海底管线悬空段模糊固有频率的计算

西文玉石窿海底管线管跨段两端点支撑土壤在涡激振动过程中的变形特性。在此基础上，提出了管跨涡激振动的力学模型；深入探讨了端点支撑的弹性系数和阻尼系数的模糊性。基于模糊推理规则，依据海底土壤力学特性参数与其影响因素间的模糊关系，提出了确定支撑土壤的弹性系数和阻尼系数的方法，并通过模型实验，验证了据此方法计算出的模糊固有频率。     

非对称管 土边界的海底悬跨管道涡激振动特性

海底悬跨管道涡激振动问题十分复杂,需考虑流 管-土多场耦合效应。本文将悬跨管线简化为Euler-Bernoulli梁,两端跨肩管-土作用与线弹性弹簧和扭转弹簧近似,采用Van der pol方程描述旋涡脱落的尾迹特性。利用模态正交性对流-耦合控制方程进行解耦,采用龙格-库塔法进行数值求解,重点分析非对称边界对海底管道涡激振动特性的影响。计算结果表明：非对称边界条件对最大响应幅值影响不大;约束条件越强烈,模态激发越难,响应频率越高。     

桥塔涡激共振可靠性简化计算方法

针对桥塔在风载荷下的涡激共振可靠性问题,在涡激振动机理与频率锁定现象研究基础上,提出一种计算桥塔涡激振动可靠性的简化方法.将临界风速结合Re数和Strouhal数建立涡激共振下桥塔安全裕度方程,并引入AFOSM求解方法解决非线性问题,利用MATLAB进行可靠性求解程序编制,在保证计算精度的同时大大降低了桥塔涡激振动可靠...     

海底管道最大允许悬跨长度计算

海底悬跨管道在自身重量、内部流体重量、外部环境荷载作用下,将可能发生静力破坏及动力破坏。海底管道悬跨管段的长度是决定管道静力破坏与动力破坏的关键因素,因此确定了海底管道最大允许悬跨长度,就能够避免管道因悬跨长度过大而发生破坏。本文把避免出现涡激振动作为控制条件,提出了管道在顺流向振动下的最大允许悬跨长度公式,推导了不同边界条件下的管道自振频率公式,计算了管道在垂直流向振动下的最大允许悬跨长度。结果表明,支撑情况对管道最大允许跨长有很大的影响,在固端约束条件下的最大允许悬跨长度比简支约束下的长度大。     

水下悬跨输流管道流致振动响应研究

水下输流管道是油气管输的重要组成部分,海床或河床受水流的冲蚀而出现管跨后在内外流的作用下引起振动,造成水下管道的动力破坏。为此,以水下管道悬跨段为研究对象,考虑内外流体与管道间的流固耦合作用,将管跨处理成等截面的直梁模型,两端入土端的约束等效为弹性支承,采用模态叠加法对其进行动态响应研究,通过算例分析了各种参数对涡激振动特性的影响,从计算结果看出,内外流流速、压力、轴向力、管跨结构参数对管跨的动态响应具有重要影响。本文分析方法对水下管跨的动态设计和可靠性分析评估具有参考价值。     

海底悬跨管线的地震响应和振动控制

渤海湾地区属于地震高发地区,在此处铺设海底管线必须考虑地震作用的影响,本文基于Ｍｏｒｉｓｏｎ方程建立了悬跨海底管线在地震作用下的动力方程,该方程考虑了海水对管道反应的影响,并对影响悬跨海底管线地震反应的因素进行了分析,在此基础上建议了控制管道反应的方法。     

不同方向地震动作用下水平层状边坡动力响应特性

在斜坡的动力响应分析中,地震动的激振方向是影响斜坡动力响应规律的主要因素之一.本文以“5·12”汶川地震灾区典型斜坡岩性及结构为模拟特征,通过对水平层状岩质斜坡开展振动台模型试验,探究地震动方向对斜坡动力响应规律的影响.以输入峰值加速度0.3g的正弦波和天然波为例,着重对比分析斜坡模型在水平向、竖直向及合成向激振波作用下的加速度动力响应规律.研究结果表明:水平向上,在不同频率的地震动作用下,斜坡的中上部的加速度动力响应较之下部更为显著,X向地震动作用下斜坡的加速度动力响应沿高程呈较强的线性增大特征,而Z向地震动作用下斜坡的动力响应却表现出明显的非线性,且斜坡在合成向天然波作用下的响应规律表现出明显的P-△效应;竖直向上,Z向地震动作用下斜坡坡表和坡内的加速度响应值会随着频率的增加而不断减小,出现逐渐衰减和频散的现象.     

