弹性抗滑桩内力计算的有限差分法

在传统抗滑桩内力计算的悬臂桩法的基础上，将滑动面以上的部分视为定向铰支的悬臂梁，以使滑动面上下位移符合连续性条件，滑动面以下采用地基系数“m”法计算桩身内力，并在此基础上推导了有限差分计算公式。用MATLAB编制了弹性桩全桩的内力计算程序，可用于滑坡推力和桩前剩余抗滑力为梯形、三角形和矩形的情况。同时可得到较好的可视化计算结果。计算结果与工程实际监测值相比，说明了程序有较好地精度与效率。     

分布式TMD减振系统参数研究

调谐质量阻尼器TMD(Tuned Mass Damper)的主要缺点是对频率调谐或最优阻尼比的波动十分敏感。在实际应用中,TMD的频率调谐很难达到预期的最优状态,而且地震作用时结构的动力参数将产生摄动,TMD固有频率与结构受控频率的调谐漂移,导致TMD有效性明显降低。因此分布式TMD减振系统能更为广泛的应用于工程之中。通过振动力学中的迦辽金方法并运用计算机程序Matlab模拟和实际工程结合分析,对照各个不同参数的分布式TMD减振系统的减振效果,得出TMD个数、质量比和分布间隔等参数对整体减振效果的影响规律,从而对减振系统进行合理优化,为实际工程应用提供参考。     

大跨度钢结构连体TMD减振优化设计

百度科技园项目中一个81.9m大跨度钢结构连体的竖向振动频率小于3Hz,不能满足规范舒适度设计要求。为解决这个问题,采用TMD系统进行了减振优化设计。首先确定合理的单人及人群荷载模式,通过最优阻尼器参数公式确定初始的TMD系统设计参数,然后通过调整TMD系统阻尼系数的方式进行试算,最终确定优化后的TMD减振方案。采用优化的TMD减振方案后的设计结果表明:在人行荷载下,最大竖向加速度减小了46%,最大侧向加速度减小了39%,并且能够满足规范舒适度设计要求。     

弹性抗滑桩内力计算的有限差分法

在传统抗滑桩内力计算的悬臂桩法的基础上,将滑动面以上的部分视为定向铰支的悬臂梁,以使滑动面上下位移符合连续性条件,滑动面以下采用地基系数"m"法计算桩身内力,并在此基础上推导了有限差分计算公式。用MATLAB编制了弹性桩全桩的内力计算程序,可用于滑坡推力和桩前剩余抗滑力为梯形、三角形和矩形的情况。     

深圳京基金融中心横风向风振控制试验研究

在边界层风洞试验中应用气弹模型技术对深圳京基金融中心（KFT）进行风振控制试验,通过在KFT顶层设计安装悬臂式调谐质量阻尼器(TMD)对结构横风向风振响应进行控制,研究了不同TMD参数对控制效果的影响,并将试验结果和基于刚性模型的高频压力积分(HFPI)计算结果进行比较。结果表明：使用TMD能有效抑制KFT的风致振动响应,当TMD频率接近结构1阶自振频率时,减振效果最佳,且由于结构阻尼的存在,最佳TMD频率略小于结构自振频率;TMD阻尼比为3.86%和1.67%时,结构顶层加速度响应分别减小20%和15%,而TMD阻尼比不大于0.07%时则可能对结构风致振动响应的控制不起作用。     

基于土拱耦合效应的合理桩间距分析

桩间距是抗滑桩设计的重要参数之一,目前都是在土拱效应的基础上建立的,但由于对土拱内力特征以及土拱的相互作用机理认识不清,在确定最不利截面和控制条件时不严格,所得桩间距不准确。在相邻土拱耦合机理分析的基础上,根据材料力学得到拱脚三角形受压区的应力状态;以三角形受压区强度作为控制条件,利用摩尔-库伦强度准则建立桩间距下限的表达式;以土拱效应消失确定桩间距的上限值,继而探讨了桩间距的合理取值。最后以工程实例对桩间距进行了计算,并得到了较为合理的计算结果。桩间距计算公式能正确反映岩土体和抗滑桩设计参数的影响,与实际情况比较吻合,可直接应用于抗滑桩工程的设计。     

TMD减振系统在楼盖结构中的应用

简要介绍了TMD减振系统的减震机理及在实际楼盖结构中的应用。楼盖结构在超过一定跨度以后,当第一阶频率接近人行走的频率时,容易产生共振,引起过大的振动容易使行人产生对于振动的不舒适感,因此需要采取有效的振动措施来控制较轻柔楼盖系统的振动强度。以某实际工程为研究对象,通过设置TMD减振系统,并对比分析楼盖结构在不同工况人行荷载作用下安装TMD系统前后的振动响应,验证了TMD减振系统应用在楼盖结构上有良好的减振效果,加设TMD减振系统后能满足人对于振动舒适度的要求。楼盖结构TMD减振系统的应用可为类似工程的减振设计提供参考。     

