大跨度连续钢桁柔性拱桥自振特性分析

采用MIDAS Civil有限元软件,建立了银川机场黄河特大桥的梁单元模型,并对全桥进行了动力特性分析,结果表明,银川机场黄河特大桥前12阶振型的频率在2.5 Hz以内,基频为0.249 122 Hz,振动频率较低,模态密集,结构整体刚度较大;该桥横向弯曲振动最早出现,横向刚度对该结构的设计起控制作用。     

混合动力挖掘机动力系统轴系模态分析

通过有限元计算分别获取柴油机轴系和电动机轴系的前10阶模态频率及振型。在此基础上,通过有限元计算获取混合动力系统轴系的前10阶模态频率及振型。计算结果表明：与普通动力系统相比,由于电动机的接人,混合动力系统轴系各阶模态频率有所下降,但高于电动机轴系各阶模态频率。下降的主要原因是电动机轴系的各阶模态频率明显低于柴油机轴系。对混合动力系统轴系的振动信号进行试验测试和分析。测试结果表明：振动信号的能量集中在石方向和y方向,表明振动信号主要由弯曲振动产生。振动信号的频谱中出现了动力系统轴系的5阶和6阶模态频率,表明振动信号主要来源于电动机转子的弯曲振动。     

基于图像法的拱桥结构损伤识别

基于结构响应向量理论,以桥面一阶竖向振动频率和拱肋一阶横向振动频率等动力分量结合5根典型吊杆张力等静力分量构建七元结构响应向量(SSRV),通过损伤前后SSRV模和方向角的轨迹图谱的变化来反演拱桥损伤情况。     

框架结构动力特性测试及抗震性能分析

武汉市某办公楼为六层钢筋混凝土框架结构,建于上世纪七十年代,目前出现局部裂缝,鉴于其承担重要科研观测任务,采用凯尼强震仪器,利用脉动方法进行现场振动测试,分析获取其固有频率等动力特性:横向第一阶自振频率约为2.51Hz,纵向第一阶自振频率为3.29Hz;运用有限元软件ETABS建模,进行模态分析,与振动测试结果做比较,进行相应调整.结果显示:脉动测试结果与有限元分析结果较吻合,结构抗震性能良好,可继续发挥其科研观测任务.     

蛇行激振频率对铁路钢板梁桥横向振动的影响

针对我国铁路货车提速过程中出现的铁路上承式钢板梁横向振幅严重超限现象,将轮对蛇行波作为激励源,探讨了其频率对铁路钢板梁桥横向振动的影响.结果表明,当蛇行激振频率与桥梁横向固有频率接近时,列车桥梁发生横向共振,横向振幅最大.     

直线型预应力混凝土等直梁自由振动分析

通过建立直线型预应力混凝土等直梁强迫振动的运动微分方程,分析了等直梁在预应力作用下的横向振动问题,将运动微分方程解耦后得到直梁在预应力作用下自振频率的精确解,再应用Garlerkin法计算出直线型预应力等直梁在预应力作用下的一阶自振频率近似解,并与其精确解进行了比较分析,以期为类似预应力混凝土梁的结构设计提供参考。     

基于AVL-EXCITE仿真的多楔带跨距对横向振动的影响

对影响皮带横向振动中的带段跨距进行分析,利用AVL-EXCITE仿真得到在不同皮带跨距下,皮带横向振动的数值,找到了横向振动与带段跨距的内在关系.通过改变曲轴输入的激励,研究了曲轴激励的变化对横向振动与带段跨距关系的影响.研究发现曲轴激励的波动对皮带横向振动产生干涉,影响了皮带的振动频率,从而使横向振动与带段跨距的内在关系发生改变.     

转角输电塔脉动实测与分析

高压输电塔-线体系是一种复杂的空间塔线耦联振动体系,对其精确计算十分困难,位于转角处的输电塔受力性能更为复杂。通过对一呼高为24m的干字形转角塔进行现场环境脉动测试,分析出该转角塔前几阶频率、振型、阻尼比等动力特性参数,得出转角塔的主要振动形式为扭转振动及纵横向的耦合振动。由于转角塔横担上下结构刚度差别较大,地线支架部分鞭梢效应明显。     

地铁车辆段试车线诱发上盖住宅振动的实测研究

为了研究地铁车辆段试车线列车运行诱发上盖住宅的竖向和横向振动特点及传播规律,针对国内某地铁车辆段试车线上盖住宅进行了现场实测,获得了列车以不同车速运行时上盖住宅各层的竖向和横向振动实测数据,并分析了楼板振动在时域和频域内的振动特点及衰减规律,探讨了不同车速对上盖住宅楼板振动的影响规律.结果 表明:当地铁车辆段试车线列车正常运行时,上盖住宅竖向振动明显大于横向振动,在上盖住宅5层出现最大振动响应,其竖向和横向分频振动加速度级峰值分别为75.71dB和56.04dB,对应频率均为40Hz;车致振动沿上盖住宅向上传播时,各楼层的竖向和横向振动随层高增大呈放大趋势,但在靠近顶层位置出现振动衰减,且竖向振动在低层的放大效应更明显;列车速度对上盖住宅的振动响应有较大影响,振动响应总体随列车速度增大呈放大趋势,但并非车速越大振动响应越大,建筑物各层楼板振动响应取决于不同车速下振动波的振源荷载特性和建筑物楼板本身的动力特性.     

