基于环境振动的斜拉桥拉索基频识别

斜拉索是现代斜拉桥最重要的结构构件，索力在斜拉桥的施工控制和长期监测中起着重要作用。振动测试法是斜拉桥索力测定、监测和状态评估中应用最广泛的一种方法。振动法测索力的关键在于准确地识别出索的基频。本文使用自功率谱和倒频谱方法，基于MATLAB平台，开发出了斜拉桥拉索环境振动模态分析图形用户交互(GUI)工具箱，实现了斜拉索基频的快速自动识别。应用本文的方法，对福州青洲闽江主跨605m斜拉桥拉索的环境振动实测加速度数据进行了分析处理，斜拉索基频识别方便直观，结果可靠。     

城轨交通引起的环境振动问题综述研究

随着城市化进程的加快和人们生活质量的提高,城市轨道交通系统引起的沿线地面和建筑物的振动问题越来越引起人们的关注。系统地介绍了城市轨道交通的主要形式,对城市轨道交通所引起环境振动问题的国内外研究进行了综述,同时,全面分析了环境振动对人们生产生活的影响、振动产生的原因、振动预测模拟等方面的问题。对国内外有关环境振动的计算模型也系统深入地作了分析研究。     

SMART—1台阵记录的自功率谱特性研究

本文计算了ＳＭＡＲＴ－１台阵三次地震各测点加速度水平分量的功率谱，用Ｋａｎａｉ－Ｔａｊｉｍｉ功率谱模型拟合，求得了模型的三个谱参数。然后用线性回归模型统计了各参数在场地上的变化规律。分析结果表明，ζｓ和ωｓ在场地上的变化不明显，而增强度Ｓ０则随测点坐标和测点所在位置土层厚度的变化较明显。土层越厚，Ｓ０越大；测点的坐标值越大（离震中越远），则Ｓ０越小。分析结果可供长结构地震反应分析时参考应用。     

一种推广的互功率谱模态识别法及其在SHM问题中的应用

详细推导了多自由度结构多测点加速度响应的互功率谱模态矩阵展开式。进而给出了未知激励条件下基于各测点加速度响应互功率谱的频域多参考点模态识别法,同文献相比,该法适用于更广范围的激励条件。在频域平均法的辅助下,对ASCE SHM Benchmark问题的解析模型仿真加速度响应数据进行识别,结果表明该法有较好的识别精度,是一个有望应用于在线监测环境下的模态识别算法。     

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。     

古田地震水口水电站重力坝强震观测记录的谱结构特征

通过对水口水电站重力坝强震反应台站在古田地震中获取的强震反应观测资料进行信噪比、反应谱和功率谱分析,得到如下结论:①大坝在0.7～15 Hz频率段的振动特性较为可信;②坝基和自由场输入地震动富于高频,峰值加速度反应谱存在较大差异;③坝基输入地震动存在差异性,建议今后此类大坝抗震设计时考虑多点地震动输入;④单个卓越频率携带的能量对反应谱影响不大,反应谱是和输入地震动总能量相关的;⑤坝体刚度较大,此次地震中还处于线弹性状态。初步了解了强震记录的地震动特性和大坝结构的抗震性能,对认识水库地震近场地震动特性和重力坝地震反应有一定的参考意义。     

微振动台阵记录中空间自相关法的时间延迟校正

本文给出了微振动台阵的波长与台站对间距离的半理论-半经验关系;根据前人的理论和实验,指出微振动波场存在优势方向,即在有效波长范围内,微振动的各道记录存在相位差;提出了投影到某方位的相位校正公式和校正方法,由此实现空间自相关法的相关函数和相速度曲线的时间延迟校正,通过实例验证了该方法的有效性。     

内蒙古地倾斜观测主要干扰信号的功率谱密度特征

选取内蒙古地区地倾斜观测资料的正常背景和受大风、降雨、气压干扰及地震波影响的典型数据,采用功率谱密度(PSD)分析方法,对其正常背景和4种主要干扰信号的功率谱密度特征进行分析。结果表明,在正常背景下,每日PSD结果基本一致,秒采样较分采样数据可多获得8.3 mHz～0.5 Hz频段的高频信息;大风干扰对大于10^-3 Hz频段产生影响,并对秒采样数据会造成第二类地脉动噪声信号能量显著增加;降雨干扰主要影响低于10^-4 Hz频段,对秒采样数据的0.01～0.10 Hz频段还会产生一定影响;气压干扰影响的是10^-4～10^-3 Hz和0.01～0.10 Hz频段,对秒采样数据可能会引起第二类地脉动噪声信号能量的明显增加;地震波影响的频段范围、噪声变幅与观测仪器记录到的地震波最大振幅、持续时间呈正比。这4种干扰信号均表现为影响频段内背景噪声明显高于平静日。     

