基于监测数据的隔震结构模态参数异变分析

为了检验隔震设计并保证结构的安全性,在某中学教学楼上设计并安装了一套隔震结构长期健康监测系统,记录该结构的主要环境因素参数以及结构在不同荷载工况作用下的响应数据。基于采集到的结构加速度响应数据,采用改进的Morlet小波模态参数识别方法对其进行实时分析处理,识别结构在不同工况下的结构模态参数,分析环境因素以及人为活动对其影响规律。分析结果表明,人员活动以及环境温度的变化对隔震结构的动力特性有较大影响,应在设计时予以考虑。最后,对结构健康监测系统采集到的两次地震响应数据进行分析,给出隔震结构在地震作用下的结构特性变化规律。     

随机人群运动荷载作用下大跨度连廊的振动响应

基于社会力模型,研究了随机人群运动荷载作用下大跨连廊结构的振动舒适度问题。通过结合交通学领域、生物力学领域对人群运动特性及人体运动参数的统计分析,对随机人群运动进行仿真,得到不同密度工况下,任意行人在任意时刻的步速、落点位置等参数,建立随机人群荷载模型,计算不同工况密度下结构的加速度峰值。研究表明,加速度峰值与行人步速关系很大,随着行人密度增大,行人速度减小,结构加速度响应则先增大后减小。根据得到的结构加速度峰值与行人密度关系曲线,可以找出出现结构振动舒适度问题的行人密度区间。     

非结构因素对钢-朱前坤玻璃组合人行结构模态参数的影响

基于模型现场试验测试,研究了环境温度与运营环境状态（附加质量、行人步行频率）等非结构因素对钢?玻璃组合人行结构模态参数的影响;建立了温度与结构模态参数之间的数学模型,分析了附加质量与行人步行频率对结构模态参数的影响规律。结果表明：一天内温度变化引起的结构模态频率变化可达2.17%,阻尼比变化达87.1%,同时给出了前3 阶竖向模态频率关于温度变化的一次线性拟合表达式;附加质量作用下由结构端部到跨中,结构模态频率逐渐减小,阻尼比逐渐增加,且随着附加质量的增加模态频率降低,阻尼比显著增大;由大量试验数据统计规律可知行人作用下步频对结构模态频率影响较小,结构频率略有减小,模态阻尼比显著增加。因此分析非结构因素对结构模态参数的影响对结构健康检测和损伤识别具有重要意义。     

基于APDL的ANSYS嵌入式配筋实现

以ANSYS为平台,应用APDL实现钢筋混凝土有限元模型中钢筋单元嵌入混凝土单元的功能.应用该方法可以在ANSYS中方便地建立复杂的钢筋混凝土分离式模型.利用Newton-Raphson方法求解等参数单元的坐标插值函数中被约束节点在自然坐标系下的坐标值,得到自然坐标系下节点对应形函数值,并将对应的形函数值作为约束方程中混凝土单元节点位移的分项因数,从而实现嵌入节点与被嵌入单元位移协调.计算结果与Marc的算例结果吻合良好,说明该方法合理.     

考虑行人-结构相互作用的悬挑钢筋桁架楼承板振动控制研究

利用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器测得连续的人行荷载时程,并建立了傅里叶级数荷载模型。为考虑行人-结构动力相互作用,将人体等效为具有质量、刚度、阻尼的单自由度生物力学模型,确定了行人模型各个参数与步行频率及人体本身质量的拟合表达式。以甘肃科技馆某两层悬挑的钢筋桁架楼承板为工程背景,采用ANSYS有限元软件仿真模拟结构在人行荷载作用下的振动响应,对比分析表明：考虑行人-结构相互作用后,其加速度响应要降低至少10.59%。针对结构最大加速度响应超过舒适度指标限值的情况,分别以单个调谐质量阻尼器和新型3-DOF调谐质量阻尼器对结构的振动响应进行控制,均取得了较好的减振效果,且采用阻尼比较小的3-DOF调谐质量阻尼器效果更好。     

