一的主动变 刚度控制系统 的工程应用实例 。
l 结构 振动控制技术
结构振动控 制技 术根据所采取 的控 制措 施是否需要外 部能 源 可分为: 被动控 制 ( 不需要) 、 主动控制 ( 需要) 和主动与被动 的
混合控制 ( 或称杂交控制) 。
( K o b o i f e t a 1 . 1 9 9 3 ; N a s u e t a t . 2 0 0 1 ) , 结构 主 动 变 刚度 控 制 系 统 主
办 公楼 ( 地上五层 , 地 下一层) 。结构沿短向方向的前三阶 自振周
・ 1 3 9・
施 工技术
建材发展导 向 2 0 1 3 年 7月
用 的前 景比较远 大。
2 结构 抗震 技术在工程 中的发展运用
2 . 1 结构 主动 变 刚度控 制 系统 的工程 应用
动变刚度控制系统可 以很好地执行设定的控制命令 。
2 . 2 结构主动变阻尼控制系统 的工程应用
结 构主动变阻尼控制 系统曾在两栋结构抗震和 一座桥梁 结 1 9 9 0年 日本 首次在 K a { i ma建筑研 究所 的一栋三 层钢 结构 构车辆振动控制 中得 到应 用。 日本 K  ̄ i ma五层 办公楼 的主动变 办公楼 ( K a T R I 第2 1 号楼上) 上安装 了 6套主动变刚度控制系统 阻尼控制系统 。 该建筑 是 K Ni ma 公司位于 S h i z u k a的一栋钢结构
年的历史 , 其研 究和应用 大体上分为三个领域 : 基础 隔震 、 被动耗 能减振 以及主动、 半主动和智能控 制。
关键 词 : 土木 ; 结构 ; 振 动控 制

桩基工程施工中的振动控制技术研究

桩基工程施工中的振动控制技术研究

桩基工程施工中的振动控制技术研究第一部分:背景介绍桩基工程作为土木工程中的重要环节,对于建筑物的稳定性和安全性起着重要作用。

然而,在桩基施工过程中,由于振动引起的地基沉降和周围建筑物的损害问题常常困扰着工程师和设计师。

因此,研究和应用振动控制技术成为了当前桩基工程领域的一个热点。

第二部分:振动产生的原因桩基工程施工中振动的主要原因有两个方面,一是施工机械的震动,二是钻孔和打桩过程中的冲击。

施工机械震动是由于机器自身的振动或不平衡引起的,而钻孔和打桩过程中的冲击振动则是由于桩具与地面的相互作用产生的。

这两种振动都会对周围土壤和建筑物产生影响,因此需要采取措施进行控制。

第三部分:振动对建筑物的影响施工中的振动对周围建筑物有很大的影响。

首先是建筑物本身的稳定性和结构安全性,振动会导致建筑物的脆弱部分产生损坏或破坏,甚至引起结构的塌陷。

其次是地基沉降,长期的振动会引起土壤的沉降,导致建筑物的不稳定。

此外,振动还可能对地下管道和电缆等地下设施造成损坏,甚至影响到周边居民的生活。

第四部分:振动控制技术为了避免振动对建筑物和周围环境产生不良影响,需要采取一系列振动控制技术。

一种常见的方法是通过减少施工机械的振动或改进机械的设计来达到控制振动的目的。

同时,在钻孔和打桩过程中,也可以采取降低冲击力或改变冲击方式的方法来减少振动的产生。

此外,还可以通过在地基或建筑物周围铺设振动隔离层来减少振动向外传播。

第五部分:振动监测与预测振动控制技术的有效应用需要依赖于准确的振动监测和预测。

通过在施工现场设置振动监测设备,可以实时监测振动的幅值和频率,并及时采取控制措施。

此外,还可以借助数学模型和计算机仿真来预测施工过程中可能产生的振动状况,从而提前对可能的问题进行预防和处理。

第六部分:国内外振动控制技术研究进展在国内外,振动控制技术的研究和应用都取得了一定的进展。

国外一些发达国家在振动控制方面积累了丰富的经验,采用了多种先进的控制技术,并建立了相应的法规和标准。

土木工程结构中的抗震技术发展应用

土木工程结构中的抗震技术发展应用

土木工程结构中的抗震技术发展应用【摘要】土木工程结构中的抗震技术发展应用一直是工程领域的重要话题。

本文将从抗震技术的历史发展、现代抗震技术在土木工程中的应用、地震监测技术在土木工程中的作用、结构减震与控制技术的应用以及耐震设计标准的制定和更新等方面进行探讨。

通过对这些内容的分析,可以揭示出土木工程结构中抗震技术的重要性以及未来发展方向。

本文将深入探讨这些内容,希望能够为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值,促进土木工程结构中抗震技术的进一步发展和应用。

