Development of an inerter-damper for the seismic protection of long-span suspension bridges

大跨度悬索桥抗震惯性阻尼器的研制

• 批准号: 21F31067
• 负责人: 五十子 幸樹
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21F31067/
• 关键词: 斜張橋; 制震構造; 動吸振器; ダイナミック・マス; 同調粘性マスダンパー; H2ノルム制御

本研究課題では，斜張橋の地震時応答抑制の方法として，ダイナミック・マスを用いた動吸振器に類する制御デバイスとして同調粘性マスダンパー(TVMD)とTuned Inerter Damper (TID)の適用性を検討した． TVMDとは受け入れ研究者のグループが開発した建築構造物用制振システムで，メーカーとの共同開発により，実建物の制御にも利用可能なデバイスも開発しており，実適用例も世界に先駆けて存在する．ただし，適用範囲が建築物に限られていたことに加え，英国の研究グループが類似の装置としてTIDを提案していた．TVMDとTIDの最大の違いは，エネルギーを吸収する粘性要素の配置である．TVMDでは粘性要素がダイナミック・マス要素と並列であるのに対して，TIDでは粘性要素はバネ要素と並列となっている．後者のTIDの要素配列は既往の動吸振器(TMD)と同じであるのに対して，TVMDの配列は異なったものとなっており，構造物の制御効果においても若干の違いを生じる．また，TIDは既往の実用化されているTMDと同じ要素配列を持つものの，具体的な実装置は提案されておらず，理論的・数値解析的な机上検討か，実験を実施していたとしても極めて小規模なものに留まっている．本共同研究では橋桁の地震時応答抑制の観点からはTVMDがTIDよりも応答抑制効果やロバスト性において優れていることを示した．一方で，斜張橋の主塔についてはTVMDの制御効果が劣る可能性があることも示唆している．本共同研究の期間中は大規模な実験はできなかったが，エムエムブリッジ株式会社の協力を得て，斜張橋の桁を模した試験体にTVMDを設置した振動実験を行い理論の検証も実施した．得られた研究成果は採用中に４編の審査付き国際ジャーナル論文として発表しており，研究成果は良好である．

在本研究项目中，我们将研究调谐粘性质量阻尼器（TVMD）和调谐惯性阻尼器（TID）作为类似于动态吸振器的控制装置的适用性，使用动态质量作为抑制斜拉桥地震响应的方法。做过。 TVMD是由一组公认的研究人员开发的建筑结构减振系统，通过与制造商的联合开发，我们还开发了可以用于控制实际建筑物的设备，并且我们也是世界上第一个拥有实际应用的设备。它存在。但应用范围仅限于建筑物，英国的一个研究小组曾提出TID作为类似的装置。 TVMD与TID最大的区别在于吸收能量的粘性元素的排列方式。在 TVMD 中，粘性单元与动态质量单元平行，而在 TID 中，粘性单元与弹簧单元平行。而后者TID的元件排列与现有的动态吸振器(TMD)相同，但TVMD的排列不同，导致结构的控制效果存在一些差异。另外，虽然TID具有与过去已投入实际使用的TMD相同的元件阵列，但尚未提出具体的实际装置，据说只是理论/数值分析案头研究或实验。然而，它的规模仍然非常小。在本次联合研究中，我们从抑制地震时桥梁梁的响应的角度出发，证明了TVMD在响应抑制效果和鲁棒性方面优于TID。另一方面，这也表明TVMD对于斜拉桥主塔的控制效果可能较差。虽然本次联合研究期间无法进行大规模实验，但在MM Bridge Co., Ltd的配合下，我们进行了将TVMD安装在模拟斜拉梁试件上的振动实验。桥，我们也进行了理论验证。获得的研究成果在招募期间已作为四篇同行评审的国际期刊论文发表，研究成果良好。

项目成果

Lead-rubber-bearing with negative stiffness springs (LRB-NS) for base-isolation seismic design of resilient bridges: A theoretical feasibility study

用于弹性桥梁基础隔震抗震设计的负刚度弹簧铅橡胶支座（LRB-NS）：理论可行性研究

• DOI: 10.1016/j.engstruct.2022.114601
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Engineering Structures
• 影响因子: 5.5
• 作者: Xu Chen;Kohju Ikago;Zhongguo Guan;Jianzhong Li;Xiaowei Wang
• 通讯作者: Xiaowei Wang