串联隔震系统水平刚度及对结构地震响应影响

针对工程界比较关注的柱串联隔震系统的水平刚度问题,建立了水平刚度计算公式,探讨了压应力对水平刚度及结构地震响应的影响。首先建立了单个叠层橡胶支座的场矩阵;其次根据传递矩阵法建立了柱串联隔震系统的场矩阵,根据所得场矩阵推导出串联隔震系统顶部状态变量与任意截面内力和位移之间的关系,进而推导出串联隔震系统的水平刚度计算公式,避免了繁琐的力学推导过程;最后探讨了压应力对水平刚度及结构地震响应的影响。结果表明水平刚度随着压应力的增大而减少,近断层附近建议采用隔震支座直接固定在基础上的隔震方案。     

行人-结构竖向动力耦合效应试验研究

对于轻质大跨度钢桥结构,行人-结构之间的相互作用会使结构动力特性和行人荷载特性发生改变。为此,针对行人-结构竖向动力耦合效应对结构动力参数和行人荷载动载因子的影响进行试验研究。通过测试行人在8种不同步行频率下行走时结构的动力响应,得到60人次554组有效加速度响应时程,进行运行模态分析;利用无线六轴蓝牙加速度传感器,分别在刚性地面和柔性桥面上开展了3种不同步行频率下行走激励的动力特性试验,得到了60人次1200条有效加速度时程,并对其进行傅里叶变换。结果表明：考虑行人-结构竖向动力耦合效应,人行桥自振频率略有减小,阻尼比显著增加,且随着同步行走人数的增加,结构频率及阻尼比变化率逐渐减小。由于桥梁自振力的存在,行人荷载作用于刚性地面上的动载因子(dynamic load factor,DLF)大于柔性地面上的,试验结果表明,相较于刚性地面,行人在柔性桥面上行走时的第一阶动载因子减小14.7%。给出了刚性地面和柔性桥面前四阶行人荷载动载因子拟合公式,其可为柔性结构下考虑行人 结构相互作用的生物力模型的建立提供参考。     

基于连续行走的人行荷载模型参数实验

为建立人行荷载的傅里叶级数模型,采用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器得到201人次、1 407条连续行走在楼板上的荷载曲线。根据姿态角形成的姿态矩阵可将载体坐标系下的三轴加速度转换到自然坐标系下,通过快速傅里叶变换计算人行荷载纵向、侧向和竖直方向前4阶动力荷载因子及相位角,得出用于解决结构振动舒适度问题的三向傅里叶级数荷载模型。采用小波变换得到单条荷载曲线的时频图,反映出单人在行走过程中行走频率的变异性。将荷载模型与已有的其他模型进行比较,验证了荷载模型的合理性及可行性,为解决大跨度结构人行激励产生的振动问题提供了参考。     

结构人致振动舒适度无线评估系统实现与工程实践

为了准确测量结构的振动加速度,科学高效地判断振动是否引起使用者的不适和影响结构的正常使用,利用 IEPE压电式传感器和微型电脑树莓派（Raspberry Pi）,基于Python计算机编程语言设计一款智能惯性评估系统,同 时将国内外结构人致振动舒适度评估标准写入该系统,使结构振动测量评估系统的成本和硬件尺寸最小化,并实现 无线传输、快速处理数据和判断评估振动舒适度的功能。基于上述功能目标,以实验室人行桥为例与DASP工程版 动态测试分析系统采集的加速度响应进行对比,幅值谱主频相对误差在0.02%~2.85%之间,验证了传感系统采集 精度。以人行天桥、教学楼楼盖、住宅楼楼盖和宿舍楼楼盖为研究对象在人致激励作用下进行振动舒适度测试,结 果表明：研制的智能惯性传感系统可高效、实时测量结构产生的加速度响应,并且可以准确判断振动舒适度,为研究 人员提供可靠的振动舒适度评估结果。     

不同行走步速下人行桥振动舒适度定量化评估

定量化评估不同行走步速下人行桥的振动舒适度,评估结果以概率的形式给出。建立了考虑步行参数个体变异性和动载因子群体变异性不同步速的时域随机行人荷载。选取?ivanovi?建议的在行人荷载作用下以第一阶竖向振动为主的人行桥基准模型为研究对象。施加不同步速的时域随机人行荷载到基准模型上,得到不同步速下人行桥的加速度峰值并对结果进行修正,得到修正后特定加速度峰值对应的概率值以及小于或等于某个特定峰值累计概率值。结果表明当步行频率与人行桥的频率一致时,峰值达到极值并随着步行速度增大而线性增大;慢速通过时,振动舒适度程度最高,快速时次之,中速时最低。