大跨空间钢结构模态频率的温度影响监测与分析

研究大跨空间钢结构模态频率的环境变异性是准确把握结构动力特性的重要基础,本文分析了温度对结构模态频率的影响机理,并用网架结构数值模型进行了验证。利用奇异熵增量对随机子空间方法进行系统定阶,识别了不同环境温度下国家游泳中心大跨空间钢结构的模态频率,分析了温度与频率的关系。结果表明,大跨空间钢结构的竖向模态频率与温度负相关,低阶模态频率变化率大于高阶模态,并呈单调递减趋势。温度对大跨空间钢结构模态频率的影响不可忽视,在损伤识别等研究中应考虑环境温度的影响。     

大跨斜拉桥环境模态频率识别的最大熵法研究

大跨斜拉桥结构的振动特性随环境与运营条件的变化表现出时变的特征。本文对润扬大桥斜拉桥结构的实测加速度响应信号采用复模态指示函数法(CMIF法)进行了模态参数识别,在此基础上采用最大熵法对实测模态频率的不确定性进行了分析。分析结果表明,环境温度的变化对斜拉桥模态频率的影响是长期性的趋势,而交通荷载和风荷载对模态频率的影响则由于荷载的非平稳性呈现瞬时的颤动变化。采用最大熵法较好地改善了润扬大桥斜拉桥的环境模态频率识别效果,有效地减少了实测模态频率因车辆和风荷载随机因素影响的变异性。     

大跨空间网格结构风振系数探讨

频域法是大跨空间网格结构风振响应实用计算的首选方法，而大跨空间网格结构是频率密集性结构，现在常规的模态分析法已不适合对大跨空间网格结构进行风振响应分析。我国现在仍是采用高耸或高层结构的荷载规范，只取结构的第一阶频率计算风振系数，按此方法进行大跨空间网格结构的风振分析是很不合理的。本文根据模态对系统应变能的贡献，提出了一种简单、有效的方法来计算大跨空间网格结构的风振系数，并通过算例对所提出的方法进行了验证。     

基于IDA的既有大跨空间钢结构三维地震易损性分析

为研究不同地震作用强度下大跨空间钢结构发生破坏状态的条件概率,定量描述结构的抗震性能,以榆林某实际工程为研究对象,采用SAP2000建立合理的分析数据模型,选用ATC-63推荐的22条远场地震动记录,对结构进行三维地震波激励下的增量动力分析,地震动强度参数选择PGA（峰值地面加速度）,以基于结构节点最大位移的损伤指标作为评价指标,根据时程分析的结果,分析此大跨空间钢结构超越各损伤状态的概率。研究表明：此大跨空间钢结构抗震性能优异,有充足的抗震潜能,并且在大震作用下,结构倒塌的概率较小。研究成果可为大跨空间钢结构的抗震设计、地震损失的评估和预测提供参考。     

钢结构大跨度提篮拱桥的温度效应分析及实践

钢结构大跨拱桥内力和变形易受温度效应的影响，为选择施工时环境温度合适的预拱度，以钢结构提篮拱桥为研究对象，建立其参数模型，并应用有限元分析软件ANSYS对其温度效应进行了分析，得到在不同的环境温度下钢结构拱桥的变形和应力情况，根据计算结果提出对拱桥预拱度的修正值，从而为设计和施工提供理论依据和参考。     

大跨斜拉桥拉索频率识别的环境变异性研究

为了研究大跨斜拉桥拉索振动频率的环境时变特征,本文对苏通大桥斜拉桥的拉索振动响应进行了模态频率识别,并详细地考察了日常运营条件下实测模态频率的环境变异性。分析结果表明,温度的变化对斜拉桥拉索各阶振动频率的影响很小,相反,交通荷载与拉索实测模态频率存在较为明显的相关关系,即拉索各阶振动频率基本随车流量增大而线性增大。在此基础上,本文建立了基于模糊模式识别的拉索异常状态预警方法,实现了对拉索振动频率异常的在线监测与预警。     

车辆荷载作用下简支梁桥动力特性分析及模态参数识别

为研究车辆荷载作用对简支梁桥结构动力性能的影响,对车辆荷载作用下的简支梁桥进行能量分析并采用随机子空间法(SSI)和RDT-STD法对简支梁桥进行模态参数识别研究。分析不同车速激励下的桥梁能量分布情况,对比不同模态参数识别方法的频率、阻尼和振型的识别结果。结果表明:随着车速的增加,简支梁桥的加速度幅值不断增大,能量向高频段偏移,更容易激发结构的高阶模态;随机子空间法(SSI)和RDT-STD法均能有效识别出简支梁桥的竖向频率,SSI法对于简支梁桥频率和阻尼的识别精度高于RDTSTD法,但两种识别方法对阻尼的识别相对误差较大,且存在一定的离散性。     

