大跨度桥梁多点激励地震反应分析与MR阻尼器控制

摘要

大跨度桥梁,作为交通枢纽工程和生命线工程的重要组成部分,如何提高其抗震安全性一直是工程界普遍关注的焦点问题,主要有两个方面:一是地震反应分析方法,二是减震控制措施.该论文对大跨度桥梁的多点激励地震反应分析与磁流变(MR)阻尼器控制进行了系统的研究,主要创新工作与成果包括以下几个方面:(1)推导了多点地震激励下大跨度桥梁的基本运动方程,建立了确定性地震行波激励下大跨度桥梁地震反应的两种求解方法,即振型叠加法和状态向量法.(2)提出了适用于大跨度桥梁地震反应分析的随机地震动场功率谱模型并确定了模型参数,据此建立了大跨度桥梁随机地震反应分析方法,并根据随机振动理论,进一步建立了利用随机反应的各阶谱矩来定量估计大跨度桥梁结构地震反应的方法.(3)建立了分析多点激励下大跨度桥梁减震控制的状态方程,基于振型叠加法提出了一种适用于大跨度桥梁的控制算法;探索了磁流变(MR)阻尼器的滞回性能及其在大跨度桥梁减震控制中的应用技术.(4)以天津轻轨工程中某四跨预应力混凝土连续刚构桥和香港正在建设的某主跨1018米的大跨度斜拉桥为例,数值模拟了在确定性地震动场的一致激励和行波激励以及随机地震动场的多点激励下该连续刚构桥和大跨度斜拉桥的地震反应以及基于MR阻尼器多种控制策略下的减震控制,并分析了行波效应对其控制效果的影响,从而为提高该连续刚构桥和大跨度斜拉桥的抗震安全性以及为MR阻尼器在大跨度桥梁减震控制中的工程应用提供了重要的理论依据.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1桥梁典型震害与大跨度桥梁抗震设计

1.2大跨度桥梁地震输入问题研究现状

1.3大跨度桥梁多点激励地震反应分析研究现状

1.4结构振动控制研究现状及其工程应用

1.5本文主要研究工作

第二章大跨度桥梁多点激励地震反应分析的确定性求解方法

2.1基本方程

2.2确定性求解方法

2.3本章小结

第三章随机地震动场多点激励大跨度桥梁地震反应分析方法

3.1随机地震动场的模拟

3.2一致激励结构随机地震反应分析方法

3.3随机地震动场多点激励大跨度桥梁地震反应分析方法

3.4随机反应最大值的概率性分析方法

3.5本章小结

第四章应用MR阻尼器的大跨度桥梁地震反应控制分析方法

4.1一致激励结构地震反应控制算法

4.2多点激励大跨度桥梁地震反应控制分析方法

4.3 MR阻尼器及其在大跨度桥梁中的应用

4.4本章小结

第五章连续刚构桥多点激励地震反应分析与MR阻尼器控制

5.1工程概况

5.2计算模型

5.3动力特性分析

5.4一致激励地震反应分析

5.5行波激励地震反应分析

5.6随机地震动场多点激励地震反应分析

5.7一致激励下MR阻尼器控制效果分析

5.8行波激励下MR阻尼器控制效果分析

5.9本章小结

第六章大跨度斜拉桥多点激励地震反应分析与MR阻尼器控制

6.1工程概况

6.2计算模型

6.3动力特性分析

6.4一致激励地震反应分析

6.5行波激励地震反应分析

6.6随机地震动场多点激励地震反应分析

6.7一致激励下MR阻尼器控制效果分析

6.8行波激励下MR阻尼器控制效果分析

6.9本章小结

第七章结论与展望

7.1本文主要结论

7.2研究展望

参考文献

博士在读期间发表论文和参加的科研项目

致谢