耦合地震作用下結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制與優(yōu)化目錄

第1章 緒論

1．1 引言

1．2 土木工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的演變與發(fā)展

1．3 結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究歷史與發(fā)展

1．3．1 中外古建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的成功應(yīng)用

1．3．2 當(dāng)代土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展

1．3．3 國(guó)內(nèi)外土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)研究的新形勢(shì)

1．4 土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)分類(lèi)

1．4．1 被動(dòng)控制

1．4．2 主動(dòng)控制

1．4．3 半主動(dòng)控制

1．4．4 混合控制

第2章 耦合地震作用下滑移隔震結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制

2．1 引言

2．2 滑移隔震的基本原理與特性

2．2．1 滑移隔震的基本原理

2．2．2 滑移隔震的基本特性

2．3 滑移隔震體系的分類(lèi)

2．3．1 基于滑動(dòng)摩擦力的隔震結(jié)構(gòu)

2．3．2 基于滾動(dòng)摩擦力的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)

2．4 軟鋼U型帶片向心機(jī)構(gòu)

2．4．1 U型帶片限位阻尼器及其恢復(fù)力模型

2．4．2 狀態(tài)的判定

2．5 滑移隔震結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)分析

2．5．1 豎向地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

2．5．2 雙向耦合地震作用下滑移隔震結(jié)構(gòu)多質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力分析模型的建立

2．5．3 滑移隔震結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)與嚙合狀態(tài)判別準(zhǔn)則

2．5．4 滑移隔震結(jié)構(gòu)的豎向運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

2．5．5 滑移隔震結(jié)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

2．6 滑移隔震結(jié)構(gòu)多質(zhì)點(diǎn)體系地震反應(yīng)時(shí)程分析

2．6．1 地震波選取和調(diào)整

2．6．2 滑移隔震結(jié)構(gòu)多質(zhì)點(diǎn)體系的彈塑性時(shí)程分析

2．6．3 拐點(diǎn)的處理

2．6．4 工程實(shí)例分析

第3章 耦合地震作用下LRB隔震結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制

3．1 引言

3．2 LRB隔震原理及隔震系統(tǒng)的組成

3．2．1 LRB隔震的基本原理

3．2．2 LRB隔震結(jié)構(gòu)的組成

3．3 LRB及其設(shè)計(jì)

3．3．1 LRB恢復(fù)力模型

3．3．2 LRB設(shè)計(jì)

3．4 LRB隔震結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)分析

3．4．1 雙向耦合地震作用下LRB隔震結(jié)構(gòu)多質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力分析模型建立

3．4．2 LRB隔震結(jié)構(gòu)豎向運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

3．4．3 LRB隔震結(jié)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

3．4．4 LRB隔震結(jié)構(gòu)多質(zhì)點(diǎn)體系地震反應(yīng)時(shí)程分析

3．4．5 工程實(shí)例分析

第4章 耦合地震作用下MRD結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制

4．1 引言

4．2 MRF與MRD

4．2．1 MRF的組成

4．2．2 MRF的工作原理

4．2．3 MRF的力學(xué)模型

4．2．4 MRF的優(yōu)點(diǎn)

4．2．5 MRD

4．2．6 MRD的設(shè)計(jì)

4．3 MRD的恢復(fù)力模型

4．3．1 Bingaln黏塑性模型

4．3．2 Bingham黏彈-塑性模型

4．3．3 Bouc-wen模型

4．3．4 現(xiàn)象模型

4．3．5 軸對(duì)稱模型

4．3．6 平板模型

4．3．7 簡(jiǎn)化模型

4．4 MRD結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析

4．4．1 雙向耦合地震作用下MRD結(jié)構(gòu)多質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力分析模型的建立

4．4．2 MRD結(jié)構(gòu)豎向運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

4．4．3 MRD結(jié)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

4．4．4 采用瞬時(shí)最優(yōu)控制策略的地震反應(yīng)分析

4．4．5 工程實(shí)例分析

第5章 耦合地震作用下MRD與滑移隔震混合控制

5．1 引言

5．2 MRD與滑移隔震混合方式

5．2．1 隔震層安裝MRD

5．2．2 上部結(jié)構(gòu)層間安裝MRD

5．2．3 隔震層與上部層間都安裝MRD

5．3 MRD與滑移隔震混合結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析

5．3．1 雙向耦舍地震作用下MRD與滑移隔震混合結(jié)構(gòu)多質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力分析模型建立

5．3．2 MRD與滑移隔震混合結(jié)構(gòu)滑動(dòng)與嚙合狀態(tài)判別準(zhǔn)則

5．3．3 MRD與滑移隔震混合結(jié)構(gòu)豎向運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