梯形分布荷载作用下钢筋混凝土框架梁挠度计算公式

提出了梯形（三角形）分布荷载作用下钢筋混凝土框架梁、连续梁的挠度计算公式,其原理基于阶梯形变刚度梁的初参数法,并与挖处理方法的计算结果作了分析比较。     

钢纤维混凝土受弯构件裂缝宽度计算方法研究

在收集钢筋钢纤维混凝土的抗裂度及裂缝宽度等相关试验数据后,加以整理分析,对纤维混凝土结构技术规程规定的抗裂度及裂缝宽度计算公式进行分析,总结了其参数取值,指出该规范中的抗裂度及裂缝宽度计算公式是适用的,当钢纤维混凝土强度等级高于CF45时,钢纤维对混凝土构件裂缝宽度影响系数宜通过试验确定。     

崇启大桥主桥钢箱梁TMD系统设计参数计算研究

崇启大桥主桥为六跨双幅钢箱连续梁桥,其跨径布置为:102m+4×185m+102m=944m。风洞试验识别出大桥有发生竖向涡激振动的可能,为制止运营期可能发生的涡激振动,对比主动控制和被动控制技术方案,综合比选采用TMD(Tuned Mass Damper,调谐质量阻尼器)制振措施。计算主桥动力特性并进行实桥风洞试验,对试验结果进行频谱分析后确定一阶竖向反对称是涡激振动的主振型,基于该振型特点初步确定TMD布置位置。根据理论和数值计算初步确定了TMD频率、质量、阻尼比、行程等参数,利用谐响应和时程两种方法对TMD减振效果进行设计验证,指出低频TMD设计的主要难点和解决思路;为指导TMD安装施工,进行频率、质量、阻尼比的参数敏感性分析,明确TMD主要设计参数安装容许偏差,提出安装完成后验收指标。崇启大桥是国内首座采用TMD控制涡激振动的特大型桥梁,研究对类似结构的风致涡激振动控制积累了工程经验,对TMD设计、检验评定、制造验收等相关规范的编制具有一定的参考价值。     

钢板夹层阻尼高频TMD两阶段设计方法

随着工业化的发展,建筑结构逐渐轻量化,机械设备逐渐重型化、高效化,这使得机械设备高频扰力导致的结构振动问题越来越突出;为了减轻结构的高频受迫振动响应,可以在结构振动响应较大的位置安装高频高阻尼比的钢板夹层阻尼悬臂梁式调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD).由于TMD的弹性元件与阻尼元件相互耦合,因...     

受弯混凝土箱梁翼缘有效宽度试验研究与分析

在大比例长悬臂梯形截面混凝土箱梁模型受弯性能试验研究的基础上,结合混凝土箱梁的特点,通过选用相应的单元类型和材料本构关系,运用ANSYS大型有限元分析程序模拟了试验全过程,模拟结果与试验结果吻合较好;大量参数分析表明：在弹性受力范围内,宽跨比是影响翼缘有效宽度计算系数的主要因素;在承载力极限状态下,影响翼缘有效宽度计算系数的主要因素有宽跨比、纵向受拉区钢筋配筋率、钢筋屈服强度以及混凝土抗压强度。分别给出了翼缘有效宽度计算系数在弹性工作状态下和承载力极限状态下的计算公式,为初等梁理论应用于解决混凝土箱梁正截面受弯承载力计算提供了试验和理论依据。     

Particle swarm optimization of tuned mass dampers

Tuned mass dampers (TMD) have been widely used to attenuate undesirable vibrations in engineering. Most optimization problems of TMD are solved by either numerical iteration technique or conventional mathematical methods that require substantial gradient information. The selection of the starting values is very important to ensure convergence. In this paper, we use a novel evolutionary algorithm of particle swarm optimization (PSO) for optimization of the required parameters of a TMD. Optimum parameters of the TMD system attached to a viscously damped single degree-of-freedom main system are obtained by minimizing some response quantities, for examples, the mean square displacement responses and displacement amplitude of the main system under various combinations of different kinds of excitations. The excitations considered include external force and base acceleration modeled as Gaussian white-noise random processes. Harmonic base acceleration with frequency invariant amplitude is also considered. The PSO can be used to find the optimum mass ratio, damper damping and tuning frequency of the TMD system and can be easily programmed for practical engineering applications. Explicit expressions of the optimum TMD parameters are given for engineering designers.     

