不同边界条件下叠层橡胶支座的水平刚度分析

为了研究边界条件对叠层橡胶支座水平刚度的影响,定义了四类边界条件,采用弯剪模型,用直接积分法推导了在压剪作用下叠层橡胶支座的水平刚度方程。通过算例分析支座顶面与底面的转动约束参数k0和kh以及竖向荷载p对叠层橡胶支座水平刚度的影响,对比了不同边界条件下水平刚度的变化。结果表明:边界条件对于叠层橡胶支座的水平刚度影响明显,在相同参数k0和kh以及竖向荷载p作用下,边界条件一(k0≈∞和kh≈∞)时水平刚度KR,I最大,边界条件四(k0和kh较小)时水平刚度KR,IV最小,当边界条件相同时随着参数k0和kh的增大,边界条件二、三、四下叠层橡胶支座的水平刚度增大且向边界条件一接近,随着竖向荷载p的增大各类水平刚度降低。     

高层隔震建筑风振响应研究

本文对比分析了高层隔震建筑和高层非隔震建筑的风振响应,并重点分析了高层隔震风振响应特点。首先,根据铅芯橡胶隔震支座和上部结构的力学特点,分别建立了高层隔震和高层非隔震的空间有限元模型;其次,基于引入时间抽取快速离散傅立叶变换的谐波叠加法,使用Matlab编程语言模拟出高层建筑空间相关脉动风速,把所模拟出的风荷载施加到隔震与非隔震三维空间有限元模型的相应节点上,对比分析隔震和非隔震建筑风荷载响应特点,并建议了高层隔震建筑抵抗风荷载应采取的措施。     

利用计算机视觉识别人行桥时变模态参数

人行桥健康监测及状态评估需解决的关键性问题是如何根据实测响应信号准确估计桥梁阻尼比及自振频率等时变模态参数。为此提出了一套方案,采用基于HS光流法的分段光流法获取桥梁振动全场位移响应,通过重新定义目标函数,利用自适应遗传算法优化变分模态分解（VMD）,对各个位移时程进行分解,结合希尔伯特变换（HT）曲线拟合VMD分解得到的单模态信号求出瞬时频率和阻尼比。在人行桥模型上利用此方案测试不同行人在控制步频、自由行走下的结构响应,得到多组有效的结构位移响应并与激光位移计作对比验证,VMD-HT分解得到的行人-结构相互作用下的瞬时频率和阻尼比与941B传感器作对比验证。结果表明：采用分段光流法的视觉非接触式测量方法对结构响应具有较高的测量精度,与激光位移计的对比误差为0.85%。根据实测信号,利用VMDHT可有效估计结构的时变模态参数。在行人-结构相互作用下,结构自振频率随人数和位移的增加而减小,最大减幅为14.12%,阻尼比随人数和位移的增加而增大,最大增幅为398.33%,控制步频行走相比于自由行走对时变模态参数的影响更大。     

基于计算机视觉人行桥挠度影响线非接触式识别

该文将便携式相机与无线传感器结合,开发了一种人致挠度影响线非接触式识别系统,避免了传统识别方法需要长时间阻断交通、耗费大量人力物力等不足,可用于运营状态下的桥梁影响线识别。通过便携式相机获取桥上行人行为,引入遮挡模型改进YOLO算法识别桥上行人,跟踪目标行人坐标变化得到行人位置信息,结合无线传感器得到的行人荷载作为结构输入数据。通过视觉识别技术跟踪结构行为获得人行荷载作用下的位移响应作为结构输出数据。根据结构输入输出数据反算人行荷载作用下桥梁挠度影响线。对初始影响线进行高阶滤波处理,消除环境和其他因素干扰,然后利用多项式分段拟合实测桥梁影响线进而得到具有准静态特性的挠度影响线,可为结构工程师准确高效地提供桥梁损伤检测依据。     

基于传递矩阵法的串联隔震体系稳定性分析

针对串联隔震体系稳定性问题,利用传递矩阵法建立其临界荷载控制方程,并探讨了参数变化对临界荷载的影响.对单个叠层橡胶支座进行力学分析,建立其稳定性分析的场矩阵,进而利用传递矩阵法建立串联隔震体系稳定性分析的场矩阵,推导出临界荷载的控制方程.计算两种不同型号串联隔震体系的临界荷载,重点探讨叠层橡胶支座和地下室悬臂柱参数变化对串联隔震体系稳定性的影响.结果表明,叠层橡胶支座参数对串联隔震体系稳定性影响要比地下室悬臂柱明显,串联隔震体系的临界荷载值可用单个橡胶支座的临界荷载值近似等效.     

