Optimum design and application of non‐traditional tuned mass damper toward seismic response control with experimental test verification          下载免费PDF全文

Ping Xiang  Akira Nishitani 《地震工程与结构动力学》2015,44(13):2199-2220

A variant type of tuned mass damper (TMD) termed as ‘non‐traditional TMD (NTTMD)’ is recently proposed. Mainly focusing on the employment of TMD for seismic response control, especially for base‐isolated or high‐rise structures, this paper aims to derive design formulae of NTTMDs based on two methodologies with different targets. One is the fixed points theory with the performance index set as the maximum magnitude of the frequency response function of the relative displacement of the primary structure with respect to the ground acceleration, and the other is the stability maximization criterion (SMC) to make the free vibration of the primary structure decay in the minimum duration. Such optimally designed NTTMDs are compared with traditional TMDs by conducting both numerical simulations and experiments. The optimum‐designed NTTMDs are demonstrated to be more effective than the optimum‐designed traditional TMDs, with smaller stroke length required. In particular, the effectiveness of the TMDs combined with a base‐isolated structure is investigated by small‐scale model experimental tests subjected to a time scaled long period impulsive excitation, and it is demonstrated that the SMC‐based NTTMD can suppress structural free vibration responses in the minimum duration and requires much smaller accommodation space. Additionally, a small‐scale shaking table experiment on a high‐rise bending model attached with a SMC‐based NTTMD is conducted. This study indicates that NTTMD has a high potential to apply to seismic response control or retrofit of structures such as base‐isolated or central column‐integrated high‐rise structures even if only a limited space is available for accommodating TMDs. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

基于旁压试验土体弹塑性本构模型初探     

苏辉  杨石飞  顾国荣 《岩土力学》2015,36(Z1):131-136

在大量旁压试验数据分析的基础上,通过曲线拟合,建立了旁压试验弹塑性阶段曲线的椭圆方程,利用土体SMP屈服准则和Rowe流动法则,推导出土体塑性阶段应力增量与应变增量间关系矩阵。在弹性阶段,假设土体应力-应变服从广义虎克定律,建立了基于旁压试验的土体弹塑性本构模型。编制了相应的计算程序,将文中模型计算结果与实际旁压试验曲线进行对比,初步验证了模型的正确性。将本构模型编译为ABAQUS自定义材料子程序UMAT,通过有限元对比分析,文中模型计算变形较弹性模型小,较摩尔-库仑模型大,与模型建立的假设一致。基于旁压试验的土体弹塑性本构模型参数少,且易于获取,便于在实际工程中应用。  相似文献   

含盐冻结粉质砂土的强度参数和强度准则试验研究     

胡凯  赖远明 《冰川冻土》2014,36(5):1199-1204

对含盐冻结粉质砂土进行温度-2 ℃、-4 ℃、-6 ℃和围压0.3~16 MPa的三轴强度试验. 结果表明: 含盐冻结粉质砂土应力-应变曲线在低围压和高围压表现为应变软化特征, 中围压为理想塑性变形特性; 随着围压的增大, 强度先增加后减小. 在围压小范围内得到广义黏聚力和广义内摩擦角, 并得到广义黏聚力和广义内摩擦角随围压和温度的变化规律; 同时, 针对强度随围压的变化, 提出非线性强度准则.  相似文献   

山区公路半填半挖路基沉降控制指标与标准研究     

高成雷  赵文忠  凌建明  王丙兴 《岩土力学》2014,35(1):151-158

为了避免路基沉降导致路面结构破坏,对适用于山区公路半填半挖路基的沉降控制指标和标准进行了研究。首先,基于常泊松比假定,推导了三维Merchant模型的Prony级数表达式,并以ABAQUS为工具建立了半填半挖路基沉降计算模型。计算结果表明,半填半挖路基工后沉降曲线为“勺”形或“S”形,曲线形状的差异揭示了路基沉降的时空耦合效应。其次,基于路基工后沉降机制分析,提出了如下假定：半填半挖路基工后沉降曲线为中心对称的“S”形,对称中心两侧的曲线段为抛物线。通过沥青路面结构对抛物线形路基沉降的力学响应分析,揭示了路面结构附加弯拉应力与抛物线方程的二次项系数a具有线性关系,据此提出采用a值作为半填半挖路基沉降控制指标。最后,基于沥青路面结构在交通荷载和路基沉降共同作用下的破坏模式,提出了半填半挖路基沉降控制标准的确定方法。研究成果为合理控制半填半挖路基工后沉降提供了明确的技术依据。  相似文献   

均质边坡稳定性极限曲线法     

方宏伟  李长洪  李波 《岩土力学》2014,35(Z1):156-164

基于滑移线场理论,按边坡坡面变形量评价其稳定性,提出均质边坡极限曲线法。该法是求有重边坡极限荷载的逆过程,也是强度折减法的对偶过程。以特征线法差分方程组（SCM）和试验方程近似公式（CCM）求得的极限坡面曲线与坡面线相交为变形破坏准则,定义了安全度（DOS）和破坏度（DOF）2个评价指标。该方法不必假设和搜索临界滑动面。经典考题和典型算例的验算表明,随着节点的增加SCM法计算精度增加,边界步长不变时,3次样条插值求得的变形破坏准则判断值不变,说明SCM算法稳定。典型算例的计算数据和图例表明,边坡角变大时边坡稳定性降低,极限坡面曲线与坡面由无交点变为有交点,证明了变形破坏准则的正确性。由2个例题计算结果对比可知,安全系数较大时,SCM法、CCM法计算结果与其具有可比性,相对于原边界条件增加了外荷载;安全系数变小时,SCM法、CCM法偏于保守。34个样本计算正确率为安全系数法67.7%,应力状态法73.5%,CCM法79.4%,SCM法70.6%,表明SCM法和CCM法正确率较高,计算结果可靠,SCM法、CCM法因素敏感性分析结论与安全系数法完全一致。在露天矿边坡稳定性和最终边坡角的分析与计算中,SCM法、CCM法结论与原报告相同,当参数变小时CCM法更有利于实践,具有一定的工程应用价值。  相似文献   

