曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥动力特性分析

为了分析与评价桥梁的动力性能,了解桥梁的刚度分布特征,采用有限元程序Midas/civil探讨了曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥的有限元建模方法。分别建立62m和122m跨径桥梁的空间有限元模型,计算其自振频率和振型特征。得出结论:桥梁主桁横向刚度相对最弱,全桥竖向刚度居中,全桥抗扭刚度相对最大;该桥型的振型复杂,桥梁多阶主振动中伴随有桥面系的局部竖向振动;桥面系的竖向刚度和扭转刚度明显较弱,需采取措施来提高桥面系的刚度;桥面系局部竖向弯曲振动易激发腹杆产生横向弯曲振动,应重视腹杆的面外振动,防止其产生过大的横向振动。所得结论为该桥加固设计提供思路和依据。     

变刚度半主动结构振动控制的试验研究

本文成功地完成了五层框架的变刚度半主动结构振动控制的模拟地震振动试验,这不仅是我国的第一个变刚度半主动结构振动控制的试验,在国际上也是少数几例之一。本文介绍了试验系统的构成,试验内容,试验结果的分析及试验结论等。     

考虑楼板刚度的楼面振动减振改造分析

工业厂房中安装的动力设备易引发结构的振动,危害正常生产和结构安全。本文针对浮置平台隔振技术进行了相关研究,建立了两自由度隔振体系的力学模型,给出了考虑楼板刚度时振动的传递率,分析了不同隔振器刚度和楼板刚度对隔振效果的影响。对某实际工程进行了有限元建模分析,对比了隔振前后的楼板振动响应,隔振效果显著,且未改变动力设备振动的频谱特性,对设备的正常运行没有影响。对隔振后的厂房结构进行现场振动测试,楼面振动响应得到有效控制,满足相关规范要求,设备区域减振率达到70%~80%。     

深圳金融中心大厦的动力特性

利用环境振动测定了深圳金融中心大厦原型结构的自振特性,用选频滤波法确定了结构高阶振动的频率和振型,计算了阻尼比。发现结构振型包含弯曲和剪切两种形变;填充墙在微幅振动时有较大刚度,在脉动状态下,填充墙的刚度对结构动力特性影响十分显著。     

基于负刚度的减振设备参数优化及其应用

为了更加有效地控制结构振动,论文基于负刚度理论,设计了一种行之有效的被动减振装置。该设备通过正负刚度子结构并联,提高系统承载能力,降低系统固有刚度,从而有效隔离低频振动。通过分析该装置的结构和刚度特性,建立了设备的刚度函数表达式及平衡位置处的零刚度条件,进而找到了影响设备的主要参数并对其进行优化。采用MADIS有限元软件分析了在地震荷载作用下安装该设备的框架结构的减振效果,并与原框架进行对比,研究表明该设备能够有效地控制结构振动,且参数优化结果是有效的。该研究成果为后续试验研究和实际工程应用提供理论依据。     

考虑挤土效应时楔形桩纵向振动阻抗研究

基于复刚度传递多圈层平面应变模型,研究考虑桩周土挤土效应时成层地基中楔形桩的纵向振动问题。首先根据桩周土体的纵向成层情况并考虑楔形桩的变截面特性,将桩土系统沿纵向划分为有限个微元段,对每个微元段的桩周土体建立复刚度传递多圈层平面应变模型,并通过剪切复刚度递推方法求得桩周土作用在桩身的剪切复刚度;然后将求得的剪切复刚度代入桩身纵向振动控制方程,运用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法,推导得到考虑桩周土挤土效应时成层地基中楔形桩纵向振动时桩顶复阻抗的解析解;最后,采用参数研究方法在低频范围内分析挤土效应对桩顶复阻抗的影响及其规律。     

对“小洞墙片”侧移刚度计算的改进

本文总结了目前我国砖墙墙片和钢筋砼墙片的侧移刚度计算方法，叙述了国内对“小洞墙片”侧移刚度计算的规定。在分析比较“小洞墙片”侧移刚度计算数据的基础上，提出了对“小洞墙片”侧移刚度近似计算公式的改进，供抗震设防计算参考。     

