[01852795]基于智能算法的隔震桥梁中组合型摩擦摆参数优化分析

本项目为河南省高等学校重点科研项目,依托项目发表SCI论文1篇,出版专著1部。项目设计了一种新的组合型摩擦摆支座,具有良好的竖向隔震能力,组合型摩擦摆支座滑道半径决定了隔震桥梁的隔震周期,地震输入维数对隔震桥梁自振周期及振动特性没有影响;考虑多维地震激励时,隔震桥梁主梁位移、墩顶位移和墩底剪力幅值分别达到了13.8%、12.6%和17.2%,主梁加速度幅值误差仅为2.4%,隔震桥梁设计时需考虑抗震设防烈度的影响,隔震桥梁地震响应幅值随着抗震设防烈度的增加而显著增大;同数值仿真结果对比,理论计算主梁位移、主梁加速度和隔震桥梁能量响应具有较好的计算精度,墩顶位移计算结果误差较大,需要进一步进行优化;摩擦因数和地震激励对隔震桥梁主梁位移和加速度响应幅值影响较大,滑道半径对其影响较小;改进后的优化算法计算效率远远高于数值模拟,且具有较好的计算精度,合理地选取组合型摩擦摆支座摩擦因数能够有效降低主梁的位移和加速度响应幅值,滑道半径对隔震桥梁系统地震能量响应的影响较小;土桩作用对隔震桥梁系统隔震周期影响很小,但对高阶模态和振动周期有较大影响,考虑土桩作用时高阶振动周期增大,考虑土桩作用时隔震桥梁系统动力响应幅值减小,桥墩顶部加速度幅值误差很大,因此隔震桥梁设计必须考虑土桩作用的影响。 本项目揭示了一种新的组合型摩擦摆支座水平和竖直方向的耗能机理,建立了隔震桥梁水平方向理论力学模型,通过数值仿真和理论计算得到了多维地震对隔震桥梁水平方向隔震能力的影响规律,提出了基于理论力学模型的隔震桥梁改进后优化算法,得到了不同工况下隔震装置的最优参数,同时分析了土桩作用对隔震桥梁动力学响应和能量响应的影响规律。项目研究对桥梁三维隔震设计及隔震装置参数优化具有重要的理论意义和应用价值。