离岸深水全直桩码头的地震损伤分析

全直桩码头作为离岸深水海域广泛应用的一种高桩码头结构形式,其抗震性能和地震损伤破坏机理尚未被掌握。采用集中参数模型和附加质量法分别考虑桩-土相互作用和地震动水压力作用,应用纤维单元模型进行全直桩码头结构的地震损伤分析,并定义了基桩构件损伤准则和结构整体损伤准则。对一榀全直桩码头进行了强震作用下的损伤分析,结果表明全直桩码头结构在不同土层间和土与水间的交界处以及基桩顶部位置的基桩损伤较大,达到严重损伤程度;随着土层剪切波速的减小,结构的地震损伤指数明显增大,并且改变土层剪切波速会明显影响基桩的损伤分布模式;当剪切波速为100 m/s时,水深变化对码头地震损伤影响基本可以忽略;当剪切波速为400 m/s时,随着水深增加,结构地震损伤指数明显增大。     

流冰对码头排桩撞击力的物理模拟试验研究

由于渤海近岸流冰的运动速度和尺寸较小,具有的动能也较小,所以其对结构物的作用形式主要是撞击,而不是挤压。为了得到合理的近岸码头排桩设计冰力,利用实验室模拟水流带动一定质量的模型冰块以一定速度撞击码头排桩模型,获得作用于一榀码头排桩上单桩或同时作用于群桩上的试验冰力。系列试验结果表明冰力的上限值随流冰压缩强度和动能增加而增加,并趋向一定值。经过数学统计,得到作用在单桩上冰力上限值同流冰动能和压缩强度之间的试验关系。该关系将流冰的尺寸、厚度、密度、运动速度、压缩强度同单桩上冰力上限值结合起来,作为流冰对单桩设计冰撞击力的基础,具有普适性意义。此外,还结合渤海具体码头工程,用该试验成果评估作用在一榀码头排架单桩上冰力和整体排架结构总冰力。     

基于时域残余力向量特征分解的结构损伤识别方法研究

提出基于时域残余力向量的结构损伤识别方法。从结构振动方程出发,推导强迫振动条件下由结构动力响应求解时域残余力向量的表达式。时域残余力向量包含与损伤过程相关的时间信息,可以用来识别损伤发生的时刻。通过结点时域残余力向量值的变异系数建立损伤位置指标,识别损伤位置。建立结构残余力矩阵特征分解方法,特征分解获得的特征向量在损伤前后不发生改变,而特征值与单元刚度相关。因此,可以从特征值中提取单元刚度参数构建损伤程度参数,直接识别损伤程度。将时域残余力向量方法应用于武汉军山大桥模型的损伤识别,结果表明：提出的方法在单点激励和多点激励下均可高精度地识别出损伤发生的时刻、位置和程度。提出的方法通过对时域残余力向量特征分解提取损伤时刻、位置和程度指标,计算过程直观且精度高,避免了繁琐的时频变换、优化迭代等计算过程。     

水下爆炸冲击下码头结构动力响应的数值模拟

为探究水下爆炸冲击对码头结构的结构损伤,开展爆炸荷载下高桩码头结构的数值模拟分析。基于ALE多物质流固耦合法,建立了码头结构的水下爆炸Lagrange-Euler全耦合模型,基于Cole经验公式,验证了模拟的可靠性,研究了起爆距离、起爆深度以及TNT当量对码头结构动力响应特性的影响规律。结果表明,在水下爆炸冲击荷载作用下,所有桩柱产生不同程度损伤,码头端部的第一根桩柱底部基岩区域以及与横梁相连的基岩区域塑形损伤破坏较为严重;当TNT炸药的起爆距离较小时,桩柱上的反射波要强于水底面的反射波,并会与之相抵消,作用在桩柱上的反射稀疏波会随之削弱;在其他条件相同的情况下,当起爆点到自由水面的距离与起爆点至基础底面距离之差的绝对值越大时,爆炸荷载作用于码头结构上的压力峰值会显著增大。     