桥A-237R基础的刚度研究

根据FHWA的报告，由土壤和桩的几何特性推出了桥梁基础刚度的线性和非线性计算方法。以桥A-237R为例，研究了基础刚度对结构响应的影响，并得出了基础的线性刚度可代替非线性刚度来计算结构的振动响应的结论。     

半刚性连接多层组合框架自振周期实用计算方法

推导了半刚性连接组合梁单元不考虑轴向变形和剪切变形的刚度方程,基于此刚度方程给出了框架柱的抗侧移刚度.采用连续弹性体无限自由度体系剪切自由振动方程,推导了半刚性连接多层组合框架自振周期实用计算公式.通过算例说明了连接的转动刚度以及正负弯矩作用下连接转动刚度的不同对自振周期的影响.     

基于能量合成法的塔式结构刚度识别研究

在Rayleigh能量法和Southwell＇s频率合成法的基础上,将结构的振动基频表示为由各变形元和惯性元组成的子系统频率的合成,其中变形元为结构的弯曲变形和剪切变形,惯性元为结构的分布质量和塔顶附加质量。通过选取满足边界条件的挠度函数,建立了底部固定、顶端带有附加质量的塔式结构基频与刚度的关系,因此可通过测量结构的振动基频识别出塔式结构的抗弯刚度和抗剪刚度。以某钢塔为计算实例,采用该算法推导出了结构振动基频与弹性模量的关系,只要知道截面的几何尺寸和材料性质,便可快速识别出各截面的刚度。有限元空间建模计算结果证明了本文提出的算法具有较高精度。该方法适合底部固定的塔式结构,可为复杂空间塔式结构使用状态的监测与评估提供参考。     

结构-地基体系水平与扭转位移耦合效应研究

采用动力理论对地基-结构非线性相互作用体系的振动方程进行了定性分析.基于多线性随动强化模型,采用非线性有限元法求解了基础和地基土之间的水平刚度与摇摆刚度,建立了结构-地基非线性相互作用体系的力学模型.利用拉格朗日能量法推导了结构水平位移和扭转相耦合的振动方程.采用多尺度法研究了结构-地基相互作用体系的主共振.通过分析不...     

拉索端部弹性约束振动控制研究(Ⅱ)——试验验证

在索端沿轴向设置弹性约束,对拉索振动轴向被动控制进行了试验研究。研究了支座移动对拉索振动频率的影响;验证了弹性约束对拉索振动的减振效果,讨论了阻尼系数和弹簧刚度对减振效果的影响;最后验证文献[10]中理论研究的正确性。     

康富钢管混凝土拱桥振动特性分析

康富桥是一座异型钢管混凝土拱桥，该桥内拱外倾、外拱内倾，组合拱肋与系杆、横梁组成空间结构体系。该桥型较少见，为了了解该桥型的动力性能，需要对桥梁进行空间振动特性分析。采用ANSYS软件建立该桥梁空间有限元计算模型，计算得到桥梁前15阶振动周期和振型。计算结果表明：该种桥型横向刚度较竖向刚度弱，桥梁低阶以拱肋横向振动为主。本文计算结果已为桥梁设计提供参考。     

核电厂沉积岩岩基激振试验研究

岩基是核电厂Ⅰ、Ⅱ类物项的承载基础,其动力参数取值对核电厂抗震设计意义重大.目前,我国核电站岩基以块状火成岩为主,其动力参数取值和试验成果较少,而有关层状岩体结构的核电站沉积岩岩基动力参数取值和试验研究则未见报道.本文以我国首个以沉积岩为岩基的核电厂为例,基于振动基本理论,设计了自由振动和强迫振动激振实验,并对比了垂直层理水平方向和沿层理水平方向的激振试验结果,旨在获得首个沉积岩核岛岩基的岩基阻尼比、抗剪刚度和抗弯刚度等动力参数,以期为类似工程提供设计依据.试验表明:由自由振动和强迫振动获得的某核电站呈层状岩体结构的沉积岩核岛岩基动力参数相近,岩基抗压刚度系数为21.4-28.83MN/m3;岩基抗剪刚度系数为15.44-22.68MN/m3;岩基抗弯刚度系数为44.24-60.72MN/m3;岩基竖直向阻尼比为7.34%-7.68%;岩基水平回转向第一振型阻尼比为7.43%-7.44%;垂直层理水平方向和沿层理水平方向试验成果的各向异性指数为0.9%-7.5%;动力参数呈弱各向异性.试验结果首次给出了该核电站沉积岩岩基的动力参数取值范围,对具有相似岩基的核电厂抗震设计有较好的工程参考价值.     