5．3．4 MRD與滑移隔震混合結(jié)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

5．3．5 工程實(shí)例分析

第6章 耦合地震作用下MRD與LRB隔震混合控制

6．1 引言

6．2 耦合地震作用下MRD與LRB隔震混合結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析模型建立

6．3 MRD與LRB隔震混合結(jié)構(gòu)豎向運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

6．4 MRD與琥B隔震混合結(jié)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)微分方程的建立

6．5 工程實(shí)例分析

第7章 耦合地震作用下結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

7．1 結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)必要性與特點(diǎn)

7．1．1 結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)必要性

7．1．2 結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)特點(diǎn)

7．2 離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用概況與新發(fā)展

7．2．1 離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用概況

7．2．2 離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方法的新發(fā)展

7．3 SGA

7．3．1 SGA的特點(diǎn)

7．3．2 SGA的理論基礎(chǔ)

7．3．3 SGA應(yīng)用步驟

7．3．4 符號(hào)串的編碼與解碼

7．3．5 個(gè)體適應(yīng)度的評(píng)價(jià)

7．3．6 遺傳算子

7．3．7 SGA的運(yùn)行參數(shù)

7．4 SGA的改進(jìn)

7．4．1 SGA的主要缺點(diǎn)

7．4．2 SGA的改進(jìn)措施

7．5 離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的直接搜索算法

7．5．1 離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的單向搜索算法

7．5．2 離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的進(jìn)退搜索算法

7．5．3 離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的斐波那契算法

7．6 直接搜索算法與SGA的混合

7．6．1 算法的混合原則

7．6．2 算法的混合策略

7．6．3 算法的混合原理

7．6．4 初始群體的形成

7．6．5 群體的進(jìn)化

7．7 滑移隔震結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化研究

7．7．1 優(yōu)化模型的建立

7．7．2 工程實(shí)例分析

7．8 LRB隔震結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化研究

7．8．1 優(yōu)化模型的建立

7．8．2 工程實(shí)例分析

7．9 MRD結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)

7．9．1 優(yōu)化模型的建立

7．9．2 工程實(shí)例分析

7．10 MRD與滑移隔震混合結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化研究

7．10．1 優(yōu)化模型的建立

7．10．2 工程實(shí)例分析

7．11 結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化研究

7．11．1 優(yōu)化模型的建立

7．11．2 工程實(shí)例分析

參考文獻(xiàn)2100433B

《耦合地震作用下結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制與優(yōu)化》系統(tǒng)地總結(jié)和闡述了土木工程結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制和混合控制理論、方法、技術(shù)、系統(tǒng)和工程應(yīng)用的主要研究成果，并主要論述了耦合地震作用下結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)與控制裝置布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

本書(shū)可供從事土木工程、水利工程、材料科學(xué)與工程、力學(xué)研究、設(shè)計(jì)與制造等專業(yè)的研究生和高年級(jí)本科生作學(xué)習(xí)參考書(shū)。

巨型框架結(jié)構(gòu)具有巨大抗側(cè)剛度且整體工作性能強(qiáng)，是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的重要方向之一，利用結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)減輕巨型框架結(jié)構(gòu)在多維地震作用下的響應(yīng)是一項(xiàng)亟需解決的重要課題。本課題旨在提出考慮多維隔震的巨型框架-子結(jié)構(gòu)新體系，并以該體系的非線性空間簡(jiǎn)化模型和響應(yīng)預(yù)測(cè)及控制為研究對(duì)象，研究?jī)?nèi)容涵蓋：建立考慮耦合效應(yīng)的巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)的有限元數(shù)值分析模型，提出考慮耦合效應(yīng)的巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)非線性空間簡(jiǎn)化模型，研究體系的空間動(dòng)力響應(yīng)特性及各參數(shù)影響規(guī)律；研究巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜及地震反應(yīng)預(yù)測(cè)理論，研究巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)方法；通過(guò)縮尺地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)的時(shí)域地震反應(yīng)，驗(yàn)證理論和數(shù)值分析的巨型框架結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制策略；進(jìn)行時(shí)域和頻域下巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)抗風(fēng)可靠性相關(guān)研究；研究在強(qiáng)震作用下巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力響應(yīng)特性、失效模式及混合控制理論、技術(shù)。

