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本文在总结结构振动控制与悬吊结构研究现状的基础上,针对某大型火电厂包含悬吊煤斗的厂房结构,运用数值分析和振动台试验手段对悬吊煤斗结构的减振性能进行了系统的研究,对悬吊煤斗的频率、阻尼等参数进行了优化,根据动力相似性原理建立了1/12的缩尺模型,对模型结构进行了模态测试,进行了不同地震加速度记录作用下的振动台试验,完成了如下研究工作:
1.考虑结构临跨荷载和子结构边界条件,通过对比分析选取原型结构中除氧间和煤仓间比较对称的两跨作为试验研究对象,忽略相邻结构对整体刚度的影响,并对结构梁板进行了适当简化,建立了该结构的缩尺试验模型,通过材性试验和模型自振特性测试,结合理论分析结果对模型的动力相似关系进行了修正。
2.在SAP2000下建立了模型结构的有限元分析模型,考虑固定煤斗和悬吊煤斗两种工况,通过动力时程计算得到不同悬吊吊杆长度下结构地震反应,通过施加附加弹簧改变悬吊煤斗与结构的频率比,从而得到悬吊体系的最优频率值,在煤斗平台处附加阻尼器,得到优化阻尼比。理论分析表明,结构的地震反应随着附加阻尼比增大而减小,减振效果与悬吊煤斗的自振频率有直接关系,得到了悬吊煤斗结构的优化动力参数。
3.对1/12模型结构进行了不同地震加速度记录作用下的地震模拟振动台试验,设计了支撑煤斗、悬吊煤斗自振频率1.71Hz(用附加弹簧模拟)、悬吊煤斗自振频率1.22Hz三种结构参数。试验结果表明,悬吊煤斗结构相对于固定煤斗在所选用地震加速度记录的作用下有很好的减振效果,减振率受地震加速度记录频谱的影响比较明显,为避免放大的反应,需要对悬吊煤斗施加一定的阻尼措施。
本文的研究工作可以为悬吊煤斗结构减振设计提供理论和试验上的支持,对于了解悬吊煤斗的减振机理、建立悬吊煤斗结构的优化设计方法具有重要的参考意义。