小型挖掘机驾驶室悬置系统动力学分析与振动控制

针对小型挖掘机行驶工况下驾驶室振动剧烈问题,建立了驾驶室悬置系统的动力学模型,获得了前6阶刚体模态及能量解耦率。通过多刚体动力学分析,仿真结果与理论计算相吻合;开发了减震器的优化设计程序,以第6阶模态频率及解耦率为优化目标,对减震器的动刚度进行了优化与改进,并对比了减震器改进前后悬置系统的振动特性;第6阶模态频率由21.13Hz提高为27.93Hz,振动加速度RMS值由0.497g降低为0.19g,降幅达61.7%,验证了建模与优化方法的正确性。     

后加钢支撑加固铁路既有简支桥梁共振响应分析

为了评价桥梁采用后加钢支撑加固后的效果,本文介绍了车桥发生共振的原理,解释了桥梁消振现象的原因;通过有限元分析软件ANSYS及多体动力学软件Universal Mechanism(UM)对桥梁加固前后共振响应进行了分析,计算了桥梁加固前后发生共振时的临界速度,并与理论结果进行了对比。研究结果表明：通过车桥耦合共振分析验证了桥梁竖向共振以及消振时列车临界速度的理论解,而由于引起横向振动的蛇行运动的复杂性,难以求出准确的理论解,但通过车桥耦合分析得到的横向共振的速度在理论的合理范围内;后加钢支撑加固方法只对桥梁横向动力特性有影响,对桥梁的竖向动力特性没有明显影响,也不会改变桥梁的竖向共振特性;列车运行速度较高,列车荷载频率会接近于桥梁的一阶扭转以及二阶横向自振频率而引起桥梁的横向共振,桥梁加固时也应加强桥梁的抗扭刚度;桥梁发生竖向共振时主要是由于列车的竖向加载频率接近或等于其第一阶竖向自振频率;该加固方法成功避免了列车引起的横向共振,可供既有铁路桥梁加固时参考。     

某钢管混凝土拱桥自振特性分析

采用有限元软件ANSYS,对一座下承式钢管混凝土桥的自振特性进行了分析。结果表明:该下承式钢管混凝土拱桥主要为桥面及拱肋横向振动、整体竖向振动和扭转振动三种振动形式,且振型越往后越复杂;该桥梁的桥面、拱肋的横向振动以及整体竖向振动、扭转振动,其相邻模态频率几乎接近,与其它该类桥梁大为不相同。另外,通过各种设计参数的改变,对自振特性进行分析,结果发现,考虑自重及改变混凝土弹性模量对结构自振频率影响不大;减少横撑则影响高阶模态振型;矢跨比对其自振频率的影响不大,但对振型的影响却不尽相同。     

单向张拉膜结构气弹模型试验研究

在均匀流场中进行开敞式单向张拉膜结构气弹模型风洞试验,研究膜结构的流固耦合机理。研究表明：膜的气弹失稳主要由涡激共振引起,膜结构在风荷载作用下变形到平衡位置并围绕该平衡位置进行振动,特定风速下,流体流经平衡位置会产生旋涡。低风速下,膜以一阶模态为主振动,流场中没有任何旋涡;超过一定风速后,振动中出现了某高阶模态的响应,流场中也出现了与该阶模态主频接近的旋涡;随着风速的增大,旋涡的主频与该阶模态频率的差别越来越小进而变化到相等,后又变化到差别越来越大,导致该阶模态的共振响应越来越弱直至消失;随着风速的继续增大,旋涡的频率会与膜的其他阶模态基频接近,导致结构发生其他阶模态的涡激共振。这种涡激共振是一种周期性振荡式失稳,结构的无量纲第一临界风速约为0.84,第二临界风速约为2.27。     