基于p-y曲线法的高桩码头全结构段和单排架模型对比研究

以某钢筋混凝土高桩梁板结构为例,基于p-y曲线法,采用ANSYS建立了全结构段和单排架模型。施加相应荷载组合,对两种模型的桩基内力进行了对比。通过调整单排架中船舶撞击力在排架中的分配系数,对比单排架的桩基和横梁内力与全结构段的误差。所得结果说明,规范中规定的横向水平力在排架中的分项系数不适用于三维有限元梁板结构。结论对高桩码头内力计算有参考价值。     

涨潮急流导致码头基桩断桩的原因分析

在水流力作用下,桩身将产生水平变位和弯曲应力.随着水平力或力矩的增加,桩的水平位移和弯矩也相应加大.当桩顶或地面变位过大时,将引起上部结构的破坏,当弯矩过大时,将使柱身断裂.文章主要就分析了涨潮急流导致码头基桩断桩的原因.     

用BP神经网络诊断结构破损

提出了一种基于BP神经网络的结构破损诊断方法,该方法以结构残余力向量作为破损诊断的网络输入。对网络训练样本采用广义空间格点法进行了变换,从而较好地解决了由于系统响应样本在数据空间分布不均对网络收敛速度及网络诊断精度的影响问题。应用实例表明,本文方法能准确诊断结构破损位置与严重程度,是一种有效的结构破损诊断方法。     

基于曲率模态和支持向量机的结构损伤位置两步识别方法

支持向量机是一种基于统计学习理论的机器学习算法,能够较好的解决小样本的学习问题。介绍了支持向量机分类和回归算法,将其应用于梁结构的损伤诊断中。以曲率模态参数作为损伤识别指标,提出了基于支持向量机的结构损伤位置两步识别方法:首先根据支持向量机分类算法的概率估计找到可能的损伤位置,重新构造训练样本;然后利用支持向量机回归算法计算精确的损伤位置。通过对悬臂梁仿真计算进行了验证,结果表明:支持向量机在结构损伤诊断领域中具有较好的应用前景。     

基于ANSYS/LS-DYNA的码头基桩完整性检测的数值模拟和方法研究

以一维应力波理论为基础,运用ANSYS/LS-DYNA显式分析方法,对脉冲荷载作用下的码头基桩完整性检测进行了数值模拟,并对得出的模拟结果进行信号处理,总结得出一种新的码头基桩检测方法。最后将数值模拟曲线与实测曲线进行对比,发现两者取得较好一致,表明数值模拟和检测方法是可靠的,对提高码头桩基检测结果的准确性具有较重要的意义。     

高桩码头整体安全度定量分级方法

高桩码头是我国广泛采用的重要结构形式之一,其构件多、结构复杂,容易出现损伤或破坏,因此其安全性一直受到普遍关注。该文在查阅和整理了国内外关于可靠性评价的一系列标准、规范以及研究人员对结构可靠度安全等级划分等工作成果的基础上,用结构整体极限承载力表征体系的抗力,计算结构的可靠指标;依据关于结构安全分级标准的相关规范,反推得到相应的结构目标可靠指标,从而建立了基于整体可靠指标的高桩码头安全度定量分级方法。此外,按照不同可变荷载组合对该分级标准进行了讨论,并得出了一些基本规律。以某高桩码头为例,采用该文提出的高桩码头整体安全度定量分析与分级方法,对该结构破损后的安全度进行评估,结果与工程实践结论相一致。     

全直桩码头横向水平力分配计算方法探讨

高桩码头桩基的设计需要考虑作用在码头上水平荷载的影响. 该文分析了国内外关于高桩码头水平力分配的计算方法, 针对全直桩码头的特点, 假定码头上部结构为刚体, 码头平台在水平力作用下绕刚度中心转动, 并考虑桩顶纵向变位的影响, 推导得出了全直桩码头水平力分配的计算公式. 结合工程实例, 将该文公式与有限元方法、我国港工规范查表法进行了比较分析. 计算结果表明该文公式与有限元方法所得结果吻合较好, 与规范查表法所得结果最大相差约8%.     