强墙弱梁型钢筋混凝土梁-墙平面外连接节点试验

为研究剪力墙设置暗柱的钢筋混凝土梁-墙平面外连接节点的抗震性能,完成了6个按强墙(暗柱)弱梁设计的梁-墙平面外连接节点试件在梁端施加往复竖向荷载的试验,试件的主要变化参数为暗柱宽度、暗柱纵向配筋和梁纵筋在暗柱内的锚固。结果表明,6个试件在达到最大承载力前,梁的纵筋已屈服;梁纵筋在墙内锚固不足的试件,最终为剪力墙墙面混凝土局部拉脱破坏;暗柱宽度为梁宽3倍、梁纵筋在墙内锚固得到加强的试件,为梁弯曲破坏,具有大的变形能力;暗柱宽度为梁宽4倍的试件,梁、墙都发生破坏。在试验研究的基础上和参照现行国家标准,提出了剪力墙暗柱的设计建议:暗柱宽度不宜大于3倍梁宽;暗柱平面外弯矩设计值应根据梁端实配抗震受弯承载力确定;暗柱最小总配筋率不小于1.0%,箍筋最小直径为10mm、最大间距为150mm等。     

考虑荷载偏心的梯形波纹腹板工字梁弯矩修正因子

对不同荷载偏心和端部约束条件下梯形波纹腹板工字梁的弯矩修正因子进行研究。通过有限元屈曲分析获取弯曲修正因子。采用梁单元、新横截面属性公式及新梯形波纹腹板工字梁翘曲常数,建立有限元程序。将弯矩修正因子的理论结果与软件ABAQUS的壳单元模拟结果进行对比。以波纹形式和长度为参数,进行了大量有限元分析。通过数值研究,对理论结果进行验证,并将SSRC规范中的弯矩修正因子与有限元结果对比。将SSRC规范中弯矩修正因子Cb改进为Cb,c,提高了侧向畸变屈曲强度的准确性。     

开闭混合断面薄壁梁约束扭转分析

从薄壁微元体的纵向平衡出发,分析开闭混合断面薄壁梁约束扭转二次剪力流的传递和分布规律,提出了开闭混合断面薄壁梁约束扭转二次剪力流的分解计算方法,数值算例验证了该方法的合理性。引入反映二次剪应力对总剪应力影响程度的剪应力系数,结合悬臂梁数值算例,详细分析悬臂板宽度变化对剪应力系数和二次扭矩的影响规律。研究结果表明：开闭混合断面薄壁梁约束扭转时在腹板内产生很大的剪应力,当悬臂板宽度与闭合箱室宽度之比约为0.4时,腹板中点处剪应力系数可达到最大值2.8;悬臂板在约束扭转中承受很大的二次扭矩,甚至会等于闭合箱室承受的二次扭矩;对于箱室高宽比较大的薄壁梁,当悬臂板宽度与闭合箱室宽度之比约为0.7时,悬臂板承受二次扭矩的作用可得到充分发挥。     

屋顶悬挑梁板悬挑支撑架施工方法

脚手架是外墙施工的重要或不可缺少的重要设施,其承载力有限。规范规定,外墙脚手架不得作为承重架使用。但在特殊场合下,采取一定的技术措施,能否使经加固或改进后的脚手架作为承重装置,根据工程的特殊情况,在把悬挑脚手架经加固改进作为梁板顶模支撑系统方面,做了有益的尝试。实际施工中,使用悬挑梁和板成功进行了混凝土的浇筑,没有发生立杆失稳现象。     

Coupled‐two‐beam discrete model for dynamic analysis of tall buildings with tuned mass dampers including soil–structure interaction

An equivalent coupled‐two‐beam discrete model is developed for time‐domain dynamic analysis of high‐rise buildings with flexible base and carrying any number of tuned mass dampers (TMDs). The equivalent model consists of a flexural cantilever beam and a shear cantilever beam connected in parallel by a finite number of axially rigid members that allows the consideration of intermediate modes of lateral deformation. The equivalent model is applied to a shear wall–frame building located in the Valley of Mexico, where the effects of soil–structure interaction (SSI) are important. The effects of SSI and TMDs on the dynamic properties of the shear wall–frame building are shown considering four types of soil (hard rock, dense soil, stiff soil, and soft soil) and two passive damping systems: a single TMD on its top (1‐TMD) and five uniformly distributed TMDs (5‐TMD). The results showed a great effectiveness of the TMDs to reduce the lateral seismic response and along‐wind response of the shear wall–frame building for all types of soils. Generally speaking, the dynamic response increases as the flexibility of the foundation increases.     

GALILEO'S CONFIRMATION OF A FALSE HYPOTHESIS: A PARADIGM OF LOGICAL ERROR IN DESIGN

Galileo's classic analysis of a cantilever beam is explicated, and the contemporary persistence of the fundamental error he made in it is discussed. The incorrect hypothesis that Galileo set forth as his first proposition about the behavior of the beam is examined in the context of his pioneering analysis, as is the process whereby the erroneous basic assumption led to a result that was confirmed.

The example of Galileo and the cantilever beam is presented as a paradigm for human error in engineering analysis and design, and it is argued that familiarity with such a paradigm among the community of engineering educators and practitioners can help reduce design erors and failures.