大跨空间桁架结构谱分析

大跨空间结构广泛应用于大型建筑物中,为保证建筑物的安全,需要对大跨结构进行抗震分析。文中采用ANSYS对某大跨空间结构进行了模态分析,得到了结构的前5阶自振频率。对结构进行了地震反应谱分析,得到了结构在地震反应谱作用下的最大挠度。根据计算结果,大跨结构的抗震性能满足工程要求。     

协方差驱动随机子空间算法的梁桥模态参数识别

基于状态空间系统识别理论和算法,对随机子空间识别算法的特性,适用性及其在桥梁模态参数识别中的应用进行了研究。首先由QR分解计算由系统输出组成的Hankel矩阵,并构建基于输出的自协方差Topelitz矩阵,再对该矩阵进行奇异值分解（SVD）,获取系统的可观测矩阵及可控制矩阵,依据协方差驱动的随机子空间算法构建结构离散状态矩阵并进行特征值分解,从而识别结构的模态参数。编制了协方差驱动随机子空间算法识别桥梁结构模态参数的M atlab程序,以某三跨连续梁桥梁的模态参数识别为例,验证了方法的可靠性和可行性。结果证明,协方差驱动随机子空间算法可应用于实际桥梁的模态参数识别中。     

考虑环境因素并基于实测频率的输电杆塔损伤识别

环境温度和湿度对结构频率有明显影响,但是目前关于环境因素对输电杆塔结构频率的影响规律研究较少,导致传统的结构损伤识别方法精度偏低。对一个实际输电塔进行长期健康监测,获取不同温度和湿度下的结构动力信号,并进行频谱分析。根据实测结构频率,采用响应面法对输电杆塔进行模型修正及损伤分析。基于实际监测数据分别建立了输电杆塔的“温度-频率”和“湿度-频率”关系模型,研究环境因素对输电塔一阶频率的影响,并为基于频率的结构损伤识别提供修正方法。结果表明,输电塔一阶频率与环境温度呈正相关,而与环境湿度呈负相关。根据关系模型剔除环境因素影响之后的结构损伤程度与真实情况更加吻合,在实际结构健康监测和损伤识别中应重视环境因素的影响。     

基于随机子空间法的城市桥梁模态参数识别研究与程序开发

近年来,在桥梁结构安全性状鉴定研究中,基于环境激励的随机子空间模态分析法(SSI)研究较多。论文在城市桥梁模态参数识别中应用随机子空间算法(SSI),基于SSI理论采用Matlab软件开发出工程结构模态分析软件(MAES);以有限元仿真简支桥梁模型、市内某单跨人行天桥工程为依托,计算出模态频率的理论值,同时实测出基于随机子空间法的模态频率值进行对比和验证。研究表明,两者吻合度较高,随机子空间法在城市桥梁模态参数识别中应用价值较高。     

季风气候下数值模拟及健康监测技术在大跨空间钢结构中的应用

由于空间钢结构具有跨度大、阻尼小、自振频率低等特点,风荷载及温度荷载已经成为结构设计的控制荷载。通过风洞数值模拟,可为设计提供结构表面风压分布和风振系数,建立出建筑风荷载模型;通过对钢结构关键构件进行监测并综合利用多项结构性能指标,可以实现结构性能评价与安全性预警、建立出的结构健康档案可以对结构进行病态综合性诊断,为建筑物维护提供可靠依据。基于以上研究,开发了一套季风气候区大跨空间结构的通用健康监测平台,提升大跨空间结构领域的核心技术,为大跨空间结构的安全施工及运营保驾护航。     

国家体育场日照非均匀温度效应模拟

在太阳辐射作用下,由于构件间复杂的遮挡关系,大跨空间钢结构的温度场呈非均匀分布。本文基于空间解析几何关系,实现了构件遮挡情况的判断,并编制了钢板的辐射升温计算程序。以国家体育场钢结构为研究对象,对构件遮挡类型的判断参数进行了分析,采用ANSYS软件模拟了结构的稳态温度场,对比分析了结构均匀和日照非均匀温度效应。结果表明,结构日照温度效应呈现非对称和非线性的特点,下弦单元温致应力的变化幅度较上弦单元更大,对结构性能的影响与均匀温度效应相比更为显著。本文提出了一种实用的结构日照温度场模拟方法,可实现复杂体型大跨空间结构日照温度场及非均匀温度效应的模拟分析。     

