导线覆冰大跨越输电塔-线体系动力特性分析

大跨越输电塔-线体系对导线覆冰等环境荷载反应敏感,容易发生动态倒塌破坏。目前对线路覆冰下输电塔的振动问题虽然取得了一定的研究成果,但是线路覆冰下输电塔的动力特性规律尚需进一步研究。本文以实际工程为例,建立了大跨越输电塔-线体系数值分析模型,分析了导线划分精度对输电塔-线体系动力特性的影响,并在此基础上分析了导线覆冰对输电塔-线体系动力特性的影响。研究结果表明：导线划分精度对输电塔振动影响较大;导线覆冰不仅影响输电塔振动频率,而且对输电塔振型也有较大影响,尤其是对输电塔横担的振动影响更大。     

采用双向调谐质量阻尼器的大跨度桥梁风振控制仿真分析

传统的调谐质量阻尼器（TMD）设计均仅针对结构某一阶模态单独设置,当用于密频结构减振时会导致附加质量过多。为减小TMD的附加质量,结合大跨度斜拉桥结构的密频与风致耦合振动特点,提出了一种新型的双向共享质量与电涡流阻尼式TMD。具体实现方式是：水平、竖向TMD的刚度构件分别采用悬臂梁与压簧,将水平向TMD整体置于压簧上面,从而构成竖向TMD的质量;导体板固定不动,使安装在TMD质量块的永磁体阵列随质量块竖向或水平方向运动,从而分别产生竖向与水平向的电磁涡流阻尼。研究结果表明：（1）电涡流阻尼可以很好地实现双向TMD装置的共享阻尼,且电涡流阻尼的大小可以很方便地调节;（2）采用双向TMD进行斜拉桥的风致振动控制减振效果良好,可行性强。     

90°螺旋型和方形截面高层建筑气弹效应对比研究

设计并制作了动力特性基本一致的90°螺旋型和方形截面高层建筑的多自由度气弹模型,对气弹模型进行了风洞试验。运用随机减量法识别了顺、横风向以及多风向角下的气动阻尼;对出现了"拍"现象的工况采用小波方法解耦模态后再进行气动阻尼识别。风洞试验结果表明,方形截面高层建筑顺、横风向气动阻尼比随折算风速的变化规律与相关研究结果类似;螺旋型高层建筑顺风向气动阻尼比随折算风速的变化规律与方形截面高层建筑较为接近,在高折算风速段的阻尼比值相比方形截面高层建筑偏小,横风向气动阻尼比在低折算风速段微弱上升,随后下降,在0值附近波动。对多个风向角的加速度响应进行研究,螺旋型高层建筑均表现出良好的气动性能,尤其在横风向折算风速为12.43时,其加速度均方根为方形截面高层建筑的25.48%。     

双向水平—扭转耦合振动基底隔震系统参数的反应控制确定

本文讨论利用设计反应谱确定双向水平－扭转耦合振动基础底隔震系统的参数，即水平ｘ，ｙ两个方向和扭转方向的刚度ｋｘ，ｋｙ，ｋｏ与阻尼常数ｃｘ，ｃｙ，ｃｏ，使基础在ｘ向特定地面运动作用下产生的双向水平和扭转绝对加速度反庆分别满足预先限定的数值。为此，文中提出了一个确定限定速度反应的双向水平－扭转耦合振动基础底隔震系统参数的迭代修正方法。计算表明，只要参数的迭代初值选择适当，迭代过程可以将参数确定到任意的     

用动力测量值确定基础－地基系统的频变参数

提出了基础－地基系统具有频变参数的质－弹－阻模型，在这个模型中，系统的刚度Ｋ＝Ｋ０－Ｋ１ω２和阻尼系数Ｃ＝Ｃ０＋Ｃ１ω随系统振动频率而变化。文章以竖向振动为例，给出了用稳态激振下的动力反应测量值确定系统参数Ｋ０、Ｋ１，Ｃ０，Ｃ１的方法；讨论了基础频变刚度系统与附加质量系统的等效范围和差别。     

用动力测量值确定基础—地基系统的频变参数

提出了基础－地基系统具有频变参数的质－弹－阻模型，在这个模型中，系统的刚度Ｋ＝Ｋ０－Ｋ１ω＾２和阻尼系数Ｃ＝Ｃ０＋Ｃ１ω随系统振动频率而变化。文章以竖向振动为例，给出了用稳态激振下的动力反应测量值确定系统参数Ｋ０，Ｋ１，Ｃ０，Ｃ１的方法；讨论了基础频变刚度系统与附加质量系统的等效范围和差别。     

移动荷载作用下轨道地基的位移反应

将车辆荷载等效为移动的动点荷载,地基等效为弹性半空间,利用改进的圆心位移影响函数法求解了轨道路基的竖向位移反应的解析解,探讨了离车辆荷载距离、车辆荷载振动频率、速度对位移的影响规律。研究表明离振源距离的增加,位移函数收敛的值逐渐减小;频率对位移的变化有明显的影响,位移函数收敛的趋势随频率的增大而变快,并且变化的幅度随频率的增大而越来越大;在速度为160公里/小时范围内,竖向位移对速度的影响规律不明显。     

