两种求解可靠指标的实用算法

介绍了基于几何原理求解可靠指标、寻找设计验算点的具有较高实用价值的两种新算法： 图解渐近法和Monte Carlo递进法。推导了由标准正态变量反算常用分布类型的随机变量数值的计算公式，并且通过采取某些改善措施，简化了计算过程，大大提高了问题的求解效率。同时，两种算法可以结合使用，经算例验证，能够快速解决问题且满足高精度要求，说明了本文方法的可行性和有效性。     

桥梁风洞试验模态参数识别的随机子空间方法

模态参数识别是桥梁风洞试验中的一项重要内容,发展了基于参考点、无需输出协方差估计的识别振动系统模态参数的随机子空间方法,其识别精度和可靠性通过数值算例验证。对状态空间理论中的稳定图作了全面的阐释。根据苏通大桥和苏拉马都大桥主梁三自由度节段模型风洞试验采集到的位移信号,采用随机子空间方法识别了侧弯、竖弯和扭转模态频率和阻尼比,并且与随机搜索方法识别结果进行对比。分析结果表明,随机子空间方法和随机搜索方法识别结果非常吻合,本文发展的随机子空间方法是识别风洞试验桥梁模态参数的一种有效和实用方法。     

苏通大桥三维颤振分析

基于结构有限元模型,给出了大跨度缆索承重桥梁三维颤振分析方法。该方法能够考虑静风作用、主梁附加攻角、拉索自激力和振型参与影响,同时迭代搜索侧弯、竖弯和扭转三种振动频率。采用该方法对苏通大桥进行了三维颤振分析,该方法的可靠性和实用性得到证实。结果表明:对于苏通大桥而言,不考虑静风作用和主梁附加攻角影响会高估颤振临界风速;不考虑拉索自激力作用和拉索振型参与,相当于忽略了系统气动正阻尼,会低估颤振临界风速;颤振临界风速颤振分析计算结果与风洞试验结果之间存在差异。     

某人行景观悬索桥抗风性能试验研究

摘 要：通过全桥气弹模型试验对均匀和紊流场、3种风攻角宿迁黄河公园景观桥风振响应性能进行了研究;对风速高度变化修正系数的理论计算值与规范值作了对比,分析其偏差原因。研究结果表明:地表越粗糙、高度越低,修正系数差值越大;40m高度以上两种结果非常吻合;黄河公园景观桥在三种攻角条件下,都未发现明显的涡激振动,且满足气动稳定要求;即使高风速条件下,抖振位移标准差也有可能高于平均值;均匀和紊流场中位移峰值因子及其比值分别主要分布在区间[2.5,4]和[0.8, 1.2]内;峰值因子与风场、风速、攻角之间基本不存在明确对应关系;本文研究结果对风振理论分析中峰值因子的合理取值提供很好参考。     

苏通大桥静风响应分析

给出了大跨度缆索承重桥梁静风响应的分析步骤;全面研究了苏通大桥在静风作用下,桩基础刚度、拉索分段、风速剖面、主梁初始攻角和附加攻角等对主梁和桥塔静风位移、静风失稳风速及结构振动频率的影响,并与风洞试验结果进行对比分析。结果表明:静风位移计算值低于风洞试验实测值,雷诺数是其主要原因;如果不考虑桩基础刚度影响,结构侧向位移响应会被严重低估;斜拉索横向风荷载在总体风荷载中所占比例超过40%;不考虑主梁附加攻角会高估静风失稳风速约20%;静风作用下一阶对称竖弯、侧弯和扭转模态频率计算结果与全桥气弹模型风洞试验结果特点相似。     

平板颤振导数的参数弹性研究

提出了颤振导数的“参数弹性”概念;基于复模态理论,计算了平板颤振导数的平板宽度、质量、质量惯矩、竖弯频率、扭转频率和空气密度6种参数弹性;绘制了8个颤振导数的参数弹性曲线和诺模图,分析了各自特点,获得了无量纲参数对颤振导数参数弹性的影响规律。分析结果表明,新提出的参数弹性具有概念无量纲、简洁、直观、实用特点,为颤振导数参数分析提供了一种新的有效途径。     

苏通大桥气弹模型气动失稳分析

大跨柔性桥梁气弹模型在风荷载作用下会产生明显的竖向、侧向位移和附加攻角。推导气弹模型实测位移修正表达式,对苏通大桥气弹模型高风速时实测位移进行修正,对比分析修正前后差异。绘制了苏通大桥主跨跨中断面、1/4断面和边跨跨中3个典型断面扭转中心的运动轨迹,分析其特点,对苏通大桥气弹模型气动失稳现象进行解释。基于随机搜索方法和随机子空间方法识别得到的模态参数,对苏通大桥气弹模型进行复模态颤振分析。分析结果表明:苏通大桥气弹模型可视为一种非常规索网复合系统,其气动失稳振动表现为保持平衡状态的竖向、侧向和扭转耦合滚动,扭转频率成分在竖弯和侧弯振动中参与很多,而竖弯和侧弯频率成分在其他两种振动中参与很少。     

基于改进经验包络法的非线性系统参数识别

基于调幅调频分解的经验包络法广泛用于线性和非线性系统参数识别。然而,在调幅调频分解中,为获得纯调幅调频信号而进行的多次包络迭代,会增大累积误差。在经验包络法中,求导信号不光滑而引起的过包络,会增大系统参数识别误差。分别采用滑窗阈值去噪思想与滑动平均技术解决上述两个问题,提出了改进的经验包络法,并基于该方法对单自由度非线性系统自由衰减振动模态参数识别。通过几个算例参数识别分析,证实了该方法具有良好的抗噪声性能与较高的识别精度。     

识别桥梁断面18个颤振导数的梯度下降算法

桥梁断面颤振导数识别问题可转化为最小二乘优化问题,提出了梯度下降算法求解该优化问题,提取桥梁主梁断面18个颤振导数。梯度下降算法在随机搜索过程中引入反馈机制,能够快速搜索到最优解,可用于系统参数识别,并且能够保证精度。采用该算法识别了苏拉马都大桥主梁断面18个颤振导数,并且与随机子空间方法识别结果进行对比分析。给出了现有弹簧悬挂系统自由振动方法识别桥梁断面颤振导数高风速时稳定性较差、侧向颤振导数识别精度相对较低的原因。试验方法是影响颤振导数识别精度的决定性因素,识别方法是相对次要因素。     

计算结构可靠指标的子域抽样法

提出了基于Monte Carlo法的用于结构可靠度计算的子域抽样法,其基本思想是以有界域模拟替代无界失效域。介绍了服从某种概率分布的变量在给定子区间内产生随机数的方法,并按照这种方法在选定的有界子区域内进行抽样模拟计算失效概率,并编制了仿真程序将抽样计算过程可视化。经算例验证,该算法抽样效率很高,且具有较高的模拟计算精度。