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原文传递近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构减震控制研究

论文题名：	近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构减震控制研究
关键词：	多塔斜拉桥;震害分析;减震控制;抗震设计
摘要：	多塔斜拉桥结构的抗震性能与减震控制是目前国内外学术界与工程界的热点研究领域。为了保障多塔斜拉桥结构的抗震安全性，需要结合多塔斜拉桥的自身力学特性及其地震动特性展开深入的研究。本文围绕近断层地震动作用下多塔斜拉桥抗震安全这个主题，从多塔斜拉桥地震动强度指标、多塔斜拉桥结构抗震性能、多塔斜拉桥结构振动控制特性、多塔斜拉桥结构被动优化控制方法以及结构混合控制方法等5个方面较系统地开展近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构减震控制研究。　　本研究主要内容包括：⑴开展了近断层地震动作用下结构地震动强度指标研究。提出了近断层地震动作用下适用于中长周期结构的地震动强度指标，结合最不利设计地震动概念，提出了适用于中长周期结构的最不利设计近断层地震动。在此基础上，针对不同场地条件及结构自振周期分别给出了7组最不利设计近断层地震动用于中长周期结构的动力时程分析。⑵开展了近断层地震动作用下多塔斜拉桥抗震性能研究。重点讨论了近断层地震动作用下多塔斜拉桥采用纵向部分固结体系和纵向全自由体系的地震反应特点，明确了多塔斜拉桥采用不同纵向结构体系的主要控制目标。研究结果表明:近断层地震动作用下多塔斜拉桥采用纵向部分固结体系的主要控制目标是减小塔梁纵向固结处过大的塔底纵向内力，而纵向全自由体系主要是减小过大的塔底纵向弯矩、塔顶纵向位移以及塔梁和墩梁纵向相对位移。⑶开展了近断层地震动作用下多塔斜拉桥振动控制特性研究。重点分析了近断层地震动作用下多塔斜拉桥不同纵向结构体系采用粘滞阻尼器和弹性拉索的振动控制特性，明确了近断层地震动作用下多塔斜拉桥不同纵向结构体系的适宜被动控制装置。研究结果表明:粘滞阻尼器应用于多塔斜拉桥纵向部分固结体系的减震控制效果优于弹性拉索，而粘滞阻尼器和弹性拉索都适用于多塔斜拉桥纵向全自由体系的减震控制。⑷开展了近断层地震动作用下多塔斜拉桥被动控制方法研究。首先联合应用响应面法与多目标遗传算法提出了近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构减震优化控制方法。在此基础上，针对多塔斜拉桥纵向部分固结体系塔底纵向内力控制的矛盾性，建立了采用粘滞阻尼器的被动控制优化分析方法;针对多塔斜拉桥纵向全自由体系提出了粘滞阻尼器和弹性拉索综合控制体系及其两阶段优化分析方法。⑸开展了近断层地震动作用下多塔斜拉桥混合控制方法研究。采用经典线性最优控制算法和限界Hrovat最优控制算法开展了基于MR阻尼器的多塔斜拉桥半主动控制分析，给出了纵向部分固结体系和纵向全自由体系的最优半主动控制方案。在此基础上提出了多塔斜拉桥混合控制系统以“被动控制为主、半主动控制为辅”的设计策略，建立了多塔斜拉桥纵向部分固结体系和纵向全自由体系的混合控制方法。
作者：	耿方方
专业：	土木工程；防灾减灾工程及防护工程
导师：	李爱群
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文