基于人群-结构耦合作用甘肃省体育馆悬挂结构振动舒适度评估及控制

为研究大跨楼板结构在人行激励作用下的振动舒适度,以甘肃省体育馆悬挂结构为例,借助有限元软件ANSYS,在傅里叶荷载模型的基础上,将人体等效为具有刚度-质量-阻尼的单自由度体系生物力学模型,考虑定点加载、单人行走以及人群同步等工况下行人-结构的耦合振动前后结构的加速度响应。以峰值加速度为指标评估该悬挂结构的振动舒适度,并分别利用单自由度TMD和3-DOF TMD对结构的过量振动进行控制,对比了单自由度TMD与3-DOF TMD减振效果。结果表明:对大跨楼板结构进行人致振动控制时,3自由度TMD对大跨楼板结构具有很好的控制效果。     

串联隔震体系的大变形力学行为分析与试验

研究了由叠层橡胶隔震支座和地下室悬臂柱组成的串联隔震体系的大变形行为。考虑轴向伸长、一阶剪切变形,建立了串联隔震体系大变形分析的几何非线性控制方程,并利用微分求积单元法进行了数值求解。结果表明,串联隔震体系大变形主要出现在叠层橡胶隔震支座处,地下室悬臂柱各处内力值呈近似均匀分布,计算结果与试验结果规律吻合     

模块化建筑阵列多调谐质量阻尼系统的实现与减震研究

基于建筑模块化和悬挂楼板减震的原理提出了悬挂楼板模块体系(modularized suspended floors system, MSFS)。利用楼板作为质量块,组成分布阵列式多调谐质量阻尼器(distributed array multiple tuned mass dampers, d-array-MTMDs)系统。通过输入32条远场和近场地震动记录进行时程分析,对平均调谐频率比η、调谐频带宽度系数β、调谐阻尼比ζ_T、TMD数量n以及主结构层数N,共5个参数展开研究。结果表明：d-array-MTMDs的减震效果优于普通MTMDs系统;ζ_T对系统减震性能影响较小,当η为0.7～1.0、β为2.0时,系统具有更好的减震效果;当n大于某阈值时,系统的减震效果趋于稳定,阈值与η线性正相关,与ζ_T非线性负相关。随着模块建筑层数的增加,系统也能维持较好的减震效果。     

新型竖向电涡流-磁力混合阻尼装置试验研究

针对大跨轻质结构的减振需要,研制了一种新型竖向电涡流-磁力混合阻尼器样机.介绍混合阻尼器的减振原理及振动方程;接着介绍了3种不同的磁路设计和制作过程;随后对样机进行试验,测量其动力参数和减振性能.结果 表明:在铜板后方和底板上方安装磁铁均能改变阻尼器的附加刚度;特定磁路设计减少电涡流阻尼系数,增大等效磁力阻尼系数和负刚...     

基于网络摄像机的桥梁挠度非接触识别

针对传统的桥梁挠度识别系统可达性差、效率低、不能全天候实时监测,建立了一种基于网络摄像机的桥梁挠度非接触识别系统。系统采用LED光源作为标志物,以网络摄像机作为采集设备,通过无线传输图像信息,利用计算机搭载基于HSV的快速模板匹配和基于颜色追踪(cvCamShift)的几何匹配算法获取目标的挠度时程信息,进而实现对桥梁挠度的非接触识别。通过在人行桥模型上进行四种工况的振动试验以及现场实桥测试,以此验证系统的可行性。研究结果表明:在模型试验中,系统识别得到的时域和频域信息与激光位移传感器对比的误差都小于0.6%,在雾气干扰下识别的误差仍可小于0.7%;实桥测试下,系统的识别结果与桥梁挠度仪对比的误差小于1.9%。由此表明系统鲁棒性强且经济性好,具备广泛的应用前景。