基于无人机及光流特征值法的振动台模型动位移测试方法研究

当前振动台模型试验大型、高耸结构的顶端位移测量较为困难,针对该问题提出采用无人机摄影技术对结构顶端大位移进行非接触测量。研究以光流特征值法为理论基础的视频位移识别技术,利用静止点对该方法计算结构位移过程中产生的无人机悬停飘移进行补偿,借助Python编写一套高精度位移响应程序,进行高耸结构模型振动台试验。通过输入不同幅值的地震波,对无人机拍摄的模型顶端位移视频进行程序分析,将输出结果与传统拉线位移计测量结果对比。针对拉线位移计算结果及视频位移识别结果之间的误差,通过FFT高通滤波、基线校正等方法对原始数据进行处理,形成了一套面向无人机摄影测量的处理标准。研究工作可有效地利用无人机代替传统接触式位移传感器,在大量程下实现对结构的顶端位移测量。     

断层带及周围块体系统的非连续运动变形模拟

从工程块体系统非连续变形分析的基本理论出发，在严谨的运动学、力学基础上，给出了利用大地测量数据（包括空间大地测量，跨断层测量，形变测量等）分析断层带及其周围块体系统非连续运动变形的基本方程和方法。此方法除具有有限单元法的优点外，还能根据具体情况采用各种形状的弹性块体划分，对不同的断层和块体间的接触、滑动、张开选取不同物理参数，并把系统的大位移和大变形视为小位移和小变形的迭加。文中给出了计算公式和正反分析算例。     

首都圈地区地震重力测量数据的统一处理与分析

对首都圈地区由不同施测单位用不同仪器或不同方法获得的三组重力测量数据,通过绝对和相对测量的联合平差、相对测量结果的系统差消除,建立起绝对的、统一的重力时变体系;在此基础上分析了非构造因素地壳沉降的影响,并进行了测点位移改正,消除了长波干扰;实现了绝对和相对测量方法优势互补、消除矛盾和环境干扰、扩大信息量、加密时域采样间隔等目的,提高了识别构造活动过程的能力．结果表明,两组相对测量数据之间以及其中的10期观测资料中存在系统误差,研究区东南部的非均匀性局部地壳下沉导致10个点重力值线性上升,本文用回归分析的方法进行了改正．改正后的重力时变图对1995年10月6日古冶5.0级地震有明显而完整的反映．      

基于视频图像处理技术的振动台试验动态位移测量方法

动态位移是振动台试验中的重要测量参数,由于受到测量条件的限制,常规的接触式动态位移测量方法往往难以实施。文中基于数字图像处理技术研究了振动台试验中动态位移的非接触式测量方法并开发了相应的程序。首先,使用数码摄像机获取结构上人工标靶的视频图像;然后,利用视频图像处理程序对采集到的图像进行处理,实现测点位置的自动识别与跟踪,从而得到测点位移的动态时程曲线。将该方法应用于某桥梁振动台试验中,较为简便的实现了板式橡胶支座变形和滑动位移参数的测量,且达到了较高的测量精度。     

地震精密水准测量中单程与往返测量成果的对比研究

精密水准测量是在地震监测中获取地壳垂直位移形变量的主要手段。地震监测和特殊生产对精密水准测量的需求不断增加,而实际生产中精密水准测量却存在诸多不足,对生产和科研工作造成了一定影响。主要研究单程测量能否代替往返测量,采用地震科研领域的一等水准测量单程数据与往返测量双程数据进行对比分析。研究发现,单程测量替代往返测量仍存在不确定性。     

含有瞬态冲击信号的振动测量

土木水利工程结构的惯性绝对振动测量中,瞬态冲击信号测量是一个难点,有时测量信号和真实信号差距甚大。针对土木水利工程结构的瞬态冲击信号的惯性绝对测量,分析得到惯性传感器的瞬态反应是造成瞬态冲击信号测量失真的原因,对传感器的瞬态反应问题进行了讨论。从瞬态冲击信号,尤其是单个脉冲持续时间较长的瞬态冲击信号及测量传感器(指惯性式绝对振动测量传感器)两方面对瞬态冲击信号测量问题进行了分析,指出了长持时瞬态冲击信号测量效果不好主要是因为传感器的通频带带宽不够,尤其是低频带宽不够,总结了加速度、速度及位移瞬态冲击信号测量应注意的一些事项。因为位移信号通常由速度信号积分而来,对积分造成的瞬态信号测量严重失真的问题进行了讨论,并给出了一组对比结果。最后,进行了总结并给出了一些结论。     

TM50在跨断层水平位移(短程)测量中的应用

对于短程跨断层水平位移测量,采用高精度光电测距仪是较好的选择,就目前的测量技术与作业方法而言,徕卡测量机器人TM50无论在测量精度还是作业速度上都具有很好的表现。通过两个跨断层场地的实例展现了TM50在跨断层水平位移测量中的应用,并对多周期实例数据进行了比较分析。     