【关键词】地震、抗震技术、土木工程、结构、监测、减震、控制、耐震设计、标准、发展、重要性、方向。

1. 引言1.1 土木工程结构中的抗震技术发展应用土木工程结构中的抗震技术发展应用是一个备受关注的领域,随着科技和工程技术的不断进步,抗震技术在土木工程中的应用得到了日益广泛的推广和应用。

地震是一种破坏力极大的自然灾害,对建筑物和基础设施造成的破坏往往是不可估量的,因此如何有效地提高土木工程结构的抗震能力成为了工程领域中的重要任务之一。

历史上,人们在土木工程结构中的抗震技术方面积累了丰富的经验和知识,例如采用加固措施、改变结构形式、增加柱子和梁的截面尺寸等方法来提高建筑物的抗震性能。

随着科学技术的不断发展,现代抗震技术在土木工程中的应用也越来越广泛,包括地震监测技术、结构减震与控制技术等方面的技术不断完善和发展。

土木工程结构中的抗震技术发展应用对于保障人们的生命财产安全和提高建筑物的抗灾能力具有重要意义,同时也为未来土木工程结构抗震技术的发展方向提供了重要参考和借鉴。

2. 正文2.1 抗震技术的历史发展抗震技术的历史发展可以追溯到古代文明时期。

在古代,人们对地震的认识还比较模糊,古代建筑多采用石头、木头等天然材料搭建,地震发生时往往造成严重的破坏。

随着人类对地震的认识逐渐深入,对抗震技术的需求也随之增加。

古代罗马人在建造大型建筑时采用了一些抗震措施,例如在建筑的基础上设置弹簧石柱等。

土木工程中的桥梁振动与减振控制技术

土木工程中的桥梁振动与减振控制技术

土木工程中的桥梁振动与减振控制技术在现代土木工程领域,桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,其安全性和稳定性至关重要。

