层状场地脉动卓越频率对应的理论计算深度研究*

地脉动观测是一种简便有效的场地土层动力特性测试方法。本文依据场地脉动能量中瑞利波为主的特性,基于层状场地瑞利波弥散特征曲线,研究了不同场地条件下脉动卓越频率对应的瑞利波波长与场地自振频率理论计算深度之间的关系。计算结果表明：场地一定深度范围内土层剪切波速差异特性是其主要影响因素。如果土层波速差别较小或者某一波速占主导地位,则理论计算深度与瑞利波波长比值约为1/4a(a为瑞利波波速与剪切波速之比),与均匀场地结果接近;反之,土层波速差异越大,两者比值与1/4a偏离越远,且1/4a为比值上限。     

基于有载频率的简支梁桥自振频率计算方法

由于车辆的存在,在桥梁的动力试验中,测试到的桥梁频率实际上是以桥梁振动为主要振动形式的车-桥耦合系统的振动频率(工程上称为有载频率),而非桥梁自身的固有频率.基于车-桥系统的耦合振动模型和模态分析技术,提出了多个车辆作用下的桥梁有载频率计算方法.在中小跨径的公路桥梁的动态检测中,往往采用单个车辆对桥梁进行激振.对此推导...     

液化场地桩-土-桥梁结构动力相互作用大型振动台模型试验研究

高桩桥梁受地震影响较大,特别是在可液化场地,以唐山地震中倒塌的胜利桥为原型,进行1∶14.44缩尺模型振动台试验。通过连续的白噪声信号,获得桩自振频率的变化,从而研究可液化场地高桩桥梁的倒塌机制。结果表明,振动台试验可以很好地再现液化宏观现象,随着液化深度的加深,桩自振频率不断减小,从而导致桩顶位移增大,进而可能导致桥梁破坏甚至倒塌。     

基底隔震建筑的剪切梁动力模型

本文提出了基底隔震结构的分布参数剪切梁模型，给出了该模型下的自由频率方程及任意阶振型函数的解析表达式。与现有的一阶刚体模型、二阶质点模型、多质点模型及时程分析法相比较，采用本模型可以更清楚、更全面地反上部结构与基础隔震参数的相互关系，且易于为工程设计人员所接受。     

考虑剪切变形影响的斜梁桥自振频率的解析方法

斜梁桥振动频率没有显式解,给使用《公路桥涵设计通用规范》方法计算冲击系数带来不便。考虑斜梁桥振动时的弯扭耦合效应,分别采用修正的Timoshenko梁理论建立其弯曲振动的动态刚度矩阵,采用Saint-Venant扭转理论建立其自由扭转振动的动态刚度矩阵,结合斜支承边界条件,导出斜支承坐标系下的动态刚度矩阵,提取弯矩-转角的刚度方程,根据其奇异条件建立关于斜梁桥自振频率的超越方程,采用二分法对超越方程进行求解以得到自振频率。该文分析了一座标准A型单跨斜箱梁桥考虑与不考虑剪切变形影响时的前5阶振动频率随斜交角的变化,比较了正交简支初等梁和正交简支深梁、斜支初等梁和斜支深梁的前5阶频率。结果显示：斜梁桥基频随斜交角的增大而增大、第2阶频率随斜交角的增大而减小;斜梁桥振动频率的计算应采用考虑剪切变形影响的深梁理论。     

全预应力梁振动频率的理论分析与试验研究

进行了5根全预应力梁的动力试验,试验结果表明:全预应力梁的固有频率随着预应力的增加而增加,这与经典的轴力作用下各向同性材料梁的理论分析结果完全相反。为此,仍将全预应力梁视为各向同性材料,但对梁的计算刚度进行了修正,将预应力筋对梁的作用视为梁的内力,并按一般简支梁频率公式进行梁的频率计算。计算结果表明:提出的计算公式和方法,在进行梁的一阶频率计算时误差较小,而且能很好地反映出梁的频率随预应力的增加而增加的变化趋势,比已有的计算公式和方法更适用;二阶频率的计算误差稍大,也具有一定的适用性;三阶及以上频率的计算尚存在较大误差,这有待今后进一步的开展研究工作。     

拉索-弹簧系统的振动特性研究

将拉索简化为一根张紧弦,并将辅助索对拉索的刚度贡献简化为一根弹簧所提供的刚度,基于拉索-弹簧系统的动力学方程,采用分离变量法得到了拉索-弹簧系统的特征方程.研究了当弹簧刚度取极限值时特征值(振动频率)的极限解,由此确定了特征值的存在范围.当弹簧靠近锚固端时,由一阶泰勒展开得到了特征值的迭代解和近似解.分析了弹簧刚度和安装位置对拉索振动频率的影响,研究了针对提高低阶模态振动频率时弹簧的优化设置位置.研究结果为进一步研究辅助索减振设计问题提供基础理论依据,对辅助索减振设计也有一定的参考价值.     

