應(yīng)力相關(guān)阻尼模型及其在梁式橋動力分析中的應(yīng)用.pdf

1、阻尼對橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)有著重要的影響。眾多研究表明在橋梁振動過程中，阻尼是一個變化的參數(shù)，然而現(xiàn)有的很多模型不能體現(xiàn)阻尼的變化。阻尼參數(shù)的不確定性嚴重制約著橋梁動力響應(yīng)的求解精度。
　　本文在開展混凝土材料阻尼試驗的基礎(chǔ)上，提出了混凝土材料阻尼的識別方法和計算公式，并利用試驗結(jié)果對Kelvin模型在混凝土材料耗能計算中的應(yīng)用進行了修正。此外，本文收集了大量的實測橋梁阻尼比數(shù)據(jù)并分析了其分布規(guī)律，利用提出的應(yīng)力相關(guān)阻尼模型進行了橋

2、梁的車橋耦合振動和地震響應(yīng)計算。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.針對混凝土材料阻尼的應(yīng)力相關(guān)性能，開展了軸向滯回試驗，利用試驗結(jié)果，區(qū)分了混凝土的塑性耗能和阻尼耗能，同時考慮振動應(yīng)力幅值、振動頻率和應(yīng)力水平對混凝土阻尼耗能的影響。試驗結(jié)果表明:混凝土材料的阻尼耗能隨著振動的應(yīng)力幅值增大而增大，二者的關(guān)系可以用冪函數(shù)或指數(shù)函數(shù)表示。混凝土材料的阻尼耗能對加載頻率和應(yīng)力水平敏感性較差。
　　2.針對四種常見的粘彈性模型，推導了

3、周期性荷載作用下耗散能量和模型參數(shù)的關(guān)系式。利用材料阻尼試驗的結(jié)果，提出了Kelvin模型中混凝土的粘滯系數(shù)的表達式，并進行了試驗驗證。計算結(jié)果表明:混凝土的粘滯系數(shù)不是定值，它隨著應(yīng)力幅值的增大而增大，提出的頻率不相關(guān)粘滯系數(shù)，能夠很好的模擬混凝土阻尼耗能的頻率不敏感性，通過與其他試驗結(jié)果的對比分析，驗證了所推導粘滯系數(shù)表達式的有效性。
　　3.收集了114座橋梁的動力測試數(shù)據(jù)和4座橋梁的動力監(jiān)測數(shù)據(jù)，測試了兩座橋梁在環(huán)境激勵和

4、車輛激勵下阻尼比數(shù)值，并對影響因素進行了分析。數(shù)據(jù)分析表明:不同橋型的阻尼比差距較大，相同橋型的阻尼比分布較為離散。隨著橋梁的運營，阻尼比趨向于穩(wěn)定值，維修和加固對橋梁阻尼比的影響不明顯。車輛激勵下測試的阻尼比要明顯大于環(huán)境激勵下測試的阻尼比。結(jié)合收集的阻尼比數(shù)據(jù)給出了不同橋型阻尼比的建議取值。
　　4.編制了車橋耦合振動響應(yīng)計算程序，提出了橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力相關(guān)阻尼的計算方法，求解了橋梁在車橋耦合振動下的動力響應(yīng)，并同實測結(jié)果進行了對

5、比。結(jié)果表明:應(yīng)力相關(guān)阻尼理論能夠體現(xiàn)橋梁振動過程中的阻尼變化，更加符合實際情況。與常阻尼比5％和Rayleigh阻尼相比，利用應(yīng)力相關(guān)阻尼計算的車橋耦合振動響應(yīng)更加接近于實測結(jié)果。
　　5.提出了區(qū)分鋼筋混凝土柱在擬靜力試驗中的塑性耗能和阻尼耗能的方法，并通過試驗驗證了區(qū)分方法的有效性?？紤]應(yīng)力相關(guān)阻尼理論計算了鋼筋混凝土柱擬動力試驗動力響應(yīng)，并與實測結(jié)果進行了對比分析。結(jié)果表明:考慮應(yīng)力相關(guān)阻尼理論計算的結(jié)果要比常阻尼比(5％