钢管混凝土翼缘组合梁振动特性

为研究大跨高架桥梁中钢管混凝土上翼缘钢混组合梁(以下简称钢管混凝土翼缘组合梁)的动力特性,采用有限元ABAQUS软件,建立钢管混凝土翼缘组合梁与等效截面工字钢梁的有限元模型,通过数值模拟,得出模型的振动频率,进行对比分析,依据《公路桥涵设计通用规范》中简支梁基频计算公式中对组合梁自振频率的计算,对比解析解与有限元模拟值,并分析不同构造形式对钢管混凝土翼缘组合梁振动特性的影响,得出如下结论:(1)钢管混凝土翼缘组合梁与等效工字形钢梁的横向一阶自振频率相差较小,管翼缘组合梁扭转一阶自振频率为等效工字钢相应自振频率的2.08倍,钢管混凝土翼缘组合梁因钢管混凝土翼缘降低了腹板的高度,提高了组合梁的抗扭性能;(2)钢管混凝土翼缘组合梁竖向自振频率规范公式计算值与有限元计算值差别较大,规范基频的估算公式不适用于组合梁竖向基频的计算;(3)增加下翼缘宽度,对提高钢管混凝土翼缘组合梁的横向刚度较明显,竖向和扭转刚度影响较小。     

基于频率的钢构件失稳监测研究

文章研究钢构件在失稳过程中一阶频率的变化特征,以钢构件的振动频率值作为监控参数,将理论推导和数值模拟相结合,分析研究钢构件在失稳过程中轴向荷载同一阶振动频率的关系,为基于频率监测钢构件失稳奠定基础。     

单人姿态、体重对人-结构耦合系统竖向动力特性影响试验研究

人与结构之间的相互作用被称为人-结构系统的耦合作用。利用自制钢结构简支桥模型,测试了单人站姿、坐姿、蹲姿3种不同姿态下人-结构耦合系统的竖向动力特性,并分析了被测者姿态、体重对人-结构耦合系统竖向动力特性影响规律。分析表明,单人站姿、坐姿会明显降低结构第一阶竖向振动频率,单人蹲姿则会提高结构第一阶竖向振动频率。单人站姿、坐姿、蹲姿3种人体姿态均能提高结构第一阶竖向模态阻尼比,其中站姿提升最大、坐姿其次、蹲姿最小。对于同一结构模型,被测者体重与结构第一阶竖向振动频率、结构第一阶模态阻尼比均呈显著的负相关性,即体重越大,其峰值越小。     

Kiewitt型弦支穹顶结构自振特性研究

弦支穹顶结构的自振特性是其本身固有的重要力学性能.运用有限元方法,基于ADINA软件建立了大跨度Kiewitt型弦支穹顶结构非线性动力特性分析的有限元模型.首先对35.4m跨度的K6型弦支穹顶结构进行了自振性能分析,得出结构前15阶自振频率及振型,由于弦支穹顶结构的对称性,其前15阶自振频率数值密集且变化均匀,说明结构的刚度分布均匀合理;前两阶振型水平与竖向振动同时存在,后几阶以竖向振动为主.着重针对环索预应力、撑杆长度、杆件截面、矢跨比四个因素对自振频率的影响进行了分析,拉索预应力及杆件截面对自振频率的影响非常小,矢跨比是影响自振性能最敏感的因素.     

组合空腹板架结构自振特性研究

自振频率及对应的振型是结构的固有特性,也是承受动力荷载结构设计的重要参数。本文综合考虑钢—混凝土组合空腹板架结构的跨度、网格尺寸、构件尺寸等因素的影响,采用正交表L18(37),完成了在周边简支、周边固支、多点支承三类边界条件下的结构自振理论分析研究,得到了结构频率的变化规律及对应的振型分布规律。研究表明,影响结构自振特性的主要因素依次是跨度、剪力键高度和网格尺寸;在其他条件不变的情况下,周边固支比周边简支边界情况,结构基本频率平均提高80%,通过在跨中设置点支撑变为多跨结构,其自振频率大幅提高,接近于单跨对应的简支结构;结构自由振动以竖向振动形态为主,而当阶次较高(≥500)时,可能出现水平振动形态。另外,振型频率密集,变化集中在前9个振型,随振型阶次增加,频率增幅变小。     

某大跨人行桥舒适度评估及振动控制

某人行桥采用大跨轻柔结构,通过现场测试和数值分析发现该人行桥竖向1阶振动频率与人行频率接近,且振动响应不满足人致振动舒适度的设计要求,故采用MTMD减振系统对其进行振动控制。实测结果表明该桥在附加MTMD减振系统后,竖向振动得到有效控制,在人行频率接近人行桥频率时减振率达到70%~90%。舒适度能够满足设计要求。     

车辐式索桁架模态分析与试验研究

通过对跨度为60m的圆形车辐式索桁架屋盖按照1:10缩尺模型进行模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个参数变化对结构自振特性的影响,对比分析了前4阶振型的试验结果与理论计算结果。结果发现:结构第1、2阶振型为反对称上下振动,第3阶为内环扭转振动,第4阶为内环相对扭转振动;试验和理论结果误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前4阶振型的频率均在10Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。