三种断层位移测量工具对比分析

基于构造地貌对活动断层进行定量研究对理解断层活动习性及预测其将来的活动行为具有重要的意义。目前人们对断层位错的获取主要采取软件测量的方式,因此对断层位错测量工具的可靠性及应用性的分析至关重要。文章首先对3种常用的测量工具LaDicaoz、3D＿Fault＿Offsets与MCSST进行介绍;然后,基于无人机摄影航测获得的党河水库断裂高精度DEM以及无人机机载LiDAR获取的西秦岭北缘断裂黄香沟段高精度DEM,使用MCSST对党河水库断裂进行详细的陡坎垂直位错测量,利用LaDicaoz和3D＿Fault＿Offsets对黄香沟断裂进行精细的水平位错测量,并通过交叉检验方法对这3种测量工具的可靠性进行分析;最后,基于不同性质断裂位移的提取过程和结果,对这3款软件的自动化程度、使用难易程度及可重复性等特性进行综合对比分析,并总结3种工具的优势与不足。研究结果表明,LaDicaoz和3D＿Fault＿Offsets在水平位移提取方面具有较高精度和较好应用,MCSST在垂直位移提取及分析上应用较好,但3种工具的自动化程度皆存在不足,工具间的相互借鉴并将人工智能引入将成为进一步提高测量软件科学性与...     

用D\|InSAR技术测量地面形变位移三分量

SAR图像按轨道和天线视向划分有升轨左视、升轨右视、降轨左视和降轨右视四种类型，仅采用其中的一种SAR图像测量地面形变，会因为D\|InSAR技术仅对视线方向位移敏感而产生误差.本文在介绍D\|InSAR测量原理的基础上，详细导出了由视线方向形变量计算真实形变位移三分量的一般表达式，分析了用D\|InSAR技术测量形变位移三分量存在的困难，最后给出了可能解决途径.     

采用接触预压式元件的钻孔变形法地应力测量的全过程力学分析

本文考虑了元件预加接触压力、套芯应力解除和元件率定等手续,对采用接触预压式元件的钻孔变形法地应力测量的全过程进行力学分析,得出了孔壁折算位移的精确公式,从而揭示了初始接触压力、套芯解除半径和率定实验的试件大小等因素对折算位移的影响。文中对围压率定法优于哈斯特率定法的原因作了进一步解释;还讨论了围压法率定中围压室隔层对围压传递的影响。文末提出了恰当使用这种地应力测量法的若干建议。     

超高层建筑风致振动的现场实测与数值模拟

通过采用现场实测和数值模拟方法,对某超高层建筑的风致振动特性进行研究。在建筑物顶部布置结构振动监测系统,对常态风和台风作用下的结构振动响应进行测量,分析加速度、位移幅值和结构的自振特性。以实测动力特性为基础,建立超高层建筑的等效气动弹性模型,采用平均风剖面入口,联合ANSYS和CFX对风场与建筑物的流固耦合振动进行数值模拟,得到不同顶部风速下,建筑物不同高度处的位移时程、气动力系数时程及频谱分析、尾流旋涡脱落模式。将数值模拟结果与现有的实测结果进行对比分析,表明该方法模拟流固耦合振动是可行的,并可为实际超高层建筑的抗风设计和舒适性计算提供技术依据。     

近断层脉冲型地震下建筑地桩基础沉降分析

传统基于碰撞回弹系数Stereo-mechanical方法在分析建筑地桩基础的沉降位移过程中未考虑地桩基础碰撞的能量损耗,造成分析结果存在准确性和可信度较低的问题。因此提出改进的Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法,以解决基于碰撞回弹系数Stereo-mechanical法存在的问题。采用线性阻尼构建Kelvin模型,分析地桩基础碰撞靠近阶段和回弹阶段的阻尼做功,构建地桩基础碰撞转换单自由度体系振动模型,实现对地桩基础的相对沉降速度和相对沉降位移的有效运算,基于建筑地桩基础碰撞沉降发生初始和结束时刻的能量和动量守恒定理,得到建筑地桩基础的最大沉降位移,实现对建筑地桩基础沉降的有效分析。实验结果说明,所提方法能提高地桩基础沉降分析的准确性和可信度。     

强震下高层建筑横向晃动反应过程模拟分析

传统的静力弹塑性分析方法对强震作用下的高层建筑的横向晃动反应过程模拟时,存在计算结果不准确、计算用时较长的问题。提出新的强震下高层建筑横向晃动反应过程模拟分析方法,其基于直接积分法的三种方法实施模拟分析。分别是隐式方法、显式方法以及KK模型方法。其中隐式方法和显式方法均能够对不同自由度下的高层建筑的横向晃动位移作出准确的计算,KK模型通过高层建筑Von Mises屈服面,分析高层建筑钢材Bauschinger反应基础上,精确模拟出高层建筑在横向晃动反应中的变形过程。实验结果说明,所提方法对强震作用下的高层建筑的横向晃动反应的运算准确率和效率较高。     

