郑州黄河桥连接减振分析及实验

对郑州黄河铁路桥横向减振的连接方案进行理论分析，讨论连接刚度及连接问题对减振效果的影响。采用两个频率的谐波激励模拟列车荷载，考虑单线在车或双线有车时桥梁的响应，介绍现场实验的过程及结果，讨论连接方案的可行性及实施时应注意的问题。     

强振动环境下液压管道主动减振建模

针对在强振动环境下工作的液压管道,建立振动液压管道梁模型,并结合管道流固耦合横向振动模型建立管道的主动减振模型。运用特征线和差分计算方法求解该数学模型,并且研究主动振动相位差、频率、作用位置和幅值对管道振动的影响规律,得到各减振参数对管道最大幅值和最大应力的影响曲线。发现当振动相位差为π时能使管道的最大幅值和最大应力分别降低44.55%和39.69%,并且适当调整其他三个参数有更佳的减振效果。研究结果表明,使用主动减振方法能够有效减小管道的振动,为管道主动减振提供一定的理论参考。     

轨道交通振动传播规律与减振措施研究进展

城市轨道交通引起的环境振动与噪声问题日益严重,越来越受到人们的重视。综述振动传播规律和常用减振降噪措施,总结当前研究存在的问题并提出相关建议。地铁诱发的地面振动存在一个振动放大区和一个主要响应频带,对建筑物的影响主要是低频振动且以竖向振动为主。从源头采取减振措施是最直接最有效的方法,主要是在车辆和钢轨两方面采取措施。目前研究最多的是从振动传播途径采取措施,包括各种扣件减振、道床和轨道减振、隧道结构减振以及各种隔振技术。对于特殊的建筑和仪器,可以采取受振对象保护措施,包括设置隔振基础、阻尼器、隔振基座和减隔振元件等。只有运用多种减振措施,才能起到综合减振的目的,从而减轻振动对环境的影响。     

地铁产生的环境振动及轨道结构减振分析

以南昌地铁1号线八一广场段为工程背景,对轨道-隧道-大地的三维有限元模型进行动力学分析。分别建立三种道床模型：整体道床、弹性支承块道床和钢弹簧浮置板道床。以振动加速度、1/3倍频程振动加速度级和Z振级作为评价指标,比较不同轨道结构下隧道壁及地面的振动响应。随之减振道床支承刚度的变化,分析道床的自振频率对减振效果的影响。计算表明：列车引起的地面振动主频在40 Hz附近;减振道床的自振频率对减振效果有较大影响;钢弹簧浮置板道床减振效果明显优于弹性支承块道床。     

地铁钢轨波磨对轨道结构振动及减振特性影响

现场调查某地铁线路上普通短轨枕、先锋扣件和钢弹簧浮置板三种轨道的钢轨波磨特征,并分别进行振动测试,研究钢轨存在波磨时,三种轨道结构的振动特性及减振效果。结果表明:三种轨道结构都是内轨波磨明显,外轨表面不平顺幅值相比内轨都很小,可以忽略不计其影响;波磨主波长频率成分很容易在轨道各零部件(包括隧道壁)振动中激发出来,并且会引起较大幅值的振动;在4 Hz~200 Hz频率范围内,波磨激励下的减振型轨道依然具有良好的减振性能,但是与其最初设计用于的减振效果相比,有明显的下降;先锋扣件轨道短波长波磨会削减隧道壁在高频段的减振效果;钢弹簧浮置板轨道的波磨幅值显著,虽然对其隧道壁的减振效果影响不明显,但是会造成钢轨振动增加。     

减振轨道结构对地铁车内振动与噪声的影响

本文针对减振轨道结构车内振动与噪声比较明显的现象,对国内某一地铁线路不同轨道结构下的车内振动与噪声进行了现场测量与分析。试验结果表明,Z计权方式下的钢弹簧浮置板轨道减振结构的车内垂向与横向振动分别比普通轨道结构高7.46dB和0.57dB,A计权方式下的车内噪声相比增加9.71dB;GJ-32扣件型减振轨道结构的车内垂向与横向振动分别比普通轨道结构高4.94dB和2.88 dB,车内噪声增加8.71dB。通过对试验数据的倍频程和FFT的分析发现,车内的低频噪声主要是出现在钢弹簧轨道结构上,400Hz～700Hz的中频噪声主要出现在GJ-32型减振扣件轨道结构上。由此得出结论,减振轨道结构是导致车内振动与噪声异常的一个重要因素。     