然而,桥梁在使用过程中不可避免地会受到各种动态荷载的作用,如车辆行驶、风荷载、地震等,从而产生振动。

过大的振动不仅会影响桥梁的使用舒适性,还可能对桥梁结构的安全性造成威胁。

因此,深入研究桥梁振动现象以及有效的减振控制技术具有重要的现实意义。

桥梁振动的产生原因是多方面的。

首先,车辆行驶是导致桥梁振动的常见因素。

当车辆通过桥梁时,车轮与桥面之间的相互作用会产生周期性的冲击力,从而引起桥梁的振动。

车辆的速度、重量、行驶方式以及桥梁的平整度等都会对振动的大小和频率产生影响。

其次,风荷载也是引起桥梁振动的重要原因之一。

特别是对于大跨度桥梁,风的作用可能会导致桥梁发生颤振、抖振等现象,严重时甚至会导致桥梁结构的破坏。

此外,地震作用也会使桥梁产生强烈的振动,对桥梁的抗震性能提出了很高的要求。

桥梁振动可能带来一系列不利影响。

从使用舒适性的角度来看,过度的振动会使行车者感到不适,甚至可能影响驾驶安全。

对于行人来说,振动较大的桥梁也会给行走带来不便。

在结构安全性方面,长期的振动会导致桥梁结构的疲劳损伤,降低桥梁的使用寿命。

此外,过大的振动还可能引起桥梁结构的局部破坏,如连接件的松动、混凝土的开裂等。

为了有效控制桥梁的振动,人们研究和发展了多种减振控制技术。

其中,被动减振技术是应用较为广泛的一种。

常见的被动减振装置包括阻尼器和隔振支座。

阻尼器通过消耗振动能量来减小振动幅度,如粘滞阻尼器、金属阻尼器等。

粘滞阻尼器利用液体的粘性阻力来消耗能量,其阻尼力与速度成正比;金属阻尼器则通过金属材料的塑性变形来吸收能量。

隔振支座则通过隔离振动的传递来达到减振的目的,如橡胶支座、铅芯橡胶支座等。

橡胶支座具有良好的弹性和隔振性能,能够有效地减少振动的传递;铅芯橡胶支座则在橡胶支座中加入铅芯,增加了支座的阻尼,进一步提高了减振效果。

土木工程中的智能感知与自适应控制技术研究

土木工程中的智能感知与自适应控制技术研究

土木工程中的智能感知与自适应控制技术研究在当今科技飞速发展的时代,土木工程领域也迎来了一系列的创新与变革。

其中,智能感知与自适应控制技术的出现,为土木工程的设计、施工和运维带来了全新的思路和方法。

这些技术的应用不仅提高了工程的安全性和可靠性,还优化了资源利用,降低了成本,对土木工程的可持续发展具有重要意义。

智能感知技术是获取土木工程结构和系统状态信息的关键手段。

通过在结构中嵌入各种传感器,如应变传感器、位移传感器、加速度传感器等,可以实时监测结构的受力、变形和振动等情况。

这些传感器能够将采集到的物理量转化为电信号,并通过数据传输系统发送到中央处理单元进行分析和处理。

与传统的监测方法相比,智能感知技术具有更高的精度、更快的响应速度和更强的抗干扰能力。

例如,在大型桥梁的监测中,智能感知技术可以精确地测量桥梁在车辆荷载和自然环境作用下的变形和应力分布。

通过对这些数据的分析,可以及时发现桥梁结构的潜在问题,如裂缝的产生、支座的位移等,并采取相应的维护措施,保障桥梁的安全运营。

在高层建筑的监测中,智能感知技术可以实时监测建筑物在风荷载和地震作用下的振动响应,为结构的抗震设计和抗风设计提供重要的依据。

自适应控制技术则是根据智能感知系统获取的信息,对土木工程结构和系统进行主动调节和控制,以达到预定的性能目标。

自适应控制技术的核心是控制器的设计,控制器能够根据输入的监测数据和预设的控制策略,计算出所需的控制动作,并通过执行机构施加到结构上。

在土木工程中,自适应控制技术的应用主要包括结构振动控制和形状自适应控制等方面。

结构振动控制是通过施加控制力来减小结构在地震、风等动力荷载作用下的振动响应。

常见的振动控制装置有调谐质量阻尼器(TMD)、主动质量阻尼器(AMD)和磁流变阻尼器(MRD)等。

这些装置可以根据结构的振动状态自动调整阻尼力或控制力的大小和方向,有效地降低结构的振动幅度,提高结构的舒适度和安全性。

形状自适应控制则是通过改变结构的形状或几何参数,来适应不同的荷载条件和使用要求。

简述隔震装置及应用措施

简述隔震装置及应用措施

简述隔震装置及应用措施一、隔震控制技术1.隔离控制技术的应用原理与地震反应谱相结合,当周期出现逐渐增大时,加速度反应谱也会逐渐减小,一般会有较大的低层建筑物刚度存在,从而形成较短周期。

当出现地震时,会形成较大的输入加速度,因此,若运用措施则能增大结构基本自振周期,与场地卓越周期原理相结合,使机构的基频得到控制,当超过地震能量高的频段之后,能够将建筑物的输入加速度降低。

同时结合地震反应谱,当周期有增大现象出现时,位移反应谱也会随之增加,当地震出现时,由于建筑物周期进一步增大,不断增加了反应位移,结合阻尼,则不会产生较大反应位置,且会有更好的降低反应加速度的效果形成。

2.常见的隔震装置和使用方法(1)橡胶支座的应用目前使用的隔震橡胶支座主要是由橡胶片和薄片增强钢板粘合硫化加工形成的橡胶支座,容易运用现代橡胶化工技术支座,有较低的水平向刚度存在,且垂直向刚度较高。

在桥梁上运用这种形式的橡胶支座较为常见。

建筑工程和桥梁工程对橡胶支座结构的使用基本一致,有统一的结构动力学要求存在,包括可靠性、耐久性以及防火在内的环境耐受性问题,在地震荷载的作用下,橡胶支座会隔离水平向的运动分量,保持垂直向不懂,所以即能隔离由于地铁或公共交通造成的高频振动,又能对结构产生保护作用,避免地震或其他振动对其造成的伤害现象发生。