我國(guó)建設(shè)的深水橋梁多處于地震多發(fā)區(qū)，地震作用下深水橋梁墩-水耦合振動(dòng)的研究很少，相關(guān)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范不完善，急需在該方面展開(kāi)深入研究。本項(xiàng)目在前期研究的基礎(chǔ)上，基于輻射波浪理論，推導(dǎo)多邊形、圓端形、橢圓形橋墩附加動(dòng)水壓力半解析解計(jì)算方法，采用ANSYS WORKBENCH ANSYS CFX ANSYS Mechanical對(duì)復(fù)雜幾何形狀橋墩附加動(dòng)水壓力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。并在此基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有計(jì)算程序進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，研制專門(mén)針對(duì)墩-水耦合附加動(dòng)水壓力數(shù)值計(jì)算的軟件，并采用該軟件對(duì)附加動(dòng)水壓力的影響因素，如自由表面重力波等進(jìn)行分析。利用分析結(jié)果，并參考各國(guó)附加動(dòng)水壓力的相關(guān)規(guī)范，對(duì)規(guī)則幾何形狀橋墩附加動(dòng)水壓力半解析計(jì)算方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，提出適用于工程的合理、高效的簡(jiǎn)便計(jì)算方法。該方面的研究將進(jìn)一步完善墩-水耦合振動(dòng)理論，并對(duì)我國(guó)橋梁抗震設(shè)計(jì)、橋梁抗震規(guī)范的制定具有重要的參考價(jià)值。

本項(xiàng)目主要研究地震作用下庫(kù)區(qū)深水橋梁動(dòng)水壓力的計(jì)算問(wèn)題。根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)中的研究要點(diǎn)，對(duì)正方形、矩形、圓端形、橢圓形橋墩動(dòng)水壓力半解析半數(shù)值表達(dá)式進(jìn)行了研究；對(duì)復(fù)雜截面形狀橋墩動(dòng)水壓力的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了研究；并且研究了動(dòng)水壓力的影響因素：結(jié)構(gòu)彈性振動(dòng)、自由表面重力波、水的可壓縮性等；另外還對(duì)基于輻射波浪理論的圓形橋墩、矩形橋墩動(dòng)水壓力表達(dá)式進(jìn)行了簡(jiǎn)化研究。上述研究已經(jīng)得到較好的執(zhí)行，并取得了相應(yīng)的研究成果： 1）提出了基于輻射波浪法和流體單元法的一種新的動(dòng)水壓力計(jì)算方法：混合法，并利用該方法得到了正方形橋墩和矩形橋墩動(dòng)水壓力半解析半數(shù)值表達(dá)式。 2）根據(jù)一階頻率降低率與附加質(zhì)量的關(guān)系，提出了一種計(jì)算動(dòng)水附加質(zhì)量的方法：附加質(zhì)量比法。并用該方法得到了圓端形橋墩、橢圓形橋墩動(dòng)水壓力表達(dá)式。另外，該方法也適用于其它復(fù)雜截面動(dòng)水壓力表達(dá)式的求解。 3）對(duì)流體單元法（Solid45單元模擬橋墩，F(xiàn)luid30單元模擬流體）進(jìn)行了改進(jìn)，簡(jiǎn)化了流體域邊界、提出了合理的流體域范圍以及網(wǎng)格劃分精度，使得流體單元法的建模復(fù)雜程度降低，計(jì)算效率和適用性提高。利用改進(jìn)后的流體單元法，對(duì)規(guī)則、復(fù)雜截面形狀橋墩動(dòng)水壓力進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)混合法、附加質(zhì)量比法計(jì)算結(jié)果提供驗(yàn)證，結(jié)果表示：研究中提出的兩種新方法具有相當(dāng)高的計(jì)算效率和較好的精度。 4）對(duì)動(dòng)水壓力影響因素的研究結(jié)果表明：地震作用下，彈性振動(dòng)引起的附加質(zhì)量與剛體運(yùn)動(dòng)引起的附加質(zhì)量近似相等；一般情況下，自由表面重力波對(duì)動(dòng)水壓力的影響很小，可以忽略；水的可壓縮性對(duì)動(dòng)水壓力會(huì)產(chǎn)生影響，但是影響很小，在計(jì)算過(guò)程中可忽略。 5）基于輻射波浪理論的圓形橋墩外域水、內(nèi)域水動(dòng)水壓力表達(dá)式，以及矩形橋墩外域水動(dòng)水壓力表達(dá)式極其復(fù)雜，難以在實(shí)際工程中應(yīng)用。研究中對(duì)上述表達(dá)式進(jìn)行了簡(jiǎn)化研究，提出了相應(yīng)的簡(jiǎn)化表達(dá)式。對(duì)比結(jié)果表明：簡(jiǎn)化后的表達(dá)式具有較好的精度。 2100433B