考虑波磨激励的城市轨道车辆轮对吸振器减振方法

以抑制钢轨波浪形磨耗导致的城市轨道车辆振动为目的,提出一种新颖的适用于城市轨道车辆的轮对吸振器减振方法,建立包含轮对吸振器的车辆-轨道系统耦合模型。通过对轨道不平顺和钢轨波磨综合激扰源的构建,分析钢轨波磨激励对车辆系统动态响应的影响;针对轨道车辆的轮对振动特性,讨论轮对吸振器在不同工况下的减振效果。结果表明：钢轨波浪形磨耗会引起车辆系统各部件振动加剧,对轮对振动影响最为严重。在不同波长、不同波深波磨作用下,安装轮对吸振器的轨道车辆轮对振动都被很好抑制,轮对吸振器在不同速度以及不同载重工况下均有较好减振效果。轮对吸振器能够有效降低轮对的垂向振动,特别适合用于提升城市轨道车辆舒适性。研究工作为提高城市轨道车辆运行平稳性提供参考依据。     

小波变换在履带车辆振动信号处理中的应用

为解决履带车辆振动信号受强噪声信号干扰的影响,运用小波变换原理,根据重构因子比较几种小波基,确定适合履带车辆振动信号的小波基和阈值,描述小波分层方法,对履带车辆振动信号进行去噪。仿真计算结果表明小波变换去噪方法能有效地抑制背景噪声,提取有用状态信息,提高信噪比和减小均方误差,为履带车辆振动信号预处理提供一种可行的方法。     

振动能量回收的液电减振装置设计与测试

振动能是环境中广泛存在的,为了减小振动的负面影响,这些振动能常常被人们设计的减振装置所耗散,造成了能量浪费。提出一种能够将振动能转换成电能的减振装置,采用液压传动发电的原理进行设计,制作了试验样机,并在实验平台上进行测试。实验结果表明,振动激励频率和负载电阻对收集的电能都有影响,当采用2 Ω负载电阻,频率为1 Hz的正弦振动激励条件下,最大瞬时发电功率可达到49 W。因此,将减振装置运行过程中的部分振动能转换为电能是可行的。     

某大型工业厂房振动检测与减振分析

工业厂房作为生产设备最外层的保护装置,结构安全是企业生产的重要前提。当生产设备运行时,设备自身会产生多变荷载并引起厂房结构振动,长期的振动不仅会降低工作人员的舒适度,影响企业生产效率,甚至会造成结构的损坏、坍塌,造成严重的财产损失。对某大型工业厂房设备扰动进行现场检测与有限元分析,以人体舒适度、结构安全等相关规范对厂房振动响应评价,分析工业厂房结构异常振动原因及振动形式,根据振动特征及企业实际生产需求提出添加柱间支撑及安装调谐质量阻尼器等多种减振方案,并对调谐质量阻尼器控制系统参数进行优化,结果表明,优化后的减振控制系统能够降低厂房结构的振动响应,调整厂房结构的振动频率,避免外部激励引起厂房共振。此大型工业厂房的振动分析研究成果,可为其他同类型工业厂房的减振设计提供技术参考。     

车辆荷载引起地面振动的实测研究

对行驶重载卡车引起的地面振动进行现场实测,从加速度峰值、频谱和振级上分析了振动的衰减情况,并用两种方法讨论了扣除背景振动的振级,然后用基于最小二乘原理的模式搜索法拟合出了振动的衰减公式。研究表明：卡车引起的振动主要以垂向为主,随着振源距离的增大,振动逐渐衰减,而且振动在较近的距离内衰减很快,高频部分几乎可以完全衰减,而低频部分的振动随着距离振源的增大,衰减相对较缓,甚至在100米处还有其残余振动。     