考虑约束扭转的斜拉桥车激横向振动分析

利用有限单元法,基于力学原理和几何协调条件,导出了非对称箱型截面梁单元的弯扭耦合刚度矩阵,建立了斜拉桥在车辆荷载作用下的横向动力分析模型。由于考虑了箱梁的约束扭转,该模型能够分析复线或多线铁路桥在偏载作用下的横向振动问题。以桥梁轨道随机不平顺作为激振源,进行了机车过桥的实例分析。计算结果表明,桥梁的车激横向动力响应随车速及轨道不平顺样本的不同而变化,并随桥跨的增加而快速变得显著,车辆偏载对箱梁扭转振动有显著影响,所建立的力学模型是斜拉桥车桥耦合振动分析的实用模型。     

层状地基端承桩扭转动力阻抗研究

本文采用Novak薄层法推导粘弹性地基的扭转动力阻抗,并将其用于考虑桩土相互作用的单桩扭转动力阻抗,又通过传递矩阵法将此公式推广到求取层状地基单桩扭转动力阻抗。而且本文以工程中常用的端承桩为例,推导了层状地基中端承桩扭转动力阻抗的简化计算公式。根据此公式,分析了频率、上覆软土层厚度、上覆软土层刚度等因素对单桩扭转动力阻抗的影响,分析结果表明,随着振动频率提高,层状地基中端承单桩的扭转动力阻抗的实部有缓慢下降的趋势,而虚部则增大;随着上覆土层厚度的增加,层状地基中端承单桩的扭转动力阻抗的实部和虚部均减小;随着上覆土层刚度的减小,层状地基中端承单桩的扭转动力阻抗的实部减小,虚部在低频段减小,而在较高频率段则增大。     

平面外振动周期性高架桥失谐局部化问题分析

考虑周期性高架桥结构由桥墩及两相邻的水平梁组成,分析平面外振动失谐引起局部化现象。首先建立水平梁-桥墩连接处的传递矩阵,结合Wolf算法推导描述周期性高架桥波场局部化的Lyapunov正指数,并讨论高架桥结构的桥墩高度、桥梁跨度失谐及材料阻尼变化对描述局部化因子的Lyapunov指数影响。计算结果表明:低频时桥墩高度及桥梁跨度失谐对Lyapunov指数几乎没有影响,而随频率增加,周期高架桥结构失谐引起局部化现象明显;在通带域,振动波局部化更容易受结构材料阻尼变化的影响;在禁带域,高架桥的桥墩高度、桥梁跨度失谐对振动局部化影响要大于结构材料阻尼。     

平面外振动周期性高架桥失谐局部化问题分析

考虑周期性高架桥结构由桥墩及两相邻的水平梁组成,分析平面外振动失谐引起局部化现象。首先建立水平梁-桥墩连接处的传递矩阵,结合Wolf算法推导描述周期性高架桥波场局部化的Lyapunov正指数,并讨论高架桥结构的桥墩高度、桥梁跨度失谐及材料阻尼变化对描述局部化因子的Lyapunov指数影响。计算结果表明:低频时桥墩高度及桥梁跨度失谐对Lyapunov指数几乎没有影响,而随频率增加,周期高架桥结构失谐引起局部化现象明显;在通带域,振动波局部化更容易受结构材料阻尼变化的影响;在禁带域,高架桥的桥墩高度、桥梁跨度失谐对振动局部化影响要大于结构材料阻尼。     

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。     

振动频率对饱和砂土液化强度的影响

采用“土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪”对饱和砂土进行了一系列动三轴实验,探讨了振动频率对液化强度数值的影响程度。在1．0、1．5固结比和0．05、0．10、1．00Hz振动频率条件下,针对相对密实度分别为70％、28％的密砂和松砂进行了100、200、300kPa围压和100kPa围压条件下的液化强度实验。实验结果表明,饱和密砂和松砂在各种固结条件下,液化强度随着振动频率的增大而增大,相同破坏振次时,各种实验条件下的液化强度与振动频率的关系在双对数坐标上均符合线性关系;振动频率由0．05Hz变化到1．00Hz时,液化强度相差达25％以上;动强度指标翰值随振动频率的增大而增大,最大相差12．2％;随着振动频率的增大,砂土达到液化破坏所需的时间明显缩短;振动频率对松砂液化强度的影响比对密砂的影响更为显著。     

台风作用下某高层建筑结构气动阻尼比的实测分析

在台风"灿鸿"、"杜鹃"影响期间,对温州某矩形截面高层建筑进行了现场实测,得到其顶层的风速、风向及多个楼层的加速度响应数据。将加速度数据经EMD处理,应用ERA、ERA-NEx T及AR三种方法,对建筑结构的模态参数与气动阻尼动力特性进行了计算分析,结果表明:ERA、ERANEx T和AR这3种方法得出的频率值及振型都非常接近,频率差值不超过2%,即均可以用计算频率及分析判断振型;但振型阻尼比结果却不同,除一阶振型的比较接近外,其它各阶的数值都有一定程度偏差;在一定频率段的振型结构阻尼比拟合曲线中,柯西(Caughey)阻尼模型(b=2时)与Sergio Lagomarsino经验曲线最为接近;一阶振型气动阻尼比均为负值,且随着风速的增大,其值有减小的趋势,其中ERA、AR方法的斜率较为相似,而ERA-NEx T方法的下降速率较为平缓。     

