基于随机步行荷载和烦恼率的楼板振动舒适度评价方法研究

为了克服CCIP-016和SCI P354两个楼板振动舒适度设计指南的动载因子保证率不同而导致的结构反应计算结果不同,提出了基于随机步行荷载和烦恼率的楼板振动舒适度评价方法。考虑步行荷载各参数的随机性,生成随机步行荷载时程,经过大量时程分析得到结构最大均方根加速度反应的累积概率分布,然后结合现行舒适度标准,计算烦恼率期望值,进行舒适度评价。对实际结构的计算结果表明,采用CCIP-016或SCI P354计算得到的最大均方根加速度发生的概率很小,作为结构人致振动反应的代表值进行舒适度评价是不合适的。该方法是基于概率的方法,不用考虑动载因子的保证率,比现行方法采用单一的结构反应值进行舒适度评价更有说服力。     

地铁引起建筑物振动舒适度分析

针对上海地铁附近某拟建建筑的振动舒适度问题,建立结构的有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动在时域内的响应.结合烦恼率模型,给出了基于烦恼率模型的建筑物振动舒适度分析方法,同时将分析结果与使用振动舒适度标准获得的结果进行比较,结合算例分析表明,这两种分析方法给出的分析结论基本一致,而烦恼率方法则具有更为定量化的特点.     

人行激励下梁板结构与人体耦合作用研究

对于重要的梁板结构,应该考虑人行激励下的结构振动以及人体舒适度问题.根据单步落足曲线将人体等效为具有主体部分和耦合质量的时变动力模型,并建立了梁板结构与移动人体相耦合的动力平衡方程及其解析表达式.考虑行走速度和楼板长度等因素,按耦合分析方法对人体与结构的动力响应进行了研究和比较,结果表明人体的自振频率、行走步频和速度是影响结构动力响应和人体的舒适度的重要因素,在梁板结构设计时需要充分考虑上述因素从而有效降低结构振动强度.与等效静力法和不考虑人体耦合作用的动力方法相比,本文提出的动力耦合分析方法更加全面和准确.     

不同行走步速下人行桥振动舒适度定量化评估

定量化评估不同行走步速下人行桥的振动舒适度,评估结果以概率的形式给出。建立了考虑步行参数个体变异性和动载因子群体变异性不同步速的时域随机行人荷载。选取?ivanovi?建议的在行人荷载作用下以第一阶竖向振动为主的人行桥基准模型为研究对象。施加不同步速的时域随机人行荷载到基准模型上,得到不同步速下人行桥的加速度峰值并对结果进行修正,得到修正后特定加速度峰值对应的概率值以及小于或等于某个特定峰值累计概率值。结果表明当步行频率与人行桥的频率一致时,峰值达到极值并随着步行速度增大而线性增大;慢速通过时,振动舒适度程度最高,快速时次之,中速时最低。     

综合交通枢纽的振动特性与舒适度研究

综合交通枢纽车站是一种新型建筑物,由于列车运动对建筑物振动的影响是一个复杂的过程,目前对客运站振动舒适性的分析和评价没有统一的方法和标准,有必要对综合交通枢纽车站的振动特性与舒适度进行研究。首先,汇总相关标准,得到不同国家的振动标准评价量,比较选取适合综合枢纽车站的评价标准,以南昌西站站房结构为例,对其进行模态分析、谐响应分析,提取车站不同结构层关键点的振动响应,研究其位移导纳、速度导纳、加速度导纳随着频率的变化,研究结果表明车站处于上柔下刚的结构体系,纵向刚度小于横向、竖向刚度,实际工程中应注意结构的纵向稳定性问题,在谐响应荷载的作用下,结构整体处于1 Hz~20 Hz的低频振动,不同结构层的响应敏感频率不同,根据其自振频率研究振动舒适度问题,最终综合德国标准与烦恼率模型得到的新的振动限值,为后期综合交通枢纽舒适度评价提供参考。     

大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法

本文对大面积混凝土梁板结构温度应力分析方法进行探讨,从混凝土徐变计算的龄期调整有效模量法(T-B法)出发,通过对比典型框架在混凝土收缩及温度变化作用下的弹性和徐变解析解,提出了框架结构约束系数和徐变应力折减系数的概念及计算方法,结合框架结构空间弹性有限元分析,得到了大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法。与现场长期测试结果的比较表明,该法计算简便,计算结果与测试结果有较好的一致性,可以满足工程设计精度要求。     

