雙向地震激勵(lì)下隔震曲線梁橋動(dòng)力響應(yīng)及振動(dòng)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(duì)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(lì)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(dòng)力響應(yīng)特征、影響因素以及動(dòng)力可靠度等問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　針對(duì)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(diǎn)六自由度簡(jiǎn)化分析理論模型，并采用有限元方法對(duì)該理論模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。基于雙質(zhì)點(diǎn)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(duì)隔震曲線梁橋動(dòng)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(lì)下最不利輸入角度的確定方法，運(yùn)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(duì)最不利輸入角度的影響規(guī)律。
　　針對(duì)隔震曲線梁橋長(zhǎng)周期低頻率的特點(diǎn)，對(duì)多種平穩(wěn)隨機(jī)過

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

4、隔震曲線梁橋隨機(jī)響應(yīng)的影響規(guī)律。
　　通過復(fù)模態(tài)時(shí)域法對(duì)狀態(tài)方程進(jìn)行解耦，得出隔震曲線梁橋在Clough-Pension隨機(jī)地震激勵(lì)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(duì)隔震曲線梁橋的可靠度做出較全面的估計(jì)。通過對(duì)隔震曲線梁橋進(jìn)行可靠度分析，得到受地震激勵(lì)輸入角度、曲率半徑、橋面寬度等因素對(duì)隔震曲線梁橋動(dòng)力可靠度的影響規(guī)律。分析表明，對(duì)于隔震曲線梁

5、橋來講，地震動(dòng)輸入角度、曲率半徑、橋面寬度會(huì)對(duì)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(jì)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(duì)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(dòng)控制方程。以狀態(tài)方程形式表述動(dòng)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(jì)算方法，并運(yùn)用隨機(jī)理論分析控制結(jié)構(gòu)的隨機(jī)響應(yīng)。分別分析隔震曲線梁橋在確定性地震激勵(lì)和隨機(jī)地震激勵(lì)時(shí)，無控、經(jīng)典線性最優(yōu)控