(2)铅芯橡胶支座的应用铅芯橡胶支座的形成是在橡胶支座中部圆形孔内将铅进行压入形成的,是橡胶支座改进后的一种措施。

由于铅存在较低的屈服点和较高的塑性变形能力,因此会提升铅芯对支座的吸能能力,使制作有湿度的阻尼产生。

同时又有增加支座初始刚度的特点,存在显著的抵抗风反应和微震的作用。

铅芯橡胶制作不仅存在隔震效果,而且还具有阻尼作用,因此可进行单独使用,无需对阻尼器进行设置,便于隔震系统的组成,使空间得到节省,为施工工作的开展提供便利。

3.性能设计理念所谓性能抗震是设计就是先选定一个标准,将其确定为设计的目标,利用恰当的设计形式与合理的规划与结构选择、比例确定。

材料的阻尼性能与振动控制

材料的阻尼性能与振动控制

材料的阻尼性能与振动控制在机械工程、土木工程和建筑工程等多个领域中,振动控制是一项重要的技术。

振动不仅会产生噪音和不稳定,还可能对结构和设备造成损坏。

因此,研究和应用具有良好阻尼性能的材料对于振动控制至关重要。

材料的阻尼性能是指材料对振动的吸收和减弱能力。

传统的方法是通过增加结构的质量和刚度以降低振动,但这往往会增加成本和重量。

而具有良好阻尼性能的材料可以在不增加结构质量的情况下有效地减弱振动。

一种常见的具有良好阻尼性能的材料是聚合物材料,如聚胺脂和丁腈橡胶等。

聚胺脂是一种能够吸收振动能量的材料,因其独特的结构和化学性质,可以有效地转换振动能量为热能。

丁腈橡胶则是一种具有良好耐疲劳性和耐候性的材料,可以用于制作振动吸收器和减震器等。

除了聚合物材料外,金属材料也常用于振动控制。

金属材料经过特殊的工艺处理后,可以具有较高的阻尼性能。

一种常见的金属材料是钢材,通过选择合适的钢种和控制加工工艺,可以使钢材具有良好的阻尼性能。

此外,铝合金和镁合金等轻金属材料也具有良好的阻尼性能,可用于减震和隔振装置的制造。

在振动控制中,材料的阻尼性能与结构及工况密切相关。

不同的结构和工况对材料的阻尼性能有不同的要求。

例如,在建筑工程中,地震是一种常见的工况,需要材料具有较高的阻尼性能以减弱地震造成的振动。

而在航空航天领域,材料要求具有较低的密度和较高的阻尼比,以降低飞行器的振动和噪音。

为了提高材料的阻尼性能,研究者们开展了大量的研究工作。

其中一个典型的研究方向是纳米材料的应用。

纳米材料具有较高的比表面积和尺寸效应,可以显著改变材料的物理和化学性质。

通过将纳米材料引入到传统材料中,可以改善材料的阻尼性能。

例如,纳米陶瓷颗粒可以增加聚合物材料的摩擦阻尼,纳米纤维可以提高金属材料的阻尼比。

此外,还有一些新型材料被提出并应用于振动控制。

例如,形状记忆合金是一种具有特殊形状记忆能力的材料,可以根据环境温度和应力条件发生相变,从而实现对振动的控制。

结构动力学与振动控制技术在土木工程中的应用

结构动力学与振动控制技术在土木工程中的应用

结构动力学与振动控制技术在土木工程中的应用土木工程是涉及建筑物和结构的设计、建造、维护和拆除的学科。

在这个领域,结构动力学和振动控制技术是非常重要的。

因为结构动力学和振动控制技术可以帮助工程师和建筑师设计更加安全和稳定的建筑物和结构。

结构动力学是一种研究结构振动特性和响应的学科。

结构动力学可以用来分析建筑物和结构的振动,了解它们在外部激励下的动态响应。

当一个建筑物或者结构受到外部扰动时,它们的振动频率和响应特性很重要,因为这些特性会影响到结构的稳定性和安全性。

