电涡流惯质阻尼器对斜拉索振动控制研究

为提升传统被动黏滞阻尼器(VD)对斜拉索的减振效果,提出一种融合旋转式电涡流阻尼技术与滚珠丝杠两节点惯质单元的电涡流惯质阻尼器(ECIMD)斜拉索减振新方法。首先研制阻尼系数和惯性质量均可调的ECIMD样机,基于力学性能测试结果辨识ECIMD力学模型参数;然后开展ECIMD对模型拉索减振试验,获得ECIMD阻尼系数和惯性质量对拉索前3阶附加模态阻尼比的影响规律;接着采用有限差分法建立考虑拉索垂度、抗弯刚度及边界条件影响的斜拉索-ECIMD系统分析模型,对比分析斜拉索附加模态阻尼比的数值预测与相应试验结果;最后开展ECIMD对斜拉索多模态减振参数优化研究。研究结果表明：ECIMD的等效电涡流阻尼系数随激振频率的增大表现出逐渐降低的趋势,该特征对斜拉索多模态振动控制尤为有利;考虑斜拉索垂度、抗弯刚度影响的两端固接斜拉索-ECIMD系统模型可用于保守预测斜拉索附加模态阻尼比;与VD相比,ECIMD对斜拉索单模态和多模态均具有更好的减振效果。     

风载作用下扇形覆冰斜拉索的疲劳损伤研究

在寒冷环境中,斜拉索易产生覆冰,覆冰将使得斜拉索的重心与轴线不重合,变成不稳定的气动外形。在大风的作用下,容易产生驰振失稳,驰振是一种低频大幅振动,会严重影响斜拉索的安全。因此,该文将选取一种典型的斜拉索覆冰冰型-扇形对斜拉索的覆冰驰振稳定性进行研究。该文主要根据Den Hartog驰振理论,采用FLUENT模拟软件监测斜拉索的升力及阻力时程曲线,计算得到平均升阻力系数及驰振力系数,根据驰振力是否小于0来判断斜拉索是否发生驰振失稳,并通过工程实例计算覆冰斜拉索的驰振临界风速。结果表明:扇形覆冰斜拉索存在小于0的风攻角区域且对应的驰振临界风速较小,说明斜拉索在此覆冰条件下易产生覆冰驰振。对比风洞试验和二维模拟数据,发现三维模拟得到的覆冰斜拉索气动力系数更接近于实验值。     

非圆截面斜拉索气动性能风洞试验研究

大跨度斜拉桥斜拉索上的风荷载对于主梁位移和内力的贡献占整个风荷载的60%~70%,斜拉索的气动力是静力和稳定性检算的基础,准确掌握斜拉索的气动力具有重要意义。通过天平测力风洞试验,在雷诺数为10×104~42×104,对直径为120mm的圆形截面斜拉索模型和3种非圆截面模型进行测力试验,得到各个工况下阻力系数随雷诺数的变化规律,分析截面变形、风向角对阻力系数的影响。结果表明：斜拉索截面变化能够增强雷诺数效应,风向角在0°~30°情况下,阻力系数随斜拉索截面变形的程度呈单调减小的趋势;风向角在40°~90°情况下,阻力系数随斜拉索截面变形的程度呈单调增大的趋势。将气动力系数和风向角度按照亚临界、临界和超临界雷诺数区域进行分区,得到各个区域内阻力系数的数值和拟合公式,通过拟合公式,可以方便地为类似截面结构的风荷载设计提供依据。     

带水路斜拉索气动特性的CFD模拟研究

雨中斜拉桥拉索表面的水滴容易在风的吹拂下形成水线,而索面上侧水路显著改变了斜拉索的气动特性,是斜拉索发生雨振的主要原因。基于计算机流体动力学方法,针对索面水路大小、水路在索面附着位置的不同,对斜拉索气动特性的影响进行了数值模拟研究。研究结果表明,当索面附着水路与风向成70°～90°夹角时,最容易引发斜拉索的风雨激振。     