岩质斜坡动力响应特性的结构面效应研究

斜坡的坡体结构是控制斜坡变形破坏模式、影响斜坡动力特性的重要因素。为了进一步了解"坡体结构面如何影响边坡地震动力响应规律"这一问题,对均质斜坡(无结构面)和水平层状岩质斜坡(含水平结构面)两种类型的岩质斜坡进行了大型振动台试验研究,并着重对比分析了有无结构面对岩质斜坡峰值加速度动力响应规律的影响。研究结果表明:水平层状斜坡坡表和坡内加速度动力响应基本上都大于均质斜坡,即水平层状岩质斜坡存在层面放大作用,但水平结构面对斜坡加速度动力响应放大作用的程度与地震波类型、频率、振动强度和激振方向有关,总的来说,水平层面对Z向地震波的放大作用大于对X向地震波;在本试验研究中,频率仅影响层面放大系数量值的变化,而地震波类型及其振动强度和激振方向则对其分布形式和量值均有显著影响。     

带焊缝圆灯柱气动特性及焊缝影响机理研究

为了研究某实桥带焊缝圆灯柱的气动特性以及焊缝对灯柱涡激振动的影响机理,开展了灯柱刚性节段测压模型风洞试验,测试了无焊缝工况以及0°～180°焊缝位置的灯柱周向压力分布,分析了灯柱气动力以及流体卡门涡脱强度,揭示了焊缝对灯柱涡激振动的影响机理。研究结果表明：焊缝对灯柱的气动特性影响显著,不同的焊缝位置可以激发不同的流动模式,当焊缝在灯柱前驻点或者原分离点后侧时,灯柱气动特性受焊缝影响较小。当焊缝在B区域(21°～33°)和C区域(36°～63°)时,流体在焊缝附近发生分离-再附-再分离现象,卡门涡脱强度降低,灯柱的涡激振动被抑制。当焊缝在D区域(63°～78°)时,流体在焊缝位置直接涡脱,伴随着脉动风压和卡门涡脱强度的增强,使灯柱的涡激振动增大;焊缝尺寸的变化不会改变灯柱的气动力系数随焊缝位置的变化规律,但是可能会影响涡激振动风速锁定区间和振动幅值。     

涡激振动下管桥段的模糊动力可靠性研究

本文首先给出了管道在流体作用下的力学模型，并对风力作用下管道产生涡激振动的机理进行了分析，从而建立了管桥在风力作用下的力学模型和相应的振动微分方程，同时给出了管桥的固有特性和动力响应分析结果，然后，在此基础上，提出了首超模糊失效、模糊疲劳失效和混合失效等三类模糊失效准则，并依据这些准则分析给出了动力可靠性的计算公式，最后，给出了具体的算例。     

近车站地铁运行引起的环境振动的实验与分析

选取上海地铁交通9号线沿线近车站典型区段为对象,以基于LabVIEW2010开发平台的振动测试系统进行数据采集。根据现场实测数据,分析了地铁运行时隧洞中心线对应的地表处3个方向,以及距中心线不同距离地表处垂直地面方向的振动响应实况和振动特性及传播规律。结果表明,地面振动以垂直地表方向振动为主,振动幅值距离隧洞中心线越远越小,在15m左右存在放大区,且放大的敏感频率为15~25Hz。本次实验地点靠近9号线某车站,实验数值具有一定的典型性和特殊性,可为完善该领域的研究提供借鉴和参考。     

地铁隧道-地层动力相互作用模型试验参数设计

以西安地铁2号线为研究原型,根据模型试验相似准则,设计了列车荷载作用下地裂缝-地铁隧道-地层动力相互作用试验模型。根据试验需求及场地条件,确定采用模型试验箱进行试验,模型试验箱考虑了地铁隧道与地裂缝的不同交角,可以分别模拟地铁隧道与地裂缝呈90°正交、60°斜交、30°斜交的情况,同时,试验采用激振器模拟了不同频率的车辆振动荷载。根据相似原理,合理确定了几何参数、地铁隧道及围岩材料参数、动力加载方式及动力试验参数,以期通过模型试验来研究地铁隧道-地裂缝-地层在列车振动荷载作用下的动力响应规律,为列车振动控制措施研究提供参考。     

场地条件对高速铁路地基土振动影响的研究

发展高速铁路是解决城市间交通问题的有效途径,但其所产生的振动和噪声引起的环境问题,对铁路沿线居民及周围建筑等造成不利影响。在对高速铁路引起的振动问题进行的研究中,关于高速列车引起的地基土振动随深度变化的相对较少。因此,本文针对Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地条件下的路堤式和高架桥式高速铁路,对0—5m不同深度处地基土的振动加速度响应进行了现场测试,并以测试数据为基础,分析了不同场地条件下高速列车引起的地基土振动加速度响应随深度的变化规律。结果表明,不同场地条件下,高速列车引起的振动加速度响应随深度的变化规律具有显著差异;Ⅱ类和Ⅲ类场地条件下,高速列车引起的地基土振动加速度响应总体随深度的增加而逐渐减小,并呈先快后慢的衰减趋势;而Ⅳ类场地条件下,高速列车引起的地基土振动加速度响应随深度的增加呈现先减小后放大的趋势,在深3m处加速度达到最大值。高速列车运行引起的振动频带随深度的变化特征与场地相关。     