基于车桥耦合振动的常用简支空心板梁桥冲击系数分析

通过Universal Mechanism和ANSYS软件相结合建立了车桥耦合振动模型,考虑车型、行车速度、车重和桥梁频率等因素,对工程常用的4种标准跨径装配式混凝土空心板梁桥进行了车桥耦合振动模拟。研究表明:冲击系数随车速增加而上升;随车重增加而增大;随桥梁频率的增加而降低。在多种因素中,车速对冲击系数影响最为明显。     

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。     

成层土中桩土耦合扭转振动特性理论研究

假设桩周土层为成层黏弹性体,土体材料阻尼为黏性阻尼,从三维轴对称角度出发,对任意激振扭矩作用下,成层土中完整桩与土扭转耦合振动时的桩顶振动特性进行了理论研究.首先建立定解问题,然后利用拉氏变换求解得到其振动角位移的形式解,并利用桩土接触界面处的连续条件来考虑桩土耦合作用,使用桩段阻抗函数的传递性进行逐层递推求解,最终得到桩顶频域和时域响应的理论解.通过参数影响分析研究发现,成层土中桩顶复刚度主要受上部土层动力特性及性质影响;随着上层土模量增大桩顶复刚度的刚度部分也相应增大,阻尼部分相应减小.成层土由于土层模量变化,桩的导纳曲线有大峰夹小峰循环的特征.当上层土模量大于下层土模量时,在土层分界面时域波形与初始脉冲反向,反之则同向,土模量突变导致的时域波形的特征反射较平缓,幅度不大.     

索梁耦合振动下拉索几何非线性频率与空间运动

为研究索梁结构非线性振动过程中拉索的空间运动轨迹及其特性,进行了索梁结构模型试验。测试了索梁结构面内、外几何非线性频率,并和有限元结果对比,两者吻合良好;分别研究了索梁结构在自由振动和强迫振动时,拉索空间运动轨迹的变化过程和规律。研究表明:索梁结构面内固有频率的几何非线性效应明显,频率法测斜拉索索力应以面外固有频率为准;索梁结构在自由振动时,拉索空间振动除幅值呈指数衰减外,还具有"气圈"椭圆形状的长/短轴互换和转动方向的顺/逆时针互换两个特征;在稳态的强迫振动时,拉索空间振动"气圈"形状仅随激励频率的变化而改变。     

沙尘暴电效应的实验观测研究

利用国内大型风沙物理风洞实验模拟沙尘暴电现象,研究风沙起电机理,结果表 明,不同风速下不同沙粒会产生不同极性的电场强度和电位效应,风沙电随风速增大而增强 ,且随沙粒度增大而减小. 在沙漠区的16m,8m,4m和1m高度上观测到27次不同沙尘暴天气 过程的电场和风速随时间变化. 结果表明, 在晴天4个高度上的电场均为小正电场值,电场 随高度降低而减小,最大电场强度在5kV/m以下,日风速变化对各层电场起伏没有较大影响 . 有沙尘天气,各高度上的电场强度随风速变化而变化. 16m高度上电场均为负值,平均值 为 -20kV/m;中层8m 电场一般为较高正电场值,达到10～40kV/m,与16m高度上电场呈反相 关;下层1m 电场值变化一般很小,在1kV/m以下. 在强沙尘暴天气4个高度上的电场均为负 电值,电场值随高度降低而减小,16m高度上最大平均电场强度达到-200kV/m以上,瞬时值 超过 -2500kV/m,与晴天电场矢量相反.     

高速地铁列车竖向振动特性分析

高速地铁列车是一种运行速度可达160 km/h远高于普通地铁最高速度80 km/h的新型地铁列车。其车辆力学特性与高铁列车基本相同,其轨道运行条件与普速列车轨道运行条基本相同。地铁列车竖向振动影响列车上部结构供电及受力性能,目前高铁及普速列车在各自轨道上运行时列车的振动特性研究较为成熟,但高铁列车在普速铁路上运行时的振动特性的研究尚属空白。聚焦高速地铁列车在普速轨道上运行时的车辆振动特性,基于OpenSees软件建立普速及高速地铁列车的车-轮-轨二维有限元模型;利用我国普速轨道谱考虑其频谱特征随机生成20个440 m长轨道不平顺样本;通过有限元法分析了普速和高速地铁列车在不同运行速度及不同平顺程度下的竖向位移响应及统计参数,研究了高速及普速地铁列车竖向振动随运行速度的变化规律。研究表明：高速地铁列车与普速地铁列车的不平顺轨道振动远大于平顺轨道振动。高速列车与普速列车在竖向振动随速度变化特性上存在差异,高速列车的竖向振动位移幅值远小于普速列车,相较于普速列车振动更加稳定。