任意边界条件下弹性梁耦合振动特性分析EI北大核心CSCD

采用谱几何法建立了任意边界条件下弹性梁横向、纵向和扭转耦合振动分析模型。将弹性梁的横向、纵向和扭转振动位移函数分别描述为一种辅助函数为三角级数的改进傅里叶级数;在弹性梁两端引入边界约束弹簧组,通过改变其刚度值模拟任意边界条件;应用Hamilton原理从能量角度推导整个结构的拉格朗日函数;采用Ritz法对其进行求解。计算了弹性梁模型不同边界下前6阶固有频率,与文献解对比最大误差为0.02%,验证了该方法的正确性和较快的收敛性。该模型统一了弹性梁横向、纵向和扭转振动的位移函数表示形式和模态特性求解方程,通过改变边界约束弹簧刚度系数可以实现对弹性梁耦合振动特性进行调整,为弹性梁动力学性能优化提供了一种参数化的研究方法。     

一类Timoshenko梁振动系统的渐近稳定性与极点配置

利用了算子半群理论、无条件基理论和（Ｄ）类算子理论讨论了一类Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁振动系统,给出了闭环系统渐近稳定与极点配置的条件。     

基于n阶GBT热-机载荷作用下FGM梁的振动特性和稳定性分析

研究了热-机载荷耦合作用下弹性地基FGM梁的振动特性与稳定性。考虑到材料的物性依赖于温度变化且组分沿梁厚按幂律分布。首先,基于一种扩展的n阶广义剪切变形梁理论(n-th GBT),应用Hamilton原理,统一建立了系统自由振动及屈曲问题力学模型的控制方程,采用一种改进型广义微分求积法(MGDQ)获得FGM梁静动态响应的数值解。其次,通过算例验证GBT的有效性并给出阶次n的理想取值,在丰富梁理论的同时,也可验证或改进其他各种剪切变形梁理论。最后,讨论并分析了升温、边界条件、初始轴向机械载荷、梯度指标、地基刚度、跨厚比等诸多参数对FGM梁振动特性和稳定性的影响。     

地下室底板无梁楼盖与普通梁板结构形式的经济性比较

本文主要以一层普通地下室作为假设条件，对地下室底板的结构形式通过计算分析对比，得出该条件下无梁楼盖形式的底板的经济性能优于普通梁板的结构形式，为初步设计阶段的地下室底板结构形式提供了有力的数据依据。     

Vibration assessment of a simply supported footbridge under discrete pedestrian loading

Abstract

This paper presents an analytical approach to analyze the vertical vibration of a simply supported beam subjected to discrete pedestrian loading. Such loading is characterized as each identical footstep load acting at different locations along the beam depending on a step length, which differs from the moving load model used in current guidelines. It allows us to investigate how pacing parameters such as a pacing period, footstep contact duration, and step length affect the beam response induced by a pedestrian who walks or runs. Also, vibration serviceability estimations based on the proposed running and walking load models and the Sétra guideline are compared. It can be concluded that the proposed loading models provide more accurate vibration estimation of a simply supported footbridge under vertical pedestrian loading than other models.     

多点分布载荷下TBM刀盘系统振动响应分析

刀盘系统是全断面隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)装备的核心部件,其工作环境极端恶劣,系统振动剧烈,导致关键构件发生异常失效,影响整机掘进效率。为此,有必要研究TBM刀盘系统的动态特性,分析不同参数对结构振动响应的影响,为系统设计及参数匹配提供理论基础。基于已有的TBM刀盘系统动力学模型,以某供水工程TBM刀盘系统为研究对象,对空间多点分布载荷下刀盘振动响应的参数影响规律进行了分析。研究结果表明,刀盘的分体质量比例控制在13%~14%时,刀盘轴向振动最小;刀盘转速高于2r/min时,其径向及扭转振动波动较明显,且得到了一系列峰值突变的转速点;驱动小齿轮均匀布置时,刀盘径向振动最小,振动幅度比非均匀布置时小近30%。分析结果可为刀盘的结构设计及系统参数匹配提供指导。     

变速多移动质量耦合作用下柔性梁系统振动响应分析

针对多移动质量耦合作用下柔性梁的振动响应进行研究分析。根据柔性梁振动理论,考虑移动质量间相互运动与柔性梁弹性振动之间的耦合作用,建立了多移动质量-柔性梁系统的振动方程。采用时变力学系统数值求解方法,对多移动质量以不同运动形式作用下柔性梁系统的振动响应进行求解分析。计算结果表明：移动质量间相互运动的形式不同,梁的振动效果不同;与单个移动质量叠加作用相比,多移动质量间耦合作用下的梁的振动效果呈现显著的不同。     