曲率半径对曲线箱梁桥车辆荷载作用下冲击效应的影响

针对复杂的车桥耦合振动问题,桥梁结构采用三梁式模型进行离散,首先基于ANSYS提出了简便的分离迭代解法,给出了该问题的详细推导过程和计算步骤,同时通过现场试验对所提出的方法进行了验证。通过快速傅里叶逆变换采用三角级数方法模拟了桥面不平度及其速度项,考虑车辆在曲线梁桥上的行驶偏心,分析了曲率半径和车速对曲线梁桥冲击效应的影响。结果表明:曲线梁桥的位移和内力动力放大系数大于直线梁桥的,且不同位置不同项目的内力和位移之间的动力放大系数的数值差别很大。内力和位移的动力放大系数对曲率半径的变化的敏感性各不相同,当曲率半径小于某个特征值后,动力放大系数变化很大。     

单缝桥梁在温度作用下的结构受力计算

桥台处伸缩缝问题是长期困扰工程界的难题,它会带来跳车、桥梁局部损坏、伸缩缝装置经常更换等各种问题。为有效解决这一问题,提出了一种适用于大中型桥梁的新型结构体系——单伸缩缝桥梁（单缝桥）。在考虑接线路面裂缝开展的情况下,建立了温度作用下单缝桥的简化计算模型,推导了单缝桥受力、变形的理论公式,用Fortran90编制程序,进行计算。以一座总长280 m的单缝梁桥为例,温度降低20 ℃时,接线路面钢筋最大应力为148 MPa,最大裂缝宽度为0.185 mm,符合规范要求;台后结构对主梁产生的附加应力仅为0.105 MPa,影响很小。通过对影响单缝桥性能的因素：支座类型、配筋率、接线路面长度、摩擦系数、土体刚度、桥长、温差等进行分析,绘制图表,得到以下主要结论：温降时,接线路面受拉,混凝土开裂,是较不利的状况;30 m长的接线路面可以满足结构受力和变形的需要;选择摩擦系数较小的支座和减少接线路面与垫层的摩擦力可以减少结构内力,在接线路面与垫层间推荐加铺土工格栅。     

大跨径悬索桥施工期暂态主缆驰振控制

基于预应力索结构的静动力和瞬态分析,对东海某大跨径悬索桥施工期暂态主缆的辅助索制振参数进行了研究,同时研究了用辅助索控制暂态主缆驰振失稳的具体方案,采用了考虑几何非线性影响的有限元数值分析研究方法,总结了驰振及辅助索制振的研究现状,建立了该悬索桥施工期暂态主缆-猫道系统的有限元模型,研究了辅助索位置、布置方式和刚度大小对暂态主缆1阶竖向振动频率的影响;研究了辅助索阻尼、刚度和个数对暂态主缆面内等效阻尼比的影响;最后研究了辅助索控制暂态主缆驰振的具体方案。结果表明:为了提高暂态主缆1阶竖向振动频率,辅助索应该对称竖向布置,且增大辅助索的数目特别是跨中设置辅助索可以较大幅度地提高该频率值;增加辅助索的直径和个数可以较大地增加对暂态主缆的面内制振效果;在该悬索桥中跨12分点处对称竖向布置每组由1根直径为10mm的钢筋组成的11组辅助索时即可控制暂态主缆的驰振失稳。     

TMD对列车作用下大跨钢桁架桥的振动控制研究

南京长江大桥是连接我国南北的重要交通命脉,考虑到列车引起的振动对该桥危害较大,有必要采取有效措施对其进行振动控制。结合车桥动力方程,有限元分析时将列车经过大桥全过程的桥梁结构作为时变系统来考虑,基于ANSYS平台编制了动力时程响应分析程序。据此研究了调谐质量阻尼器(TMD)在该桥减振控制中的参数敏感性和控制效果,并对比分析了列车时速对减振效果的影响。结果表明,TMD在其刚度和阻尼系数取值合理时可达到最优控制效果;设计TMD对该桥列车致振动竖向加速度的控制效果明显,且在列车时速较高时减振效果更加显著。     