环境变化对乌加河地震台观测质量的影响

针对近年由城镇化建设引起的乌加河地震台观测环境变化、台站记录受到干扰的问题,选取2016—2018年乌加河地震台JCZ-1T地震计的记录数据,采用傅里叶变换,对环境变化引起的噪声频谱进行分析,计算台基平均噪声水平及动态范围变化,并与2015年未受干扰的观测数据进行对比,结果发现,乌加河地震台地脉动噪声水平发生明显变化,地噪声功率谱密度增大,观测动态范围减小。     

环境变化对乌加河地震台观测质量的影响

针对近年由城镇化建设引起的乌加河地震台观测环境变化、台站记录受到干扰的问题,选取2016—2018年乌加河地震台JCZ-1T地震计的记录数据,采用傅里叶变换,对环境变化引起的噪声频谱进行分析,计算台基平均噪声水平及动态范围变化,并与2015年未受干扰的观测数据进行对比,结果发现,乌加河地震台地脉动噪声水平发生明显变化,地噪声功率谱密度增大,观测动态范围减小。     

轨道交通振动对邻近建筑物的影响及其评价

发展城市轨道交通是解决城市交通问题的有效措施,所产生的振动和噪声形成环境问题,成为发展的“瓶颈”.文中以北京城轨道交通13号线霍营-回龙观段的观测振动信号作为输入,选择6层、10层和16层钢筋混凝土结构以及5层砌体结构,建立土结相互作用三维有限元模型,计算结构各层振动响应以及傅氏谱,从这两方面分析结构响应随距离的变化关...     

多肢剪力墙自振频率传递矩阵法简化计算

基于连续体系模型与传递矩阵法的结合,提出了一种简化方法来计算多肢剪力墙的动力特性。整个结构体系等效模拟为一个夹层结构梁;建立了相应的基本微分方程;通过求解微分方程得到了楼层间变形函数;利用边界条件及层间变形函数导出了层间传递矩阵;据此计算出了体系的振型与自振频率。算例分析表明本文方法计算结果与文献给出的解是比较吻合的。     

打桩引起的地面振动的研究

为了对打桩引起的地面振动进行研究,应用一维应力波理论建立了粘弹性成层土中等截面弹性桩的力学模型,得到了桩中任意一点处位移的半解析解。利用桩与土的相互作用将桩对土的作用力简化到各土层面上。在复阻尼理论和纳维方程的基础上,利用分层法得到了任意荷载作用下土的位移、速度和加速度的解。从而得到了打桩引起的地面振动的衰减特性。通过实测结果和计算结果的比较说明了该方法的可行性。     

Explicit concomitance of implicit method to solve vibration equation

It has been proven that the implicit method used to solve the vibration equation can be transformed into an explicit method,which is called the concomitant explicit method.The constant acceleration met...     

多点激励下结构随机地震反应分析的反应谱方法

基于随机振动理论,提出了多点激励作用下线性系统随机地震反应分析的均值反应谱方法,给出了结构峰值反应的均值、标准差以及反应平均频率的反应谱组合公式。这可以将反应谱方法推广应用到多点激励结构的抗震可靠度分析中。鉴于组合公式中谱参数和相关系数需要由烦琐的数值积分得到,本文进一步针对它们给出合理的简化计算式,从而使得建议的反应谱方法的计算效率大大增加。最后,以一个双塔斜拉桥为例,对本文方法进行了验证。基于建议方法的计算结果与Monte Carlo模拟结果吻合较好。与经典的多点激励反应谱方法(MSRS法)比较,本文方法具有其无法比拟的计算效率。     

