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应用形状记忆合金的大跨桥梁结构振动控制理论研究与振动台试验
| 论文题名： | 应用形状记忆合金的大跨桥梁结构振动控制理论研究与振动台试验 |
| 关键词： | 大跨桥梁;形状记忆合金(SMA);自适应控制;SMA阻尼器;斜拉桥;参数振动;自适应隔震;SMA复合橡胶支座;振动台试验 |
| 摘要： | 随着社会和经济的发展,现代桥梁结构日益向大跨度发展,作为生命线工程的大跨度桥梁结构,其抗震安全性问题尤为突出,结构振动控制为大跨桥梁结构的抗震设计提供了一种行之有效的方法,目前迫切需要寻求一种经济实用、效果显著且不依靠外界能源的新的控制措施,并建立相应的理论和方法.形状记忆合金(SMA)作为一种新型的智能材料,具有独特的形状记忆、超弹性和高阻尼的性能,在结构振动控制领域受到了极大的关注.该论文将应用SMA材料,研制SMA阻尼器和智能隔震器,对大跨桥梁结构的地震反应实施振动控制,建立一种大跨桥梁结构振动控制体系,提高大跨桥梁结构的抗震安全性,因而具有重要的理论意义和工程价值.论文工作和所取得的创新成果主要表现在以下几个方面:(1)SMA材料本构模型的建立和SMA阻尼器的性能试验研究.在总结SMA材料已有本构模型的基础上,通过对不同的SMA材料进行训练和性能试验,建立了SMA材料本构模型.针对斜拉桥的振动控制,研制了一种性能卓越的SMA阻尼器,通过模型试验建立了该SMA阻尼器的恢复力模型.(2)斜拉桥参数振动的分析及其控制研究.建立了斜拉桥拉索振动的有限元分析模型,探索了斜拉索的振动类型以及相应的控制措施,着重分析了斜拉桥参数振动问题;应用SMA对大跨斜拉桥的参数振动实施控制,并通过数值仿真分析验证了其控制效果.(3)SMA复合橡胶支座的研制及其对桥梁的隔震研究.利用SMA的形状记忆效应和良好的阻尼性能,研制了一种新型的自适应隔震支座--SMA复合橡胶支座,建立了基于SMA复合橡胶支座的桥梁自适应隔震体系及其分析模型,并通过应用SMA复合橡胶支座的隔震桥梁结构地震反应的时程分析,验证了SMA复合橡胶支座的有效性、实用性和自适应性.(4)应用SMA阻尼器的大跨斜拉桥地震反应控制理论研究与振动台模型试验.应用所研制的SMA阻尼器,建立了大跨斜拉桥控制理论及其数值分析方法.通过振动台模型试验,验证了SMA阻尼器卓越的阻尼性能以及对大跨斜拉桥地震反应的控制效果,且试验结果与数值仿真结果吻合较好,进一步验证了SMA阻尼器恢复力模型的正确性. |
| 作者： | 陈海全 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 李忠献 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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