雙向地震激勵下隔震曲線梁橋動力響應及振動控制研究.pdf

1、近年來，曲線梁橋在地震中屢次發(fā)生嚴重破壞甚至垮塌現象，表明對其抗震性能的研究還不夠充分。隨著隔震技術的不斷發(fā)展，通過增設隔震裝置降低結構的破壞作用已得到眾多學者的認可，并在工程中得到廣泛應用。曲線梁橋由于其平面不規(guī)則性導致結構在地震激勵下產生彎扭耦合效應，使得隔震曲線梁橋的地震響應更加復雜。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特征、影響因素以及動力可靠度等問題具有重要的現實意義。
　　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行了驗證。基于雙質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行對比分析。在此基礎上，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和時變均方差響應計算結果進行比較分析，從隨機振動角度揭示隔震曲線梁橋的動力特性，進一步分析了主要設計參數對

4、隔震曲線梁橋隨機響應的影響規(guī)律。
　　通過復模態(tài)時域法對狀態(tài)方程進行解耦，得出隔震曲線梁橋在Clough-Pension隨機地震激勵下響應相關函數矩陣的解析表達式?；谧冃问蕜t，分別確定上部結構與隔震支座在多遇地震條件下的功能狀態(tài)極限函數，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、橋面寬度會對結構可靠度產生較大的影響。通過合理設置曲線梁橋設計參數，可以有效降低結構的抗震失效概率，最大限度的保證結構的抗震安全。
　　針對經典最優(yōu)控制算法的不足，推導了序列最優(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)空間內建立控制狀態(tài)下地震響應計算方法，并運用隨機理論分析控制結構的隨機響應。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、經典線性最優(yōu)控