大断面厚顶煤巷道顶板冒落破坏的上限分析     

王琦  王洪涛  李术才  王德超  江贝  张红军  李为腾 《岩土力学》2014,35(3):795-800

根据大断面厚顶煤巷道顶板的破坏特性,考虑了顶板围岩应力水平与支护荷载的影响,利用Hoek-Brown强度准则及其相关联的流动法则,构造出厚顶煤巷道顶板的冒落破坏机构。基于塑性力学中的上限分析方法,结合变分原理,推导得到了大跨度厚顶煤巷道顶板的冒落破坏机制,并以赵楼煤矿某巷道现场实践为例,分析了不同计算参数对顶板冒落破坏机制的影响。计算研究表明：随着岩体经验参数A、抗拉强度、抗压强度及支护荷载的增加,冒落体尺寸随之增大,而当岩体经验参数B、围岩应力及岩体重度增加时,冒落体尺寸则随之减小;冒落体尺寸代表了巷道顶板安全性能的大小,其尺寸越大,表明使巷道顶板发生冒落破坏所需外力功越多,顶板安全性能也越高;岩体经验参数B、围岩应力水平与支护荷载对顶板围岩破裂机制影响较为显著,参数B决定了冒落体的破裂形状,随着参数B的增加,冒落破裂迹线的曲率不断减小;增大支护阻力是提高顶板稳定性的有效途径,其研究结果可为大断面厚顶煤巷道支护设计提供一定的理论依据。  相似文献   

2003年民乐-山丹6.1和5.8级地震序列类型及地震学参数异常特征     

肖丽珠  刘小凤  张小美 《地震研究》2005,28(1):28-33

分析了2003年10月25日甘肃省民乐-山丹6．1,5．8级地震的序列类型及地震学异常特征,其最大余震震级为Ms4．3,序列b值为0．69,h值为1．5;两次主要地震震级差为0．3级,释放的能量占整个序列能量的71．7％,序列判定为双震型。震前共出现了9项地震学参数异常,最为突出的是中等地震集中持续活动,为发震地点和震级提供了较好的短期判据。本次地震发生在甘肃省地震局圈定的2003年度祁连山中东段6级地震重点危险区边缘,震前作出了较好的短期预测。  相似文献   

采用显式有限元方法求解开放系统动力响应的主要环节和问题   总被引：3，自引：1，他引：2  

张晓志  谢礼立 《地震工程与工程振动》2005,25(2):10-15

分析了采用显式有限元方法求解开放系统动力响应的主要环节中影响精度和稳定性的因素及其相互关系,指出数值解的精度和稳定性是这些因素共同作用的结果。归纳了合理输入数字荷载应满足的条件以及系统离散化准则。基于有限元方法推导了吸收边界的一般表达式,并据此提出吸收边界和透射边界之间存在确定的函数关系,并不是两类独立人工边界的新见解。认为内域的阻尼稳定性和人工边界的近场稳定性是大型复杂开放系统动力响应数值方法研究和应用中的关键科学问题,并从应用的角度提出了解决问题的思路和看法。  相似文献   

差应变法地应力测量——以汶川地震断裂带科学钻探WFSD-1钻孔为例     

彭华  马秀敏  姜景捷 《地质力学学报》2011,17(3):249-261

岩心差应变分析法是汶川地震断层科学钻探(WFSD)项目地应力测量的主要手段之一, 该技术通过高压容器对取之于钻孔不同深度的实验样品施加围压, 观察先前由于失去地层应力而膨胀产生的裂纹重新闭合, 并通过裂纹闭合过程差应变曲线分析, 确定主应力大小和方向。WFSD-1孔12个岩心样品的DSA测试结果表明:断层上下盘的应力状态有明显差异, 区域地应力不仅随深度增加, 还与地质结构和岩石的物理性质等因素有关。   相似文献   

基于残余强度修正的岩石损伤软化统计本构模型研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

曹瑞琅  贺少辉  韦京  王芳 《岩土力学》2013,34(6):1652-1660

岩石随着围压的增大,残余强度的增加幅度比峰值强度大,残余强度逐渐成为影响岩石全应力-应变曲线峰后段的主要因素,因此,建立岩石损伤软化统计本构模型时,对残余强度进行修正是非常必要的。基于岩石应变强度理论以及岩石微元强度服从Weibull随机分布的假设,考虑岩石峰后残余强度对损伤变量进行修正,在微元破坏符合Hoek-Brown屈服准则条件下,建立了能够反映岩石峰后软化特征的三维损伤统计本构模型;依据岩石试验全应力-应变曲线的几何特征,推导出本构模型参数的数学表达式,并基于花岗岩室内试验数据对模型参数进行探讨,研究了Weibull分布参数与本构模型的关系,探讨了损伤修正系数的取值和岩石累积损伤的扩展过程;将建立的本构模型理论曲线与4种岩石（斑状二长花岗岩、细晶大理岩、砂岩和粉砂质泥岩）不同围压下的常规三轴压缩试验曲线进行对比分析,结果表明,该模型能很好地描述岩石破裂过程的全应力-应变关系和表征岩石残余强度特征。这对于岩石损伤软化问题以及岩石加固处理措施的研究均具有重要的意义。  相似文献