结构动力学可以帮助工程师确定在建筑物和结构设计中需要考虑的振动特性和响应。

振动控制技术是一种控制结构振动的技术,可以用来保护建筑物和结构免受自然灾害和其他类型的破坏。

振动控制技术可以分为被动和主动两种。

被动振动控制技术通常使用阻尼器和减震器来减少结构振动。

主动振动控制技术则通过使用伺服控制或人工智能技术来主动控制结构振动。

在土木工程中,结构动力学和振动控制技术被广泛应用于建筑物、桥梁、隧道、地下管道和风电塔等结构的设计、建造和评估。

以下是这些技术的一些应用:建筑物设计在建筑物设计中,结构动力学可以用来分析建筑物的自由振动频率和响应。

建筑物的结构要尽可能地避免与其自身或其他建筑物的自然频率相同,因为这样可能会导致共振,并增加结构受到振动的风险。

振动控制技术可以用来控制建筑物的振动,减少结构的破坏风险,并提高建筑物的安全性和舒适性。

桥梁设计在桥梁设计中,结构动力学可以用来分析桥梁的自由振动频率和响应,以及预测桥梁在车辆通过时的振动情况。

振动控制技术可以用于控制桥梁的振动,以及减少桥梁受到车辆行驶和地震等外部因素的振动。

隧道设计在隧道设计中,结构动力学可以用来分析隧道的自由振动频率和响应,并帮助设计出结构稳定的隧道。

振动控制技术可以用于减少隧道受到地震和交通等因素的振动,并提高隧道的稳定性和舒适性。

地下管道设计在地下管道设计中,结构动力学可以用来分析管道的自由振动频率和响应,并帮助设计出稳定的管道。

TMD振动控制结构的发展及应用

TMD振动控制结构的发展及应用

TMD振动控制结构的发展及应用防灾减灾工程:吴维舟近年来,结构控制的理论与实践应用得到了飞速发展,调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)作为被动控制技术之一,在生产实践中不断地得到应用。

调谐质量阻尼器是最常用的一种被动控制系统,它是在结构物顶部或上部某位置上加上惯性质量,并配以弹簧和阻尼器与主体结构相连。

TMD作为一种被动控制方式,因其构造简单,易于安装,维护方便,经济实用,并且不需外力作用,有着其他方式无法比拟的优点,因此在高层建筑风振控制、桥梁及海洋平台振动控制等领域得到重视。

1TMD吸振原理为了说明TMD的减振原理,将TMD子系统和被控制的主结构系统模型简化为二自由度的质量、弹簧、阻尼系统,如图1所示。

并且将激振力简化为频率为ω正弦力。

根据文献,当F2=0时,通过适当的选取参数m2、c2和k2,可以达到有效降低质量1振幅的目的。

也就是利用共振原理,对主体结构某些振型(通常是第一振型)的动力响应加以控制。

主要是通过调整TMD系统与主体结构的质量比、频率比和TMD系统的阻尼比等参数,使系统能吸收更多的振动能量,从而大大减轻主体结构的振动响应。

这就是TMD吸振原理.2 TMD的发展2.1TMD的早期应用其典型应用可追溯到1902年安装于德国邮船上的Frahm防摇水箱。

传统的结构设计依靠结构强度和耗能能力来抵抗重型机器荷载、暴风、强地震等动力作用。

1909年Frahm首次提出用调谐质量阻尼器(TMD),即动力吸振器,作为控制和减小动力系统振动的一种方法。

此后,各国的研究工作者在被动TMD控制的理论和应用方面做了大量的工作。

美国最早开始进行制振理论的研究并将TMD装置应用到了高层建筑,如纽约的Citicorp Center,波士顿的对John Hancock Building,获得了令人满意的效果。

