它承式剛性開合結構動力相互作用及減震研究.pdf

1、利用理論分析和數(shù)值模擬等研究手段，對新型大跨度空間雜交結構-開合結構的分類、受力特征、動力相互作用、減震控制等進行了全面而系統(tǒng)的深入研究，并結合仿真實際工程和算例對本文的研究思想和方法進行了適用性研究，取得了一系列有益于理論和工程應用設計的研究成果。 1．對開合系統(tǒng)的結構組成、傳力途徑和結構特點進行了研究，提出結構的分類，指出分析結構的不同狀態(tài)。 2．從能量原理出發(fā)，采用空間梁、桿單元等混合有限元模式，推導了考慮軌道不平

2、順、沖擊和走行的動力平衡方程。從理論上考慮開合結構移動所帶來的影響，為進一步研究該結構的動力相互作用、抗震性能打下理論基礎。提出了“屋蓋橋”的概念和動力相互作用的分析模型，研究了軌道不平順、沖擊和走行等因素的動力反應規(guī)律。編制了相應計算程序并結合大型有限元軟件對算例進行分析。算例說明該分析方法有效可行。 3．以上述理論為基礎，以構建的它承式剛性開合結構模型為算例，系統(tǒng)研究了開合結構在不同速度、不同支撐剛度、有無軌道不平順等因素下

3、的動力相互作用，在移動速度控制在一定范圍內(nèi)，沖擊作用可按幾種固定狀態(tài)的常量減速度或加速度進行分析；在以上研究的基礎上提出了簡化分析動力相互作用的方法，通過算例分析并與動力相互作用分析相比，在控制速度前提下，簡化分析方法可行。 4．利用簡化分析方法，對100米左右跨度的大跨它承式剛性開合結構進行了分析，得出：在速度控制在一定范圍內(nèi)，簡化分析方法完全滿住工程設計要求。并與地震作用下的動力反應進行對比研究，得出地震作用下的動力相互作用

4、是減震控制的主要對象。 5．為了掌握地震作用下它承式剛性開合結構的反應特征，系統(tǒng)研究了開合結構不同狀態(tài)下的自振特性變化規(guī)律，并與相同跨度的拱支網(wǎng)殼結構作了對比研究。提出了地震應力系數(shù)的概念，系統(tǒng)研究了不同方向地震波作用下開合結構三種不同狀態(tài)的地震應力變化規(guī)律以及各狀態(tài)之間的規(guī)律差異，把開合結構與相應拱支結構的地震反應規(guī)律作了對比研究，得出了水平地震反應比拱支結構大2至3倍，豎向地震反應與之相當?shù)慕Y論。 6．針對以上地震響

5、應特點，提出了粘彈性阻尼桿件在它承式剛性開合結構中單根拱的布置方案，找到了合理的阻尼桿件布置方法和數(shù)量。算例表明該方法具有較好的減震效率。在布控方案基礎上，根據(jù)大跨它承式剛性開合結構自身特點，本文提出了在結構主要受力拱中外加粘彈性阻尼桿件的控制策略。以本文提出的控制策略，首次以100米跨度的仿真模型為例研究了大跨它承式剛性開合結構的地震控制問題。經(jīng)過計算分析，找到了粘彈性阻尼桿件在大跨它承式剛性開合結構中的最佳布控方式，分析表明用粘彈性

6、阻尼桿件控制它承式剛性開合結構的地震反應的方法有效。對結構設計有參考價值。 主要結論： (1)從能量原理出發(fā)，推導分析開合結構的動力相互作用的理論分析方法。提出了動力相互作用的分析模型，研究了軌道不平順、沖擊和走行等因素的動力反應規(guī)律。編制了相應計算程序并結合大型有限元軟件對算例進行分析。算例說明該分析方法具有較好的計算效率和收斂性。 (2)通過構造的索承式它承式剛性開合結構模型為算例，系統(tǒng)研究開合結構在不同速度

7、、不同支撐剛度、有無軌道不平順等因素下的動力相互作用，得出：在移動速度控制在一定范圍內(nèi)，沖擊作用可按幾種固定狀態(tài)常量減速度或加速度進行分析：動力相互作用分析可按簡化分析方法進行動力相互作用計算。通常在控制速度的前提下，簡化分析方法可行。 (3)通過對大型它承式剛性開合結構的簡化分析方法應用，采用化分析方法分析的動力相互作用與地震作用的反應相比，地震作用的反應明顯大于前者。實際對它承式剛性開合結構的震動控制時主要以控制地震作用為主

8、。 (4)對本文模型以水平地震作用反應最為明顯，并以Y向的水平地震作用的反應最不利；豎向地震作用相對較小但不可忽視。與的拱支網(wǎng)殼結構相比，水平地震作用下開合結構各桿件的最大地震應力一般是相應的拱支網(wǎng)殼結構的2~3倍，豎向地震作用下開合結構各桿件的最大地震應力大于相應的拱支網(wǎng)殼結構的但相差不是很大。 (5)本文提出了在結構主要受力拱中外加粘彈性阻尼桿件的控制策略。應用本文提出的控制策略，對開合結構的內(nèi)力、位移和加速度衰減程