微震记录的空间自相关法误差特性分析

本文定量研究了当面波能量分布不遵循各向均匀的假设时,运用空间自相关法（SPAC法）出现的误差.通过分析合成微震记录,研究了方位局限的入射、站台的数量对空间自相关系数的影响,明确了一些圆形排列的SPAC系数偏差空间构造.它可分为两个部分：低频域的零偏差部分和高频域的偏差部分.在高频偏差域,存在排列特色的周期特性.其角度周期是排列圆周上相邻站点之间夹角的一半.研究中要强调的是对于每种圆形排列存在一些特殊的入射方向的现象（如,对三角形排列,那些方向角度为 15°, 45°, 75°,…）.当瑞利波沿着这些角度之一传播时,在SPAC谱中,有效的无偏差频率范围扩展到先前研究结果的两倍.这个现象为提高野外SPAC法勘探精度提供了一个新的可能.     

Analysis of train-induced vibrations and vibration reduction schemes above and below critical Rayleigh speeds by finite element method

This paper simulates soil vibration under the train speed below and over the soil Rayleigh speed using the three-dimensional finite element method. Two vibration isolation schemes were studied including the soil improvement around the railway and the concrete slab constructed between the rail and soil. Numerical results indicate that the vibration increases considerably and decays slowly when the train speed exceeds the soil Rayleigh speed. The wave direction and dominant frequencies are the simple functions of the train speed, the soil Rayleigh speed and the train compartment length. When the train speed exceeds the shear wave speed, the vibration magnitude is critical and not sensitive to the train speed. To reduce this vibration, the two isolation schemes investigated in this study are useful for the train speed over the soil Rayleigh speed, but they are not efficient for the train speed below the soil Rayleigh speed.     

提高斜拉索索力估算精度的方法

振动法是测量实际索力的首选方法,但其测试精度会受到外界环境因素如温度、风和桥面对拉索作用等的影响。本文围绕如何将外界环境因素的影响降至最小,从测量时机的选取、数据处理方法的选择等方面,综合运用随机振动、风工程、非线性和误差分析理论,提出了提高拉索索力估算精度的实用改进方法,得出了一些有意义的结论。并通过哈尔滨松花江斜拉桥实例进行验证对比,结果表明,该方法具有较高的精度。     

The rotated Cartesian coordinate method to remove the axial singularity of cylindrical coordinates in finite‐difference schemes for elastic and viscoelastic waves

When modelling the propagation of 3D non‐axisymmetric elastic and viscoelastic waves in cylindrical coordinates using the finite‐difference time‐domain method, a mathematical singularity occurs due to the presence of terms in the elastic and viscoelastic wave equations. For many years, this issue has been impeding the accurate numerical solution near the axis. In this work, we propose a simple but effective method for the treatment of this numerical singularity problem. By rotating the Cartesian coordinate system around the z‐axis in cylindrical coordinates, the numerical singularity problems in both 2D and 3D cylindrical coordinates can be removed. This algorithm has three advantages over the conventional treatment techniques: (i) the excitation source can be directly loaded at , (ii) the central difference scheme with second‐order accuracy is maintained, and (iii) the stability condition at the axis is consistent with the finite‐difference time‐domain in Cartesian coordinates. This method is verified by several 3D numerical examples. Results show that the rotating the Cartesian coordinate method is accurate and stable at the singularity axis. The improved finite‐difference time‐domain algorithm is also applied to sonic logging simulations in non‐axisymmetric formations and sources.     

Optimal placement of sensors on buildings subjected to intermediate‐storey excitation according to QN control method

An algorithm to calculate direct velocity feedback gain with limited number of sensors is developed in a simple way such that a certain performance index is minimized according to QN control method. If a limited number of velocity outputs can be measured, full velocity responses of the whole structure can be interpolated based on the mode shapes. By defining the performance index function as a combination of the structure's velocity responses and control forces only, feedback gain can be determined according to QN control method with the external excitation being taken into account throughout the entire algorithm. Control forces are then regulated by the time‐invariant feedback gain matrix. The effective location of the active control devices for a building structure subjected to intermediate‐storey excitation has been determined to be in the three floors adjacent to the vibration source. Hence for the purpose of this paper, only the optimal placement of sensors is verified. It is shown in this paper that if the dynamic behaviour of the structure is well described by a mathematical model, sufficient response reduction effect can be achieved according to the new DVFC algorithm, and the degradation of control performance due to time delay can also be verified. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.