耦合地震作用下結(jié)構(gòu)振動控制與優(yōu)化內(nèi)容介紹

《耦合地震作用下結(jié)構(gòu)振動控制與優(yōu)化》系統(tǒng)地總結(jié)和闡述了土木工程結(jié)構(gòu)被動控制、主動控制、半主動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)振動控制的結(jié)構(gòu)計算分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)與控制裝置布局的優(yōu)化設(shè)計。

本書可供從事土木工程、水利工程、材料科學與工程、力學研究、設(shè)計與制造等專業(yè)的研究生和高年級本科生作學習參考書。

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)振動控制的成功應(yīng)用

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

1．3．3 國內(nèi)外土木工程結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)研究的新形勢

1．4 土木工程結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)分類

1．4．1 被動控制

1．4．2 主動控制

1．4．3 半主動控制

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

2．3．1 基于滑動摩擦力的隔震結(jié)構(gòu)

2．3．2 基于滾動摩擦力的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)

2．4 軟鋼U型帶片向心機構(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)動力反應(yīng)分析

2．5．1 豎向地震作用對結(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)點動力分析模型的建立

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

2．5．4 滑移隔震結(jié)構(gòu)的豎向運動微分方程的建立

2．5．5 滑移隔震結(jié)構(gòu)水平運動微分方程的建立

2．6 滑移隔震結(jié)構(gòu)多質(zhì)點體系地震反應(yīng)時程分析

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)點體系的彈塑性時程分析

2．6．3 拐點的處理

2．6．4 工程實例分析

第3章 耦合地震作用下LRB隔震結(jié)構(gòu)振動控制

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

3．3．1 LRB恢復(fù)力模型

3．3．2 LRB設(shè)計

3．4 LRB隔震結(jié)構(gòu)的動力反應(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)點動力分析模型建立

3．4．2 LRB隔震結(jié)構(gòu)豎向運動微分方程的建立

3．4．3 LRB隔震結(jié)構(gòu)水平運動微分方程的建立

3．4．4 LRB隔震結(jié)構(gòu)多質(zhì)點體系地震反應(yīng)時程分析

3．4．5 工程實例分析

第4章 耦合地震作用下MRD結(jié)構(gòu)振動控制

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的力學模型

4．2．4 MRF的優(yōu)點

4．2．5 MRD

4．2．6 MRD的設(shè)計

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 軸對稱模型

4．3．6 平板模型

4．3．7 簡化模型

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)點動力分析模型的建立

4．4．2 MRD結(jié)構(gòu)豎向運動微分方程的建立

4．4．3 MRD結(jié)構(gòu)水平運動微分方程的建立

4．4．4 采用瞬時最優(yōu)控制策略的地震反應(yīng)分析

4．4．5 工程實例分析

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)點動力分析模型建立

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

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

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

5．3．5 工程實例分析

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)動力分析模型建立

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

6．4 MRD與琥B隔震混合結(jié)構(gòu)水平運動微分方程的建立

6．5 工程實例分析

第7章 耦合地震作用下結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

7．1 結(jié)構(gòu)振動控制優(yōu)化設(shè)計必要性與特點

7．1．1 結(jié)構(gòu)振動控制優(yōu)化設(shè)計必要性

7．1．2 結(jié)構(gòu)振動控制優(yōu)化設(shè)計特點

7．2 離散變量優(yōu)化設(shè)計方法的應(yīng)用概況與新發(fā)展

7．2．1 離散變量優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用概況

7．2．2 離散變量優(yōu)化設(shè)計方法的新發(fā)展

7．3 SGA

7．3．1 SGA的特點

7．3．2 SGA的理論基礎(chǔ)

7．3．3 SGA應(yīng)用步驟

7．3．4 符號串的編碼與解碼

7．3．5 個體適應(yīng)度的評價

7．3．6 遺傳算子

7．3．7 SGA的運行參數(shù)