2.2TMD的演化TMD的演化可以分为3个阶段。

第1个阶段主要对单个TMD系统的研究,多集中于对结构控制效果和最优控制参数的理论研究。

试述土木工程减震技术的应用

试述土木工程减震技术的应用

试述土木工程减震技术的应用土木工程减震技术是指通过一定的设计和施工方法,使建筑物在遭受地震或其他振动时能够减少结构的振幅,从而保证建筑物的安全性和稳定性。

减震技术在土木工程中的应用越来越广泛,可以用在高层建筑、桥梁、隧道、堤坝等各种工程领域。

高层建筑的减震技术主要包括框架隔震结构、阻尼器减震结构、钢筋混凝土框架阻尼器等。

框架隔震结构是一种新型的结构体系,它在基底与建筑固有周期不同的地方设置能将水平载荷隔离的支座,保证建筑物在地震时隔震系统可以将建筑物与地震隔离。

阻尼器减震结构是在建筑构件上增加摩擦力或阻尼来达到能量吸收的目的。

钢筋混凝土框架阻尼器是在钢筋混凝土框架的结构设计中加入阻尼器,在地震时可以起到能量吸收减震的效果。

桥梁的减震技术主要包括装置液压缸的桥梁、装置橡胶杆的桥梁等。

装置液压缸的桥梁是将液压缸安装在桥梁上,通过控制液压缸的伸缩进行动态减震。

装置橡胶杆的桥梁是在桥梁的支座处加装橡胶杆,通过橡胶杆随车辆行走产生的位移来实现减震效果。

同时,还可以在桥梁的钢管框架中增设阻尼器,提高桥梁的耐震能力。

隧道的减震技术主要包括弹性衬砌隧道、钢筋混凝土板弹性支架隧道等。

弹性衬砌隧道是在隧道外围设置类似弹簧的支撑体系,通过缓冲器将地震振动向周围扩散,减小了地面沉降和振动对隧道的影响。

钢筋混凝土板弹性支架隧道是在隧道底部设有一定的弹性支撑措施,有效地约束隧道的位移和变形,提高了隧道的耐震能力。

堤坝的减震技术主要包括切缝隔振技术、倒梯形坝体等。

切缝隔振技术是在堤坝正体中间设置隔振缝,通过模拟地震时的巨浪滚过来的情景,将巨浪的能量化解,从而减小地震对堤坝的影响。

倒梯形坝体是一种抗震减灾设计理念,通过在坝体上设置一系列倒梯形切缝,使得坝体产生一定程度的自由度和柔性,从而达到减震效果。

总之,土木工程减震技术是保障建筑物和民众人身安全的重要手段,它不仅能提高建筑物的耐震性能,还能减少地震灾害造成的经济损失和社会影响。

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万方数据万方数据万方数据《6・善s.曼s.蓑s.辎4.图6模拟结构阻尼比随TLMD频率比变化曲线模拟结构阻尼比达到极值。

频率比在0.96~0.98区间,即频率比在最优值附近改变±1%时,模拟结构阻尼比变化较为平缓且均在6%以上。

实桥通常采用多重TLMD(MTLMD进行减振,为此在室内进行了MTLMD减振性能试验。

分别将1~4台频率和阻尼均调为优化值的减振器固定到上述模拟结构上进行试验,得到模拟结构阻尼比随TLMD总质量比变化的曲线如图7所示,按TMD 理论计算的相应曲线亦绘于图7。

从图7可知,模拟结构的阻尼比随TLMD总质量比增加而增大,4台TLMD(质量比1.91%时,模拟结构阻尼比达到7.13%,抑振效果非常好。

1~4台TLMD 的试验值与同质量比下的TMD理论计算值比较,模拟结构阻尼比分别提高27%、23%、35%和46%,说明新型TLMD双调谐减振器由于同时具有TLD 和TMD的抑振效能,抑振性能在TMD基础上有大幅提升。

图7MTLMD抑振性能的试验值与TMD理论僵对比3.1.3实桥试验选取九江长江大桥三大拱中2根典型吊杆(C32A32和C10A10,对该新型减振器进行了减振性能实桥试验。

在每根吊杆上安装4台活动质量均为10kg的减振器,如图8所示。

首先撤下吊杆原有TMD减振器,分别进行激振并得到吊杆自身的自振特性;然后安装试验用新型减振器TLMD对吊杆激振,进行新型TLMD减振性能试验;最后对撤下的既有TMD减振器进行检修,使之恢复最佳状态,重新安装到吊杆上进行综合减振性能试验。

试验结果如图9所示。

由图9可知,吊杆C32A32和C10A10在TLMD质量比分别为1.57%与1.56%的情形下,图8新型TLMD实桥安装图9实桥试验结果目标振型阻尼比达到了5.09%和3.58%,阻尼分别提高了50.9倍和35.8倍。

对非目标振型,结构阻尼比也有所提高。

对比原TMD在质量比为1.9%时,目标振型阻尼比为3%左右,TLMD具有更好的减振效果。

TLMD与TMD减振器共同工作时,目标振型的结构阻尼比进一步增加到5.47%和4.98%,非目标振型的结构阻尼比有更明显的提高。

由于九江长江大桥公路面二期恒载变化等因素影响,吊杆频率发生变化,本次减振器的频率根据早期实测频率设计,C32A32及C10AlO实际频率比分别为0.945和o.936,未调节到最优值,抑振效果略低于室内试验。

在准确测试吊杆频率和精确调试TLMD参数的情况下,实桥TLMD减振性能将得到提升。

3.2杠杆质量阻尼器(LMD减振技术随着斜拉桥的大量兴建,斜拉桥的跨度逐渐增大,斜拉索的长径比也越来越大,拉索的刚度、阻尼相应不断降低,通常斜拉索前几阶自振频率在2Hz 以下,未采取减振措施时模态阻尼比在0.1%左右,拉索极易在风、风雨、地震及交通等外界激励下产生大幅振动。