基于能量法分析考虑纵向刚度分布的钢-混组合梁自振特性

对于考虑剪力键纵向分布不均匀或梁体变截面的钢-混组合梁,为了分析其自振特性,基于Hamilton原理并利用分区变分法,建立了考虑相对滑移影响的钢-混组合梁运动控制微分方程.给出了简支-简支、固支-自由、固支-简支和固支-固支等四种常见边界条件下自振特性的计算方法.以两孔考虑纵向刚度分布的钢-混组合梁为例,计算了其基频和...     

玻璃微珠/环氧树脂胶结型复合材料的刚架-弹簧-阻尼模型

针对玻璃微珠/环氧树脂构成的胶结型颗粒复合材料提出了刚架-弹簧-阻尼模型。考虑到环氧树脂基体的阻尼特性,通过动态热机械分析,得到常温低频下环氧树脂的损耗因子,并应用于刚架-弹簧-阻尼模型。采用有限单元分析方法进行数值仿真分析,得到了玻璃微珠/环氧树脂胶结型复合材料损耗因子随玻璃微珠粒径增大的变化规律。结果表明:随着玻璃微珠粒径的增大,颗粒复合材料的刚架-弹簧-阻尼模型单元计算的损耗因子会逐渐增大,且切向损耗因子要比轴向的大;对整体材料而言,刚架-弹簧-阻尼有限元模型计算的损耗因子也会逐渐增大,其中,按照平面正四边形网格模型计算得到的损耗因子要大于平面正六边形网格模型,即颗粒复合材料的孔隙率越大,材料的损耗因子越大。仿真分析结果与实际材料的阻尼变化规律相符,这种模型是可靠的。      

社区尺度斜入射波场下场地-建筑群耦合作用模拟方法

场地-城市相互作用(site-city interaction, SCI)效应会显著改变场地地震波场分布及建筑反应,基于SCI效应理论计算研究方法的发展现状,发挥谱元(spectral element, SE)法可快速高效求解三维地震波场传播和多自由度(multi-degree of freedom, MDOF)模型计算量小且可同时模拟大量建筑的优势,同时,结合频率波数域(frequency wave number analysis, FK)方法,以等效地震荷载的方式施加地震波场,建立了FK-SE-MDOF耦合方法,实现了SE-MDOF耦合模型中多种波型(P波、SV波和SH波)的斜入射输入,解决了当前三维SCI效应研究方法中未能同时考虑建筑非线性、频谱特性、地震波波型及入射角度影响的问题。首先对方法原理进行了介绍;然后,通过与振动台试验的对比,验证了方法的正确性;进而,采用该方法建立理想场地-城市建筑群相互作用耦合模型,主要探讨了入射角度和地震波波型对SCI效应的影响,得到了一些有益结论。该方法较为真实地反映SCI效应影响的同时,可反映建筑基础轮廓对地震波场的影响,适用于需考虑建筑轮廓...     

体外预应力混凝土梁自振频率分析

该文进行了3根体外预应力混凝土简支梁的动力试验,试验表明:在张拉阶段,试验梁的自振频率随预加力的增大而提高,这是与传统的线弹性理论分析结论相反的;张拉开裂之后,试验梁的自振频率明显下降。为了和试验结果进行对比,运用相关文献中体外预应力梁的频率计算公式,对试验梁的自振频率进行了计算,计算结果与试验结果在梁频率的变化趋势及数值上均有较大的出入。该文以试验为基础,结合混凝土是一种复合材料的这种特性,提出了新的计算方法。计算表明:该文提供的方法具有较好的适用性,理论分析和试验结果吻合较好。     

体外预应力钢-混凝土组合连续梁自振频率分析

为研究预应力组合连续梁的自振频率,建立双折线型体外预应力钢.混凝土组合两跨连续梁振动特性的分析模型,并在Ayaho Miyamoto的基础上,推导出双折线型体外预应力组合连续梁振动方程.通过对振动方程进行拉普拉斯变换,得到了连续梁在对称振型和反对称振型下的全部频率计算公式,分析了等效轴向力对组合连续梁频率的影响规律.和...     