穿越活断层铰链式衬砌隧道减震措施动力响应研究

鉴于穿越地震活动带逆断层的铁路山岭隧道易受逆断层滑动的影响,且目前铁路隧道穿越多条活动性断层可供借鉴经验较少的现状。文章采用数值分析方法,对活动逆断层错动下的铰链式衬砌隧道在地震荷载作用下围岩加固方式、超挖设计结构的动力响应进行对比分析。结果表明逆断层错动时,对浅部地层变形的影响范围大于深部,但最大附加变形出现在深部断层面附近,且错距越大其最大附加变形值越大,断层活动对隧道结构安全影响较为显著。注浆加固并不改变衬砌在地震中的震动频谱特性,宜采用施作单层衬砌预留修复空间的设计方案。对于是否超挖设计的两种工况下,衬砌位移变化规律一致,衬砌的震动频谱特性一致。经过监控量测发现支护压应力在埋设2个月左右后趋于稳定。所得结论可为今后类似工程结构设计与施工提供参考。     

大跨度球面网壳结构的风振系数研究

大跨度球面网壳结构应用日趋广泛,其结构特点使风荷载常常起主要甚至是控制作用,风振动力响应研究日益受到关注与重视。本文讨论了网壳结构风振响应时程分析计算方法,并采用节点位移风振系数来衡量网壳结构风振特性。对角锥型双层球面网壳结构进行了不同几何参数即跨度、矢高、球壳厚度等多种情况下的位移风振系数的研究,得出该类网壳的风振系数随几何参数的变化规律,并回归出计算公式,为双层球面网壳结构的抗风设计提供参考。     

地铁交通引起的环境振动的实测与分析

本文根据现场实测数据,对某地铁交通1号线沿线典型区段引起的环境振动实况和振动特性及传播规律等进行了分析研究。结果表明,地面振动Z振级主要由测点到轨道中心的水平距离决定,并且在离开地铁隧道中心线一定距离范围内,地面振动Z振级存在振动放大区。此外,本文还根据实测资料和现有研究成果提出了该地铁1号线引起环境振动Z振级的统计回归公式。该式从数学表达式的角度反映了振动信号的放大效应,可为预测或估计地铁运营诱发的环境振动提供参考。     

新型钢弹簧浮置板道床隔振试验与数值分析研究

提出了一种附加位移放大杠杆的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了理论分析,给出了该装置基于位移放大倍数的阻尼力和耗能计算公式。同时设计制作了附加3倍位移放大的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了地铁振动测试,试验结果表明:该装置隔振效果显著。通过建立新型钢弹簧浮置板道床隔振系统有限元分析模型,数值模拟结果与实测振动数据可进行较好的吻合,结果表明:新型钢弹簧浮置板道床隔振系统能有效地减小结构的动力响应。     

桥梁高墩位移延性能力的探讨

本文运用增量动力分析方法来计算高墩的屈服位移、极限位移和位移延性，给出了应用IDA方法计算屈服位移、极限位移的主要过程，探讨了高阶振型对高墩位移延性能力的影响。通过算例分析表明：现行计算桥墩位移延性系数的方法，如直接应用到高墩，将会导致较大误差；高阶振型对高墩的屈服位移、极限位移和位移延性系数都有较大的影响。     

台湾某钢框架大楼采用阻尼器补强结构减震效果评析

阻尼器是一种效果良好的减震装置,将阻尼器安装于结构中能够适时为结构体系提供阻尼力,从而减小地震作用对结构的破坏。黏滞阻尼器对振动的反应比较敏感,在结构受到较小振动时就可以发挥其减震效果,其阻尼力会随着振动周期和使用状态温度的不同而变化。当地震发生时,安装在结构中的阻尼器会消减地震作用,降低传导到主结构体系的地震能量,减小结构相对位移。本文介绍了黏滞阻尼器的工作原理和安装有黏滞阻尼器的结构体系的阻尼比的计算方法,对减震结构的减震效果的评析方法做出探讨,并以一安装有黏滞阻尼器的台湾某既有钢框架结构为例,分析了(1)该结构在遭受地震作用时的地震反应;(2)该结构体系在不同地震作用水平时的阻尼比,包括主体结构阻尼比和黏滞阻尼器阻尼比;(3)结构安装黏滞阻尼器后的减震效果。实例对本文的减震评析方法和减震效果进行了说明和分析,计算及分析结果表明利用黏滞阻尼器加固既有结构能够取得较好的减震效果,本文所提减震效果评析方法是一种实用有效的评析方法,对类似工程的减震评析具有一定的参考价值。     

城市桥梁粘滞阻尼器防地震碰撞分析与参数设计

研究了粘滞阻尼器防止城市梁桥地震碰撞反应的效果并提出了其参数设计方法。分析了线性粘滞阻尼器与非线性粘滞阻尼器阻尼系数的等效关系。运用随机振动理论与随机等效线性化理论建立了邻联间安装粘滞阻尼器后最大相对位移及墩顶最大位移的计算方法。以控制邻联最大相对位移小于实际间隙为目标,提出了防碰撞粘滞阻尼器参数设计方法。对1座4跨隔震连续梁桥进行了仿真分析,结果表明:粘滞阻尼器能有效抑制邻联的碰撞反应且不会显著增大桥墩的延性需求。在相同阻尼系数的情况下,粘滞阻尼器的速度指数越小,其防碰撞效果越好。利用人工波进行的时程分析结果验证了参数设计方法的可行性。