7．4 SGA的改進

7．4．1 SGA的主要缺點

7．4．2 SGA的改進措施

7．5 離散變量優(yōu)化設(shè)計的直接搜索算法

7．5．1 離散變量優(yōu)化設(shè)計的單向搜索算法

7．5．2 離散變量優(yōu)化設(shè)計的進退搜索算法

7．5．3 離散變量優(yōu)化設(shè)計的斐波那契算法

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 工程實例分析

7．9 MRD結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化設(shè)計

7．9．1 優(yōu)化模型的建立

7．9．2 工程實例分析

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 工程實例分析

參考文獻2100433B

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，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化模型和響應(yīng)預(yù)測及控制為研究對象，研究內(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)非線性空間簡化模型，研究體系的空間動力響應(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)計反應(yīng)譜及地震反應(yīng)預(yù)測理論，研究巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方法；通過縮尺地震模擬振動臺試驗研究巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)的時域地震反應(yīng)，驗證理論和數(shù)值分析的巨型框架結(jié)構(gòu)振動控制策略；進行時域和頻域下巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)抗風可靠性相關(guān)研究；研究在強震作用下巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)體系動力響應(yīng)特性、失效模式及混合控制理論、技術(shù)。

我國建設(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-水耦合振動的研究很少，相關(guān)抗震設(shè)計規(guī)范不完善，急需在該方面展開深入研究。本項目在前期研究的基礎(chǔ)上，基于輻射波浪理論，推導多邊形、圓端形、橢圓形橋墩附加動水壓力半解析解計算方法，采用ANSYS WORKBENCH ANSYS CFX ANSYS Mechanical對復(fù)雜幾何形狀橋墩附加動水壓力進行數(shù)值計算。并在此基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有計算程序進行二次開發(fā)，研制專門針對墩-水耦合附加動水壓力數(shù)值計算的軟件，并采用該軟件對附加動水壓力的影響因素，如自由表面重力波等進行分析。利用分析結(jié)果，并參考各國附加動水壓力的相關(guān)規(guī)范，對規(guī)則幾何形狀橋墩附加動水壓力半解析計算方法進行簡化，提出適用于工程的合理、高效的簡便計算方法。該方面的研究將進一步完善墩-水耦合振動理論，并對我國橋梁抗震設(shè)計、橋梁抗震規(guī)范的制定具有重要的參考價值。

本項目主要研究地震作用下庫區(qū)深水橋梁動水壓力的計算問題。根據(jù)項目計劃書中的研究要點，對正方形、矩形、圓端形、橢圓形橋墩動水壓力半解析半數(shù)值表達式進行了研究；對復(fù)雜截面形狀橋墩動水壓力的數(shù)值計算方法進行了研究；并且研究了動水壓力的影響因素：結(jié)構(gòu)彈性振動、自由表面重力波、水的可壓縮性等；另外還對基于輻射波浪理論的圓形橋墩、矩形橋墩動水壓力表達式進行了簡化研究。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水壓力計算方法：混合法，并利用該方法得到了正方形橋墩和矩形橋墩動水壓力半解析半數(shù)值表達式。 2）根據(jù)一階頻率降低率與附加質(zhì)量的關(guān)系，提出了一種計算動水附加質(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、橢圓形橋墩動水壓力表達式。另外，該方法也適用于其它復(fù)雜截面動水壓力表達式的求解。 3）對流體單元法（Solid45單元模擬橋墩，F(xiàn)luid30單元模擬流體）進行了改進，簡化了流體域邊界、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，計算效率和適用性提高。利用改進后的流體單元法，對規(guī)則、復(fù)雜截面形狀橋墩動水壓力進行了計算，并對混合法、附加質(zhì)量比法計算結(jié)果提供驗證，結(jié)果表示：研究中提出的兩種新方法具有相當高的計算效率和較好的精度。 4）對動水壓力影響因素的研究結(jié)果表明：地震作用下，彈性振動引起的附加質(zhì)量與剛體運動引起的附加質(zhì)量近似相等；一般情況下，自由表面重力波對動水壓力的影響很小，可以忽略；水的可壓縮性對動水壓力會產(chǎn)生影響，但是影響很小，在計算過程中可忽略。 5）基于輻射波浪理論的圓形橋墩外域水、內(nèi)域水動水壓力表達式，以及矩形橋墩外域水動水壓力表達式極其復(fù)雜，難以在實際工程中應(yīng)用。研究中對上述表達式進行了簡化研究，提出了相應(yīng)的簡化表達式。對比結(jié)果表明：簡化后的表達式具有較好的精度。 2100433B