结构的脉动风荷载模拟方法探讨

文章首先介绍了风荷载的基本特性,给出了人工生成随机序列的风荷载模拟方法,并讨论了它的优缺点,提出了风荷载模拟中有待解决的问题。     

脉动风荷载时程数值模拟研究

在工程结构日趋大型化、复杂化、超高超限化的今天,建筑结构风振响应的研究受到学术界、工程界的关注和重视,数值模拟方法生成脉动风时程对于掌握结构风振特性、减少风致灾害有很好的帮助作用。介绍了近地表层风场的基本特性,阐述了实际工程应用过程中的线性滤波法和谐波叠加法模拟脉动风时程的原理,重点对谐波叠加法模拟脉动风速时程的数学形成过程进行了研究。     

结合工程实例的扣塔脉动风荷载模拟及风振响应分析

四川合江一桥的拱肋吊装采用扣塔斜拉扣挂施工,扣塔高144.91m,风荷载是结构的重要控制荷载。采用谐波叠加法模拟作用于扣塔上的脉动风速、脉动风压、脉动风荷载时程曲线。把扣塔简化为二维串联多自由度动力学模型。采用ANSYS瞬态动力学分析模块,计算扣塔风振响应,为风振控制提供依据。     

高层建筑风荷载模拟研究

根据高层建筑的特点,提出了一种有效而实用的顺风向风荷载模拟方法,采用随高度变化的风速谱,考虑风荷载的空间相关性,利用自回归模型模拟高层建筑的脉动风荷载。     

电视塔脉动风荷载模拟研究

在高耸结构工程设计中,通常将风分为平均风和脉动风加以分析,脉动风为平稳随机过程,随着计算技术的不断发展,基于随机过程的脉动风荷载愈来愈受到人们的重视。笔者利用时间序列中的自回归模型AR来求取脉动风的随机过程,找出了适合某电视塔的自回归模型的阶数。     

工程中随机过程的数值模拟方法及其评述

随着计算技术的发展,求解随机振动问题的数值模拟法愈来愈受到重视。数值模拟法的有效性很大程度上取决于模拟随机过程或随机场的便利与否及精度。本文作者回顾了随机过程数值模拟方法的近期进展,并着重介绍和评述了频域的谐波叠加法和时域的线性滤波器法,希望能对随机模拟研究起到抛砖引玉的作用。     

大跨度桥梁风荷载模拟及程序编制

提出了一种有效而实用的风荷载模拟方法.利用工程实际中普遍采用的风速谱,采用多维自回归模型AR,并应用BIC法则确定多维自回归模型的阶数,使模型与功率谱的拟合更具相合性.用VB语言模拟了一座跨度为1000m的悬索桥的主梁随机风场,验证了该方法的有效性.     

高耸钢塔结构风振响应分析

本文首先介绍了风荷载模拟基本理论,并按Davenport风速谱理论,借助数值分析软件MATLAB编制谐波叠加法程序,模拟了场地上不同高度处具有空间相关性的钢塔结构的脉动风荷载时程曲线。在模型降阶的基础上,将模拟得到的风荷载时程加到模型上,利用Newmark-β方法进行风振响应时域计算,通过SAP2000有限元软件模拟计算得到结构的风振响应。     

大跨度结构在风荷载下的动力响应

风荷载是大跨度结构设计中的主要控制荷载之一。通过对大跨度车站屋盖进行有限元建模,基于自回归法,编制MATLAB计算程序,模拟车站屋盖典型节点风速时程曲线,将模拟风速时程转化为风荷载时程,采用瞬态分析法得出屋盖的动力响应,以供类似工程参考借鉴。     

锥筒型塔架风振响应分析及风振系数研究

为研究塔架在动态风作用下的风振响应及风振系数,采用谐波叠加法模拟得出脉动风荷载,将风荷载导入有限元软件,进行风电塔架的风振响应分析。通过风电塔架在稳态风荷载和基于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》计算的静风荷载作用下的静力分析,进一步对比风电塔架在动力风荷载与静力风荷载下的作用效应。结果表明:脉动风荷载对风力发电塔架的影响显著,在塔架设计中应该引起足够重视。在塔架44m以下所求荷载风振系数大于基于规范计算的风振系数,说明规范计算值偏小,应引起重视。     

大跨悬挑屋盖风压数值模拟及减风措施

运用计算流体动力学(CFD)方法进行了屋盖表面风荷载数值模拟,并与风洞试验结果进行了对比。在此基础上对加设女儿墙后的屋盖进行了CFD建模与计算,结果显示加设女儿墙可有效降低屋盖悬挑部分的最大风压和弯矩,并使屋盖上表面风压均匀化,可改善屋盖结构的受力状态。     