斜拉桥斜拉索风雨振时索表面水线摆动作用及规律的试验研究

斜拉索表面水线的周向摆动被认为是激发索发生风雨振的重要因素。有水线的索的气动力可以认为是索本身的气动力和水线摆动产生的气动力的组合。在风洞中,通过竖向强制振动试验,测试索的气动力并算得气动导数H1*和H4*。为了模拟水线的摆动,对贴有水线的索施行两端同向强制扭转振动试验,测试振动中的气动力。通过分析水线的摆动对索竖向振动阻尼的贡献,表明水线的摆动既能促使索变得气动不稳定,也可以促使索变得气动稳定,这主要取决于水线摆动与索振动之间的位相差。同时,通过在风洞中模拟人工降雨并对水线进行跟踪观测,发现水线沿索轴向分布及摆动不均一,指出掌握风雨振时水线的各个参数对分析和理解该振动具有重要意义。     

斜拉索上水线气动性能的大涡模拟研究

上水线在斜拉索上表面的形成是拉索发生风雨激振的关键因素,目前上水线的形成机理尚不清楚,现有风洞试验方法难以研究作用在上水线上的风致表面摩擦力。采用大涡模拟方法,针对带上水线拉索模型,研究水线处在不同位置时,作用在拉索和上水线上的平均气动力特性,得到作用在上水线上的风致压力和风致表面摩擦力随水线位置的变化规律。研究表明:上水线受到的摩擦气动力与压力气动力为同一量级,在研究水线形成机理时不可忽略;在一定的来流风速范围内,摩擦气动力和压力气动力的合力可使上水线稳定在使拉索气动力发生剧烈变化的位置;在过小的风速下,水线不会稳定在拉索表面;而过大的风速会使水线远离使拉索气动力发生剧变位置。首次得到上水线摩擦气动力系数随水线位置角变化的曲线,有助于建立更准确的水线运动微分方程和更精细的拉索风雨激振理论分析模型。     

斜拉索风雨振影响参数的理论研究

风雨振对于斜拉桥拉索的危害十分严重。根据理论方法推导了节段拉索的风雨振模型,并结合目前对于水线与拉索表面之间相互作用力研究的新进展对拉索风雨振展开了时域频域分析,并对拉索与水线多项参数的影响展开研究。计算结果表明,拉索发生风雨振时主要以拉索固有频率振动,水线振动频率以拉索频率为主同时夹杂其倍频成分;阻尼比和单位长度拉索质量的增大能有效抑制拉索振幅;根据Prandtl边界层理论确定的黏滞线性阻尼系数的增大或减小均会带来拉索振幅的减小;水线表面圆弧直径的增加对振动略有抑制;随着单位长度水线质量的增加,拉索振幅与风速区间均增大且起振风速也随之提高。     

采用气动措施对拉索表面压力分布试验研究

基于斜拉桥拉索风雨激振理论,制作了用于测压试验的拉索模型,分析了不同气动措施的三维拉索表面风压系数分布以及不同表面状态的拉索气动力系数的变化规律,为斜拉索气动抑振措施的研究提供了理论依据。     

斜拉索局部振动对斜拉桥动力响应的影响分析

建立了由SHELL单元模拟密集拉索的斜拉桥有限元模型,以减少大量拉索振型的干扰,用以探讨斜拉索局部振动对斜拉桥动力特性的影响,从而可以对斜拉桥整体振动控制提供参考意见。分析结果表明:利用SHELL单元模拟密集拉索是可行的;斜拉索局部振动在一定程度上减小了斜拉桥振型频率;增大了主梁在地震作用下的弯矩峰值,同时也增大了桥塔在地震作用下的弯矩峰值和位移峰值。对于存在索-塔耦合振动的斜拉索,若拉索与桥塔连接位置更接近塔顶,那么它对桥塔动力响应的影响也就越大。     