斜拉索振动引起其疲劳损伤与应力腐蚀,还会使过往行人和车辆产生不舒适感和不安全感,影响桥梁的正常运营。

解决斜拉索振动问题是一个非常重要的工程课题。

万方数据万方数据18桥梁建设2009年增刊2桥梁景观的不良影响小,易于安装、养护,且减振效果更好,是一种更适于超长斜拉索的振动控制的“广谱”减振器。

A大样参[1]考文献:W,BergmanLA,CaugheyTK,以a1.andHousnerGStructuralControl:Past,PresentFuture[J].JournalofEngineeringMechanics,ASCE,1997,123(9):897—971.[2]PertersenNR.DesignofDampers.StructuralLargeScaleTunedMassControl[M].North—HollandSMPublishingCo,1980:581—596.[3]顾金钧,赵煜澄,邵克华.九江长江大桥应用新型TMD抑制吊杆涡振[J].土木工程学报,1994,27(3):图1lLMD一斜拉索系统室内模拟试验整体布置2—20.(GU采用复模态分析法对有LMD试验索的减振效果进行了计算分析,并与实测结果进行了对比,如图12所示。

Jin-jun,ZHA0Yu—cheng。

SHAOKe-hua.Sup—onpressingVortex-InducedVibrationHangersofaJiu‘ jiangChangjiangRiverBridge,UsingCivilEngineeringNewTypeofTMD[J].ChinaJournal,1994,27(3):2—20.inChinese)[4]汪正兴,任文敏,苏继宏,等.多重调谐质量阻尼器参数优化的一种改进算法及其应用[J].工程力学,2005,22(5):26—30.(WANGZheng-xing,RENWen-min,SUJi—hong,da1.AnImprovedtionof阶披AlgorithmforParameterOptimiza—MTMDandItsApplication[J].EngineeringMechanics,2005,22(5):26—30.inChinese)图12有LMD试验泵前15阶对数衰减翠实测值与计算值的对比[5]欧进萍.结构振动控制一主动、半主动和智能控制[M].北京:科学出版社,2003.[6]Ito由图12可见,安装LMD后,试验索前15阶对数衰减率艿从0.005提高到0.04~o.12,计算值与实测值基本吻合。

斜拉索振动控制上需要提供较大附加阻尼的4~6阶艿值可达0.11左右,通常刚性连接的粘性剪切阻尼器(VSD)对斜拉索提供的最大附加阻尼仅约0.06,可见与VSD相比,LMD具有更好的整体减振效果。

M.MeasuresAgainstWind—InducedVibrationsofofStructuresCongresstSTBridge[C]//ProceedingsDiv,ASCE,1987.[7]FujinoY.RecentResearchandDevelopmentInducedVibrationsandControlofonWind.JapanBridgesin[c]//Proceedingsonof4thEastAsia—PacificConferenceStructure.Engineering&Construction.Seoul.Korea,1993,I:43—48.[834结论BauerHF.OscillationsofImmiscibleLiquidintangularaRec—Container:ANewDamperforExcitedStruc—土木工程结构振动控制日益成为工程界高度关注的课题,包括被动与主动控制在内的结构振动控制方法逐渐获得广泛的应用。

TMD与TLD对结构风振具有很好的控制效果,新型液体质量双调谐阻尼器(TLMD)兼具TMD与TLD的优点,便于调谐,减振效果与耐久性更好,是一种极具发展前景的调谐式减振器;与通常斜拉索减振器相比,LMD对,。

、tures[J].Sound&Vibration,1984,93(1):117—133.SakaiF,TakaedaS,TamakiT.TunedLiquidColumnDamper—NewTypeDeviceforSuppressionofBuildingVibration[c]//ProceedingsInternational.ConferenceonHigh—RiseBuildings.Nanjing,China,1989:926—931.(下转第25页)万方数据钢桥构造的疲劳开裂分析党志杰25●●●'●'’●',-’●’-,’,,'',-’-’’’’●,'’'’’'’,’,●●,-’●●●,'m-m●●''●I●,,''’',''●’,●-',,●●,,●’-’-'-’'','(上接第18页)[10]FujinoY,YoshidaY.Wind—InducedVibrationandControlofStructural1025.Trans—TokyoBayCrossingture注:D、E、E’为《美国公路桥设计规范》中细声疲劳抗力分类。