偏心结构扭转振动研究中几个基本参量的讨论

本文根据工程振动实测观察及结构地震模拟实验中的模态测量结果指出，通常的确定性弹性分析方法中，直接由构件的几何尺寸确定其刚度并进而确定结构的自振特性，进行结构的弹性反应分析和设计，其结果只能代表结构处于完全理想弹性状态时对外界激励的一种理论估计。由此提出了比较切合实际的基于强度及屈服变形的构件刚度的确定方法，进而指出在偏心结构的扭转振动研究中，结构的刚度偏心实际上依赖于强度偏心，并不能随研究者的意愿随意调整。     

提篮拱桥空间动力性能分析

以平顶山市湛河二桥为工程背景,采用有限元程序ANSYS建立该桥的空间有限元计算模型,对其进行了动力特性分析.计算结果表明:该桥拱肋的横向刚度较桥梁的竖向刚度和扭转刚度弱,桥梁首先出现拱肋的横向振动,拱脚位置处易发生拱肋的局部横向振动,是全桥的动力薄弱部位;桥梁前几阶自振周期较长,在结构抗震设计采用振型叠加法计算时,应考虑多阶振型,以减少质量缺损带来的影响;桥梁各个构件空间协作能力较强,具有良好的整体性能.所得结论可为类似桥梁设计提供参考.     

高层框支剪力墙结构地震反应分析的超元法

西方嵩层框支剪力墙结构地震反应分析的超元法，即将每榀框支墙中的上部剪力墙和落地墙简化处理成等效柱，底部框架简化处理成等代柱，楼板视为深梁，将连续分布的质量离散化，建立二维空间结构的“串并联质点系”振动模型，采用超级单元进行结构的地震作用计算及内力分析，此法计算简便并适用于结构竖向变刚度和考虑楼板变形等情况。     

15×104m3储罐的动特性分析

立式钢制圆柱形储罐向着大型化和浮放式发展,其动力特性参数,如结构的固有频率和固有振型,在地震工程中经常被使用,以15×104m3储罐为例,应用ADINA有限元程序,采用弹簧单元来模拟地基,考虑液固耦合效应对其进行了模态分析.结果表明:采用弹簧单元来模拟地基进行储罐的分析时,有限元与规范近似算法比较接近;15×104m3储罐液固耦合振动低频的振动形式比较丰富,以 cosnθ、sinnθ型梁式振动为主,液体晃动低频的振动形式比较单一,即cosnθ、sinnθ型梁式振动;液固耦合振动频率对地基刚度最为敏感,储液高度与储罐高径比次之,受罐壁厚度的影响比较小;液体晃动频率对罐壁厚度和地基刚度不敏感,对储液高度与高径比则比较敏感.     

动力基础系统非线性力学模型

采用定参理想集总参数计算体系，以动力基础非线性动力学模型和非线性广义刚度函数的概念为基础，将动力基础模型从竖向非线性振动推广至水平非线性振动、扭转非线性振动以及水平-回转二自由度耦合非线性振动和竖向-水平-回转三自由度非线性耦合振动，建立了动力基础非线性动力学模型的一般表达式，为动力基础非线性设计提供了理论。     

风向角对空冷结构体系风振系数影响的风洞试验研究

由于空气冷凝器支架结构头重脚轻,振动易表现为前3阶的耦合振动,其风振系数的理论推导方法已经超出了我国规范规定的前提条件,因此制作相应气的弹模型进行风洞试验,分析了空冷结构体系的风振系数随风向角变化的规律,为确保此类结构的安全提出:当风向与结构的刚度和质量对称轴平行时,建议风振系数值取2;结构布置时尽量避免结构质量和刚度对称轴与主风向成45°。