考虑弹性振动的高超声速飞行器预设性能控制

针对弹性高超声速飞行器纵向短周期系统,提出一种基于预设性能的backstepping控制器设计方法。将弹性模态作为系统的不确定性,利用全局调节动态神经网络进行在线逼近,引入鲁棒项处理神经网络估计误差带来的影响;将预设性能控制与backstepping技术相结合,引入性能函数的概念,利用误差转化函数将原受限系统转化为等价的非受限系统,然后基于Lyapunov理论设计全状态预设性能backstepping控制器,保证了高超声速飞行器纵向短周期系统误差全状态满足预设的瞬态和稳态性能,理论分析证明了系统的稳定性和闭环系统所有信号均有界。仿真分析验证了提出方法的正确性。     

大跨度悬索桥涡激振动动态监控预测

大跨度悬索桥的涡激振动发生频率较高,严重时将影响到行车安全性和舒适度。为了能及时预测大跨度悬索桥的涡激振动,以某跨海大桥为例,依托其结构监测系统长期监测数据,选取了顺风向平均风速、风向角、能量集中系数以及加速度均方根(RMS)作为涡激振动发生的特征参数,根据特征参数与涡激振动的相关性,构造了跨海大桥涡激振动的动态监控预测模型,建立了独立的涡激振动动态监控系统。结果表明:涡振发生时风向角主要分布在300°~330°与120°~150°;能量集中系数(功率谱密度之比W P2/W P1)小于0.1;主桥振动加速度均方根值大于5 cm/s 2;构造的系统模型预测识别率达到72%,建立的涡激振动动态监控系统识别准确率达到93%,同时开发了涡激振动预警App,实际预警效果良好,可为同类型桥梁的涡激振动预测提供借鉴。     

MTMDs控制高速铁路简支箱梁桥车致振动噪声的研究

轨道不平顺性激励引起桥梁结构振动,进而向空间辐射噪声。为了探明多重调谐质量阻尼器（MTMDs）对桥梁结构噪声的影响,选取32 m双线混凝土简支箱梁为研究对象,建立了移动集中力-桥梁-MTMDs耦合振动模型,根据桥梁的挠曲频响函数,求取了MTMDs的最优控制参数。在此基础上,采用瞬态有限元法和声学边界元法研究了不同数量调谐质量阻尼器对桥梁的减振、降噪效果。研究结果表明：MTMDs能有效控制桥梁的最大振动响应;由于MTMDs仅对一阶竖弯频率处的结构振动控制有效,使得其对结构噪声的控制效果不甚明显,对近轨侧25 m处声场的平均降噪效果约0.5 dB。     

桥隧搭接工程多源损伤及车辆冲击模型试验研究

分析了Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下的桥隧搭接工程的特点及多源损伤机理,并在此基础上成功研制了相关模型试验装置和测试方法。通过模型试验及对试验结果的分析和研究,得出以下结论：运营中搭接处的汽车荷载及其冲击作用,会对桥梁、隧道各关键部位及洞周围岩等产生明显不利影响,长期状况下易使桥梁、隧道的各关键部位产生损伤,因而影响桥梁结构、隧道衬砌、桩基础的耐久以及洞口围岩的稳定。因此,应采取措施减小汽车荷载及其冲击的影响,如对桥、隧及围岩关键部位采取局部加强措施,或采用桩基础,减小桥梁跨径,加大搭接长度等。     

基于能量的结构风振控制设计方法研究

建立了结构任意高度单位风能量计算公式、各楼层总输入风能量计算公式、结构总输入风能量计算公式。在主体结构弹性状态下,给出了粘滞和粘弹性阻尼器的能量耗散公式及结构总能量输出公式,提出了基于能量的结构风振控制的设计流程。以某高层建筑结构为例,验证了所提基于能量的结构风振控制方法可有效实现结构风振控制设计,达到有效抑制结构风振反应的目的。