用于索承结构中斜拉索开环振动控制的磁流变阻尼器设计

斜拉索被广泛应用于索承结构,如大跨度桥梁或屋盖结构等.由于极低的内在阻尼,斜拉索易发生因其支承的运动或天气状况影响而引起的大幅值的振动.这些振动可以危及斜拉索本身以及整个索承结构的安全与寿命,甚至引起人们对该类结构信心的降低.在斜拉索减振的诸多方法中,采用磁流变阻尼器的智能阻尼技术近来引起了人们的研究兴趣.该阻尼器的阻尼特性可以通过调节(控制)磁场的输入电流/电压而改变,从而实现在不同振动(频率及幅值)情况下的最优或次优减振效果.本文发展了一个数学模型用于评价在开环控制状态下斜拉索-阻尼器系统的阻尼比.该模型考虑了阻尼器的安装高度、阻尼系数、刚度、质量、支撑刚度、磁变阻尼力以及斜拉索的垂度与倾角等因素,推导出了一个‘广义的通用公式’用于阻尼器参数的设计与优化,即寻求可提供系统最大阻尼比的最佳阻尼器参数.本文以目前世界最长斜拉桥——苏通大桥的最长斜拉索为例,确定了能够提供足够的阻尼以抑制风雨振的阻尼器安装高度以及相应的阻尼器参数.     

加劲T形连接件有限元分析

根据T形连接件与端板受拉区的相似性,利用有限元分析软件ANSYS对单向受拉T形件连接节点进行三维非线性有限元分析。给出了T形件连接节点弯矩-转角曲线、节点变形及螺栓撬力分布和变化规律等,并将有限元结果与试验结果进行了全面的比较。研究表明,有限元方法能够很好地分析无加劲和加劲T形件连接的受力性能。工程中常用的加劲肋达不到预想的加劲效果;螺栓撬力的分布和变化规律与端板加劲肋的形状和厚度有密切关系。     

叉车制动方向稳定性分析与研究

本文对叉车几种不同工况制动进行了受力分析，并建立了力学模型，分析和研究了前、后制动器制动力分配曲线Ｉ、β和同步附着系数Φ的关系，求取了叉车制动器制动力分配系数。对叉车制动器的设计具有指导意义。     

浅谈减阻泥浆对大直径混凝土顶管顶推力的影响

本文介绍了减阻泥浆在大直径混凝土顶管中的应用,现场施工得出的数据表明,采用减阻泥浆将大大减小顶管施工中的顶推力。     

模板支架倒塌事故动力学分析探讨

对模板支撑倒塌事故进行了动力学分析研究与探讨,提出了动力计算公式和动力系数概念,分析了模板支架受到动力冲击瞬间倒塌的原因,并用计算实例加以说明,以减少安全事故的发生。     

六塔楼群体高层建筑风场数值模拟

采用数值模拟方法对杭州市市民中心这一六塔楼群体高层建筑的风场进行了计算分析,获得了该建筑与典型规则钝体建筑所不同的风场分布特征.同时,给出了设计时可用的整体阻力系数值.     

确定杆件重要性系数的能量方法

基于能量学原理，给出了杆件重要性系数的两种定义式，并运用有限元知识详细写出了推导过程，在此基础上分析了一个三跨六层框架，计算了该框架在不同荷载情况下各个杆件的重要性系数，给出了相应的直方图。     

路面横向力系数影响因素试验分析

探讨了SCRIM设备测定路面横向力的影响因素,进行新旧测试轮、不同轮胎气压、测试水流量、不同测试标定对SCRIM采集数据的差异性对比,考察了SCRIM设备性能的工作稳定性,以促进路面横向力系数影响因素的研究.     

网架结构的竖向地震研究

网架结构是杆件按照一定的规律布置,通过节点连接而成的网格状空间杆系结构。网架结构由处在两个平面内的杆件组成,形成平行的上弦与下弦,其间以腹杆与竖杆相连。目前,网架结构的抗震分析方法主要有振型分解反应谱法、随机振动方法和动力时程分析法。利用结构有大型限元分析软件SAP2000对三个不同跨度的正放四角锥网架结构进行分析,研究了网架的跨度的变化对自振特性及杆件内力的影响。     

混凝土梁碳纤维加固机理力法简析

根据碳纤维加固梁的构造、加固机理和材料性能，用力法求解链杆的内力，确定了加固梁各部分的受力关系，并提出要对反映受力关系的系数K作进一步的探讨。     

三叉形自力式高效排气风帽的原理特性及应用

文中重点介绍新型专利——自力式三叉型高效排气风帽的设计原理、结构特性以及空气动力性能检验结果。和旧式风帽相比,此产品的突出优点是不但能保障在任何风向和风力的情况下,都不发生风雨倒灌现象,而且还利用了室外风力,形成排风主管的抽力(即产生静压),变不利因素为有利因素。另外此产品阻力系数较小为0.83。