高耸结构广义人造脉动风时程模拟研究

高耸结构的风振响应要考虑非线性就必须在时域内进行,这就要发展顺风向脉动风的模拟方法。本文在了解风的基本特性基础上,利用互谱密度矩阵分解,并考虑了随高度变化的风谱,为提高计算机效率和计算精度,引入了快速FFT变换技术,数值算例表明该方法切实有效可行。     

桩托换结构截桩试验研究及数值模拟

为了揭示托换结构截桩过程中荷载转移对结构变形规律的影响,本文开展了两种不同截桩工况下托换梁的截桩试验研究,获取了截桩过程中托换梁梁底的变形曲线,并在试验基础上开展了托换梁数值模拟分析。研究结果表明:在单桩所受荷载为1000k N的范围内,托换梁在截桩全过程中都处于弹性阶段,梁体未出现裂缝;先截除短轴桩,后截除长轴桩对托换梁的变形影响更小。     

高耸电视塔脉动风荷载仿真及结构风振响应分析

对合肥电视塔脉动风荷载的仿真及其结构风振响应进行了分析。首先建立了脉动风荷载的功率谱密度函数矩阵。采用频谱表示法 ,仿真得到了作用在合肥电视塔上的与塔高竖向相关的 19条脉动风荷载时程样本。在此基础上 ,采用时程分析方法计算了合肥电视塔的风振动力响应     

大跨度悬索桥脉动风场的数值模拟

针对大跨度悬索桥的结构形式及振动形态的特点,结合自然风的相关特性,将实际的互相关三维脉动风速场简化为多个线状的不相关的一维脉动风速场。基于谱解法,采用互谱密度矩阵Cholesky分解的显示表达,采用Matlab编程模拟了一大跨悬索桥的脉动风场,应用随机信号分析处理技术对模拟样本进行校验,结果表明模拟值和目标值较为吻合,满足工程实际需求。     

建筑物风荷载体型系数的数值模拟

基于数值风洞方法具有成本低、速度快、结果采集更为全面等显著优点,运用 FLUENT 软件,对封闭式双坡屋面房屋的风荷载体型系数进行了数值模拟,并与现行<建筑结构荷载规范>进行对比,为合理使用建筑数值风洞方法提供参考.     

户外独立柱广告牌风荷载的数值模拟研究

采用计算流体力学(CFD)的方法对双面和三面户外独立柱广告牌的风荷载进行了数值模拟研究,得到了广告牌主结构设计所需的最不利风压系数和偏心距,以及广告牌面板设计所需的局部风压系数,研究成果已应用于标准图的设计,也可供此类结构设计时参考。     

不同开挖方式对近距离交叠隧道影响模拟研究

研究不同开挖方式对近距离交叠隧道的地层和围岩的影响,揭示不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变变化规律,为近距离交叠地下工程的变形控制、支护设计和开挖优化设计提供理论依据。通过FLAC3D数值模拟,研究在台阶法、眼镜法、CRD法3种不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变发展规律、交叠区围岩塑性破坏规律,研究结果如下：(1) 不同开挖方式对交叠隧道施工过程中不同位置的影响程度不同,揭示既有隧道衬砌变形机制演变过程和衬砌破坏的危险点;(2) 根据围岩塑性区发展和隧道衬砌变形量,开挖下部新线隧道时CRD法优于眼镜法和台阶法,CRD法开挖下部隧道时对变形控制效果最好;(3) 新建隧道穿越既有隧道时,比较理想的施工方案为台阶法→CRD法→台阶法;(4) 任何开挖施工方法都会使已建隧道衬砌的4个部位(拱顶、拱脚、直墙边及拱底)承受拉应力,且拱脚处的最大、最小主应力最大,最易发生破坏。     

通信角钢塔脉动风荷载模拟及风振响应分析

针对作用于通信角钢塔的风荷载特点,将风荷载中脉动风视为平稳的高斯随机过程.从随机理论出发,考虑空间相关性,采用谐波合成法模拟出脉动风荷载的时程曲线.所采用的人工模拟风速时程曲线可应用于一般高耸结构的脉动风荷载模拟,符合风速随机过程的一般统计特征且具有很好的随机性.最后以通信角钢塔为工程背景,建立有限元模型,采用ANSY...     

建筑物周围风绕流水平运动的数值模拟

在二维直角坐标系下,采用湍流流动的k—ε双方程模型和通用的SIMPLE算法,应用Visual Ba-sic6.0计算机语言,模拟了建筑物周围风绕流水平方向上的运动。数值模拟表明了风遇到建筑物时的绕流情况,研究成果可为城市规划和住宅小区建筑物的优化设计以及分析建筑物周围空气污染物的扩散和累积提供参考和应用基础。