雙向地震激勵下隔震曲線梁橋動力響應(yīng)及振動控制研究.pdf

1、近年來，曲線梁橋在地震中屢次發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至垮塌現(xiàn)象，表明對其抗震性能的研究還不夠充分。隨著隔震技術(shù)的不斷發(fā)展，通過增設(shè)隔震裝置降低結(jié)構(gòu)的破壞作用已得到眾多學(xué)者的認(rèn)可，并在工程中得到廣泛應(yīng)用。曲線梁橋由于其平面不規(guī)則性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在地震激勵下產(chǎn)生彎扭耦合效應(yīng)，使得隔震曲線梁橋的地震響應(yīng)更加復(fù)雜。因此，為了提高曲線梁橋抗震性能，研究隔震曲線梁橋動力響應(yīng)特征、影響因素以及動力可靠度等問題具有重要的現(xiàn)實意義。
　　針對隔震曲線梁橋偏心不規(guī)則

2、問題，建立隔震曲線梁橋雙質(zhì)點六自由度簡化分析理論模型，并采用有限元方法對該理論模型的有效性進(jìn)行了驗證?；陔p質(zhì)點六自由度理論模型，分別分析了隔震曲線梁橋曲率半徑、橋面寬度、圓心角等因素對隔震曲線梁橋動力特性的影響規(guī)律。研究了隔震曲線梁橋在單向地震和雙向地震激勵下最不利輸入角度的確定方法，運用MATLAB進(jìn)行編程分析曲率半徑、橋面寬度和圓心角等因素對最不利輸入角度的影響規(guī)律。
　　針對隔震曲線梁橋長周期低頻率的特點，對多種平穩(wěn)隨機過

3、程地面加速度功率譜模型進(jìn)行對比分析。在此基礎(chǔ)上，選取Clough-Pension平穩(wěn)地震動功率譜模型作為隔震曲線梁橋的隨機地震動輸入模型。結(jié)合虛擬激勵法，分析平穩(wěn)隨機激勵和非平穩(wěn)隨機激勵作用下地震動輸入角度、曲率半徑、橋面寬度等因素對隔震曲線梁橋隨機動力響應(yīng)的影響。分別對平穩(wěn)隨機激勵和非平穩(wěn)隨機激勵作用下隔震曲線梁橋的功率譜密度函數(shù)和時變均方差響應(yīng)計算結(jié)果進(jìn)行比較分析，從隨機振動角度揭示隔震曲線梁橋的動力特性，進(jìn)一步分析了主要設(shè)計參數(shù)對

4、隔震曲線梁橋隨機響應(yīng)的影響規(guī)律。
　　通過復(fù)模態(tài)時域法對狀態(tài)方程進(jìn)行解耦，得出隔震曲線梁橋在Clough-Pension隨機地震激勵下響應(yīng)相關(guān)函數(shù)矩陣的解析表達(dá)式?；谧冃问?zhǔn)則，分別確定上部結(jié)構(gòu)與隔震支座在多遇地震條件下的功能狀態(tài)極限函數(shù)，從整體上對隔震曲線梁橋的可靠度做出較全面的估計。通過對隔震曲線梁橋進(jìn)行可靠度分析，得到受地震激勵輸入角度、曲率半徑、橋面寬度等因素對隔震曲線梁橋動力可靠度的影響規(guī)律。分析表明，對于隔震曲線梁

5、橋來講，地震動輸入角度、曲率半徑、橋面寬度會對結(jié)構(gòu)可靠度產(chǎn)生較大的影響。通過合理設(shè)置曲線梁橋設(shè)計參數(shù)，可以有效降低結(jié)構(gòu)的抗震失效概率，最大限度的保證結(jié)構(gòu)的抗震安全。
　　針對經(jīng)典最優(yōu)控制算法的不足，推導(dǎo)了序列最優(yōu)控制算法下隔震曲線梁橋的振動控制方程。以狀態(tài)方程形式表述動力方程，在狀態(tài)空間內(nèi)建立控制狀態(tài)下地震響應(yīng)計算方法，并運用隨機理論分析控制結(jié)構(gòu)的隨機響應(yīng)。分別分析隔震曲線梁橋在確定性地震激勵和隨機地震激勵時，無控、經(jīng)典線性最優(yōu)控