横风向旋涡脱落的共振分析及在工程上的应用

结构在风荷载作用下，不但会出现顺风向平均风响应和脉动风引起的风振响应，而且必然同时出现横风向旋涡脱落风振，当横风向旋涡脱落频率与结构的某阶自振频率一致时，结构会产生极大的横风向共振，以致引起结构的损坏或破坏。在阐述横风向旋涡脱落频率共振的基本原理基础上，结合工程实际，对某一电信楼的避雷针结构进行了横风向风振(旋涡脱落)的校核与计算，得到了一些有益的结论与建议，为避雷针的进行风振控制提供了可靠的参考依据。     

深季节冻土区列车行驶路基振动数值模拟研究

分析大庆深季节冻土区铁路路基的冬季现场加速度监测结果,获得了列车经过时铁路路基冻结地表振动加速度的时程特性及其衰减规律,并运用动力有限元方法进行了动力响应分析。研究结果表明：①随着列车行驶速度的增大,路基振动加速度亦增大,且重载货车振动响应大于高速客车;②列车行驶引起的路基振动加速度幅值,随着距线路中心距离的增加而迅速衰减;③应用有限元方法分析列车行驶路基振动特性是可行的。本文为研究深季节冻土区铁路路基振动特性提供了一种分析方法,对加深了解深季节冻土区铁路路基振动特性具有重要意义。     

多年冻土区青藏铁路列车荷载作用下路基振动响应研究

针对多年冻土区青藏铁路列车荷载振动作用下的动稳定性,通过对北麓河和二道沟三个典型铁路路基横断面振动响应的二分量加速度观测,对比分析客运列车和货运列车引起的路基振动特性和衰减规律,研究不同防护形式路基的列车振动响应。结果表明,路基上的振动作用主要集中在40～80Hz频率范围内;防护形式对路基的列车动力响应有明显影响,热棒加碎石路基动力响应最小,其次为碎石防护路基,未采取任何防护的路基铁轨上的动力响应最大,建议对未采取防护的路基进行防护。分析结论为青藏铁路列车作用下的路基动稳定性评估提供实测依据,对多年冻土区的路基稳定性研究提供参考。     

水平排桩对土体振动抑制作用影响的试验研究

为研究水平放置排桩对土体振动幅值的抑制作用,采用控制变量法进行模型试验,将试验获得的时域信号通过傅里叶变换转换为频域信号,得到频域条件下土体振幅,并绘制土体振幅等值线图,对等值线图不同区域土体振幅进行分析,重点分析振幅显著位置处数值变化。研究结果表明,排桩布置区域上方土体振幅大于排桩布置区域外的土体振幅,沿桩长方向土体振幅大于垂直于桩方向土体振幅;在排桩布置区域上方,排桩对高频波引起的土体振动抑制作用较差,对低频波引起的土体振动抑制作用较明显;排桩埋深越小,对土体振动的抑制作用越明显;排桩布置区域填充率越大,对土体振动的抑制作用越明显;排桩桩径越大,对土体振动的抑制作用越明显。     

多维地震作用下偏心结构的磁流变阻尼器半主动控制

理论研究与震害经验表明,地震时结构会产生不可忽略的平动与扭转耦合的空间振动。本文提出了基于线性最优控制理论的部分状态反馈次优控制策略和基于遗传算法的控制策略,以Marlab和Simulink为平台,采用磁流变阻尼器对双向水平地震作用下的偏心结构平．扭耦联反应进行半主动控制。对-6层双向偏心框架结构进行控制效果仿真分析的结果证明,本文提出的2种控制策略是有效的。     

考虑地震波激振方向的浅埋偏压双联拱黄土隧道动力响应规律研究

以实际工程为背景,在模型试验结果和数值模拟结果验证合理的基础上,通过建立三维数值模型,研究兰州人工波在不同激振方向下坡-隧体系动力响应规律,通过小波包变换从能量和频域角度对衬砌结构动力响应规律进行分析。研究结果表明：水平、竖直面内垂直隧道轴向(X、Z)的地震波在隧道最大埋深处引起较大响应,水平面平行于隧道轴向的地震波(Y)对埋深较浅的洞口处的结构最为不利。频率在0～12.5 Hz范围内的低频波是引起隧道结构响应的主要波段,该频段中竖直向地震波(Z)能量相较于其他方向地震波能量占比最高。地震作用中衬砌结构的存在对坡体内的围岩变形有一定的抑制效应。X、Y向地震波容易引起坡脚附近的围岩发生剪切破坏,Y向地震波对隧道洞口段仰坡的稳定性影响最大;Z向地震波容易造成坡顶附近区域围岩的拉伸破坏,且对隧道拱顶附近产生最不利响应。研究成果对浅埋偏压双联拱隧道的抗震优化设计具有借鉴意义。