Engineering,1996,122(2):187—192.zBridge[J].012一E13]CHENQ,WANGXY,NIYQ,etⅡz.FieldonEngineering,2002,128(8):1MeasurementsWind—Rain—InducedandwithoutVibrationofBridgeCableswithof3rdMRDampersFc]//onE11]汪正兴.阻尼减振技术及其在桥梁与塔式结构中的Proceedings应用[J].桥梁建设,1999,(4):22—25.(WANGZheng-xing.Vibration—DampingTechniquesandTheirApplicationstoWorldConferenceStructuralContr01.Como,Italy,2002:7—12.[14]汪正兴,任文敏,陈开利.斜拉索杠杆质量减振器的减振分析[J-i.工程力学,2007,(11):153—157.Zheng—xing,RENonBridgesandTowerStruc一tures[J].BridgeConstruction,1999,(4):22—25.(WANGinChinese)AnalysisWen—min,CHENKai—li.InclinedCableVibrationSuppressionU一[12]PattenWN,SackR,HeQ.ControlledSemi—ActivesingLeverMassDamper[J].EngineeringMechanics,HydraulicVibrationAbsorberforBridges[J].Struc一2007,(11):153—157.inChinese)万方数据土木工程结构振动控制技术及其应用研究作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期:汪正兴,王波,李东超, WANG Zheng-xing, WANG Bo, LI Dong-chao 中铁大桥局集团桥科院有限公司,湖北,武汉,430034 桥梁建设 BRIDGE CONSTRUCTION 2009(z2 参考文献(14条 1.Ito M Measures Against Wind-Induced Vibrations of Bridge 1987 2.欧进萍结构振动控制-主动、半主动和智能控制 2003 3.汪正兴;任文敏;苏继宏多重调谐质量阻尼器参数优化的一种改进算法及其应用[期刊论文]-工程力学 2005(05 4.顾金钧;赵煜澄;邵克华九江长江大桥应用新型TMD抑制吊杆涡振 1994(03 5.Pertersen N R Design of Large Scale Tuned MassDampers.Structural Control 1980 6.汪正兴;任文敏;陈开利斜拉索杠杆质量减振器的减振分析[期刊论文]-工程力学 2007(11 7.CHEN Z Q;WANG X Y;NI Y Q Field Measurements on Wind-Rain-Induced Vibration of Bridge Cables with and without MR Dampers 2002 8.Sakai F;Takaeda S;Tamaki T Tuned Liquid Column Damper-New TypeDevice for Suppression of Building Vibration 1989 9.Bauer H F Oscillations of Immiscible Liquid in a Rectangular Container:A New Damper for Excited Structures[外文期刊] 1984(01 10.Fujino Y Recent Research and Development on WindInduced Vibrations and Control of Bridges in Japan 1993 11.Patten W N;Sack R;He Q Controlled Semi-Active Hydraulic Vibration Absorber for Bridges 1996(02 12.汪正兴阻尼减振技术及其在桥梁与塔式结构中的应用[期刊论文]-桥梁建设 1999(04 13.FujinoY;Yoshida Y Wind-Induced Vibration and Control of Trans-Tokyo Bay Crossing Bridge[外文期刊 ] 2002(08 14.Housner G W;Bergman L A;Caughey T K Structural Control:Past,Present and Future[外文期刊] 1997(09 本文读者也读过(10条 1. 何敏.王建国地震激励下桥梁振动控制系统的非参数辨识方法研究[会议论文]-2007 2. 谭莹桥梁施工中的振动控制[期刊论文]-国外桥梁2000(4 3. 王琪.胡如夫调谐阻尼器在内圆磨床结构振动控制中的应用[期刊论文]-煤矿机械2001(8 4. 史家钧.金平减振装置在桥梁工程中的应用[会议论文]-1998 5. 刘磊.卢文良.LIU Lei.LU Wenliang 铁路桥梁体外预应力索的横向振动控制[期刊论文]-科学技术与工程 2006,6(12 6. 曾攀.闫贵平.郑云地震激励特性对隔振桥梁动力响应的影响研究[期刊论文]-噪声与振动控制2001,21(2 7. 朱保兵.李国强.于洪刚.江锡虎.董震.ZHU Bao-bing.LI Guo-qiang.YU Hong-gang.JIANG Xi-hu.DONG Zhen 刚性拉索横向振动控制的模态等效方法[期刊论文]-合肥工业大学学报(自然科学版)2006,29(4 8. 罗登贵.雷静雅.周祥瑞.付李宁.徐家云.Luo Deng gui.Lei Jingya.Zhou Xiangrui.Fu Lining.Xu Jia yun 相邻结构基础隔震和层间减震研究[期刊论文]-大地测量与地球动力学2008,28(6 9. 刘刚亮.王中文.刘宏波.汪正兴应用大型TMD抑制崖门大桥RC桥塔的抖振响应[期刊论文]-世界地震工程 2002,18(210. 徐自国.马明.肖从真.Xu Ziguo.MaMing.Xiao Congzhen 杭州湾跨海大桥观光塔舒适度分析及TMD振动控制研究 [期刊论文]-特种结构2008,25(2 本文链接:/Periodical_qljs2009z2003.aspx。

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