现浇楼板对钢筋混凝土框架结构在地震作用下破坏形式的影响

“5.12”汶川地震造成一些钢筋混凝土框架结构损坏甚至倒塌。灾后调查发现,框架结构震害特点之一是柱端而非梁端出现塑性铰的“强梁弱柱”破坏形式,这与结构抗震设计概念中的“强柱弱梁”不符。国内外研究表明现浇楼板增大了梁端抗负弯承载力,但其对整个框架结构屈服机制的影响研究依然不足。针对这种现象,应用有限元软件ABAQUS对汶川地震中都江堰市某典型“强梁弱柱”框架进行三维动力弹塑性时程数值模拟,着重从结构角度上分析了现浇楼板对框架结构抗震性能的影响、探讨了负弯矩作用下梁端有效翼缘的取值。经分析,发现按照目前我国规范设计的框架在遭遇大震时较难实现“强柱弱梁”屈服机制。框架设计时宜在柱端弯矩增大系数不变的情况下,负弯矩作用下梁端有效翼缘范围内的板筋参与梁受弯,建议该范围取6倍板宽;大震下框架弹塑性变形验算宜采用考虑现浇楼板的计算模型。     

单人Bounce荷载下楼盖结构加速度反应谱设计

Bounce指双脚不离地的人体上下往复运动,是一种常见的有节奏人致激励。本文采用先进的无线测力鞋垫技术收集了175条bounce荷载曲线,计算每条荷载曲线的单自由系统加速度反应谱,在此基础上提出了设计反应谱分段表达式,主要分为三段：对应bounce一阶主频范围2~3.5Hz的第一平台段、对应二阶主频范围4~7Hz的第二平台段以及对应高阶频率的下降段,由试验数据分析给出了两个平台段的不同保证率下的代表值以及下降段参数。文中给出了设计反应谱的详细使用步骤,并通过大跨楼盖试验模型验证了方法的准确性。     

Structural collapse analysis of framed structures under impact loads using ASI-Gauss finite element method

The main objective of this study is to devise a technique, which, when implemented into finite-element codes, is efficiently applicable to impact collapse analyses of framed structures. In this study, the formerly developed adaptively shifted integration (ASI) technique for the linear Timoshenko beam element is modified into the ASI-Gauss technique by placing the numerical integration points of the two consecutive elements forming an elastically deformed member in such a way that stresses and strains are evaluated at the Gaussian integration points of the two-element member. On comparison with the ASI technique, the ASI-Gauss technique proves its higher accuracy and efficiency in elastic range. Moreover, instead of applying impact loads in the form of nodal forces, we consider the impact phenomenon by means of contacts between the elements involved and the elemental contact algorithm is verified from the point of conservation of energy. Impact analyses considering member fracture with different sets of parameters are performed using a high-rise framed structure and a small aircraft. From the results obtained, we can observe propagation phenomena of impact loads and shock waves. Also, a proper difference in impact damage is obtained by different sets of parameters. The results also indicate that the mass of the aircraft has a stronger influence on impact damage than its velocity. Moreover, soon after impact, tensile stresses are observed in the columns that were compressed by dead loads before impact.     

浮置板轨道横向振动的谐响应分析

建立浮置板轨道横向运动的数值模型，并考虑钢轨的扭转变形，得到钢轨轨头部以及浮置板在谐振作用下的横向位移响应以及钢轨扣件、钢弹簧的支承力。同时在ANSYS中建立浮置板轨道的有限元模型，与数值模型相对比，得到的结果相吻合。对数值模型在不同激励力和不同的支承条件下进行谐响应分析，得到钢轨和浮置板在0-500Hz频段内的横向运动状态。     

基于反应谱理论的爆破振动破坏评估标准分析

分析了我国在结构物爆破振动破坏评估标准方面使用单参数的局限性,提出了基于反应谱理论综合考虑爆破振动波强度、频率和振动持续时间在结构物破坏中的作用,可为类似爆破振动监测项目借鉴和参考。     

移动质量作用下轴向运动悬臂梁振动特性分析

将弹炮发射系统简化为移动质量作用下的轴向运动悬臂梁系统,推导了轴向运动梁的振动方程,采用修正的Galerkin法离散求解该偏微分方程,得到以模态坐标表示的二阶时变常微分方程组,通过Newmark-β法对方程组进行了求解。计算结果表明,移动质量载荷主要使梁的一阶模态受到激励,移动质量的大小和运动速度对悬臂梁的振动响应影响较大,在移动质量作用下梁的伸缩运动都处于不稳定状态;在移动质量脱离悬臂梁后,梁的轴向收缩运动使得梁的瞬时振动频率不断减小,振动位移逐渐衰减,而振动速度逐渐增大,梁的运动处于不稳定状态,伸展时梁的自由振动规律相反。