求解多层地基上变截面基础梁的链杆法

本文在计算多层地基上变截面基础梁时,对梁和地基分别采用解析解,用混合法建立基本方程,给出了多层地基沉陷系数和变截面梁在集中力、集中力偶、均布力和变温荷载作用下梁挠度的解答。由于充分利用了解析解精度高和链杆法未知数少的特点,使得一般工程问题都能在微型计算机上解决。计算结果表明,采用多层地基上变截面基础梁的计算模型比传统的文克勒地基和半无限地基上等截面基础梁的计算模型更为合理。该计算方案还可以推广应用于双铰底板和分缝浇筑底板的计算中去。     

求工程结构最低阶固有频率的一种算法

本文采用子空间迭代法将工程结构高阶动力系统减缩为低阶动力系统,然后用Ｃｏｌｌａｔｚ包含定理的推广求出该结构系统的最低阶固有频率。     

不同边界条件下脱层对层合梁自然频率的影响

本文研究了层合梁的脱层现象对其自振频率的影响。文中详细分析了脱层对层合梁振动频率的敏感性及相互关系,特别对在不同边界条件下,脱层的特征对前8阶自振频率的影响进行了研究。计算与分析结果表明,脱层现象对第1、2阶自振频率具有较大的影响,其影响程度依赖于边界条件。而第3阶以后的频率则对脱层的敏感性较低。本文给出的关于层合梁自振频率变化规律和边界效应关系的结果,将对结构动力设计和无损检测提供理论依据和重要参考。     

结构性土强度准则探讨

基于岩土二元介质模型思想,建议了一个适用于结构性土的强度准则。结构性土的土工特性与重塑土的有很大的区别,强度变化规律方面也不例外。已有的强度准则是建立在重塑土或扰动土的基础上的,它们不能很好的反映结构性土的强度变化规律。在大量的结构性土强度试验资料的基础上,分析了结构性土的强度变化规律和机理,基于考虑结构性岩土材料破损机理的二元介质模型概念,通过引入随应力状态变化的剪切抗力分担率参数,建立了结构性土的强度准则,并对准则中参数的变化对强度规律的影响进行了分析。最后,通过两种结构性土Lacustrine clay和Louis clay的固结不排水强度试验进行了验证,验证表明所建议的准则具有较好的适用性。     

轴向变速运动弯曲梁的固有频率分析

基于动力刚度矩阵法对轴向变速运动弯曲梁的固有频率进行分析,根据Hamilton原理,推导轴向变速运动弯曲梁的时域控制方程和边界条件,通过傅里叶变换得到频域控制方程和边界条件,求解频域控制方程,并结合位移边界条件和载荷边界条件,建立轴向变速运动弯曲梁的动力刚度矩阵模型;引入Hermite形式的形函数,建立了轴向变速运动弯曲梁的有限元模型。算例中,通过对比现有文献中的结果、有限元模型结果和动力刚度矩阵法模型结果,验证了该文所建立的力学模型,动力刚度矩阵法比有限元法具有更高的精度和效率,分析了轴向变速运动弯曲梁固有频率随着弯曲梁轴向运动速度、加速度、轴向受力、边界条件的变化规律。     

基于扰动变量的非饱和原状土本构模型

该文根据复合材料均匀化理论的思想建立了考虑水的滞后性与应力-应变特性相祸合的非饱和原状土本构模型。复合材料均匀化理论的主要思想是将变形的岩土材料视为由相对完整状态土（RISP）和完全调整状态土（FASP）混合而成的复合材料，RISP和FASP的力学性能分别与原状土和重塑土的力学性能相同。另外，在土体的变形过程中，RIS...     

U型波纹管的扭转振动固有频率的计算

采用等效的薄壁圆管模型来分析U型波纹管的扭转振动固有频率,为此要确定U型波纹管的等效半径和扭转刚度.等效半径采用两种计算方法.扭转刚度的计算即采用了钱伟长关于旋转壳的扭转刚度积分公式,也采用了等效的圆管模型方法,由此得到的相应的U型波纹管扭转固有频率的计算方法分别称为积分法和简化法.没有关于波纹管扭转固有频率的实验见诸文献.采用有限元法来验证上述计算方法,取得了很好的一致.积分法更为精确,简化法更适于工程计算.