游泳馆大跨空间桁架结构抗震性能动力弹塑性分析

为了提升游泳馆的抗震性能,本文通过某游泳馆工程的建造概况介绍了一种大跨空间桁架结构游泳馆动力弹塑性分析的方法,采用有限元分析软件ANSYS建立空间桁架结构的有限元模型,通过对模态与弹塑性结果的研究,分析了游泳馆大跨空间桁架结构在地震作用下的性能表现及其潜在的薄弱环节,根据分析结果提出大跨空间桁架结构游泳馆在地震作用下具有较好的抗震性能。研究表明,在大跨空间桁架结构游泳馆的建造过程中,通过对关键节点和构件的优化设计,可以进一步提高结构的抗震能力,确保游泳馆在地震中的安全运行。     

两座高耸结构基于RSV-150激光测振仪的环境振动实测与模态识别

针对一座高23m的特种钢结构与一座高300m的钢筋混凝土电视塔,采用RSV-150超远工作距离激光测振仪,开展了结构在环境激励下的振动实测与模态参数识别。作为一种非接触式的测量方式,激光测振仪具有操作简单、测量便捷等优点。采用了基于随机子空间方法的结构模态识别算法,对实测到的结构速度响应进行了模态分析。分析结果表明,该算法具有精度高、稳定性好的优点,可以有效地获取结构的自振频率与阻尼。选择结构的不同部位作为激光测振的反射点,对实测的自振频率影响不大,结果离散性较小。进行了结构的简化有限元分析,数值模拟获得的模态信息与实测结果之间有较好的对应性,验证了试验方法的可靠性。     

江苏大剧院戏剧厅钢结构温度效应及合龙温度研究

大跨度钢结构工程结构复杂,施工周期长,环境温度变化对施工阶段的结构受力及变形影响较大,为控制施工过程中产生的应力及变形,施工分析时应充分考虑环境温度变化对结构受力的影响。以江苏大剧院戏剧厅钢结构施工安装为工程背景,采用MIDAS/GEN有限元软件对屋盖钢结构温度效应和合龙温度进行模拟计算,分析不同合龙温度对结构应力与支座反力的影响,确定合理的合龙温度区间。通过将有限元软件模拟计算结果与实际工程监测数据进行对比分析,验证有限元分析的正确性,指导实际工程施工,并为类似工程提供技术参考。     

上海浦东机场二期航站楼钢屋盖结构稳定性分析

上海浦东机场T2航站楼为一大跨空间钢结构,该结构体系复杂、规模大、构件形式新颖奇异、节点连接方式独特,理论分析、设计计算和连接构造难度均较大。对该结构体系的整体稳定性态进行了深入的分析,获得了该大跨结构在不同工况下的非线性整体稳定性态、失稳特征和稳定极限承载力,为该工程优化设计提供合理建议和可靠的设计验算数据,为类似大跨空间钢结构非线性分析提供了参考。     

无屋面式大跨铝合金单层网壳动力性能研究

文章以南京牛首山无屋面式大跨铝合金单层网壳为背景,结合有限元分析和现场长期监测,对结构的动力性能进行研究。对比不同温度作用下的频率实测值,研究温度作用对结构动力性能的影响程度,提高结构损伤识别的精准性。通过有限元分析结构动力响应,确定现场长期监测方案。将现场实测频率与有限元计算频率进行对比,来判断结构有限元模型的准确度。     

大跨空间网壳结构动力特性研究

大跨空间网壳结构在地震荷载作用下的振动反应规律不仅与地震荷载有关,还与结构自振特性紧密相关,分析结构的自振特性是进行结构抗震分析的基础。大跨空间网壳结构的自振特性比较复杂且影响因素多,通过探讨大跨空间网壳结构的基本自振特性、各阶周期、对应振型结构及各向刚度分布情况,把握结构的基本自振特性;随后主要对结构周期随支座的数量、矢跨比和载荷等三个主要因素的影响进行参数分析,得出他们之间频率和振型的异同,从而得出一些有益于结构设计的结论。     

大跨度操作平台在采光顶施工中的应用

大跨度操作平台主要包括网架、管桁架、复合结构等。在大跨空间钢结构工程中,为了保证大跨空间钢结构的施工质量与安全,需要研究其施工工艺及关键技术。本文对大跨度操作平台在采光顶施工中的应用进行分析。