基于离散单元法的刨煤机刨削性能分析及试验研究

为研究刨煤机的刨削性能,以BH38/2×400型刨煤机为研究对象,对其应用煤层煤样性质进行测定,确定出煤壁材料本征参数并构建出煤壁三维黏结接触模型。通过对刨煤机刨削过程进行数值模拟,得到刨削过程中刨头的受力信息、煤炭颗粒运动规律以及刨削后煤壁表面残留状态,分析了不同刨削深度和刨速条件下刨刀受力的变化规律。研究结果表明:刨刀受力的线性累加使得刨头刨削阻力和煤壁挤压力较大,刨头受力接近高斯分布;刨削过程中刨削深度过大会造成能量积聚与释放急剧增加,刨削速度改变对刨刀受力影响较小。通过动力学仿真发现刨刀合金头镶嵌处和刀体背脊处的受力较为恶劣,刨刀前侧合金头位置出现严重的变形;对不同条件下刨煤机刨削过程进行了试验测试,测试得到刨刀三向力与仿真结果最大误差分别为7.21%,7.91%和9.41%,通过追踪刨刀的工作状态,发现刨刀损坏形式与仿真结果一致,验证了离散元数值模拟的准确性;研究结果为刨煤机刨削性能评价及其结构优化提供一种新的方法。     

大变形复合材料薄板多体系统动力学建模

本文对大变形复合材料薄板的多体系统动力学建模方法进行研究。基于Kirchhoff假设,法线与中面保持垂直,从格林应变的表达式出发,建立了面内应变和曲率与绝对位置坐标和斜率的关系,在此基础上推导了广义弹性力阵和弹性力阵对广义坐标的导数阵,用绝对节点坐标方法建立了大变形复合材料薄板多体系统的动力学方程,用广义法和和牛顿迭代法求解微分-代数混合方程。对外载荷作用下的复合材料薄板进行数值仿真,通过与ANSYS的仿真结果进行对比,验证了本文建模方法的准确性和快速收敛性。最后,将建模方法应用于复合材料太阳帆板展开机构的数值仿真,分析了不同铺层情况下驱动力和约束力的振动特性。     

基于分布式应变模态残差统计趋势的大跨斜拉桥损伤识别策略

近几年新兴的分布式测试技术得到了飞速发展,使得基于这类应变测试数据的损伤识别方法的研发显得尤为迫切。本文首先引入了分布式应变模态差损伤指标,并利用此指标对一大跨斜拉桥进行了损伤识别研究,分析了不同的测试环境、随机激励及损伤程度等因素对损伤识别效果的影响。然后对同种健康状态下的结构在不同测试环境条件下进行多次辨识,利用统计趋势分析和概率置信准则,提出了基于准分布式应变模态残差统计趋势的损伤识别策略。数值计算表明：所提策略很好的降低了各种随机干扰的不利影响,对斜拉桥主箱梁上发生损伤的多处单元都能准确识别出来,很好的解决了传统模态法损伤指标对结构早期轻微损伤不敏感的缺陷,避免了损伤淹没和误判现象。     

白噪声激励下的复合材料层合结构损伤检测的内积向量法

利用白噪声激励下结构各测点的动力学响应之间的互相关函数,引入了内积向量（Inner Product Vector,IPV）的概念,提出了应用内积向量进行结构损伤检测的方法,并分析了测试噪声对基于内积向量的损伤检测方法的影响。通过对复合材料层合梁的分层损伤检测仿真算例,验证了该方法检测损伤的有效性以及较高的抗噪能力。     

基于安全因子的大型施工机械结构安全分析

针对大型施工机械的结构特点,人机环境对大型施工机械进行了安全分析,提出了安全因子的概念,构建了安全因子集;从概念、定义和判据三个方面对安全因子进行了论述;采用数值仿真的方法,把模态应变能和动刚度这两个安全因子应用在大型施工机械-架桥机的主梁结构损伤识别中,分析结果表明,与其它方法相比,本文所提的安全因子能够准确、快速的判断结构损伤的存在,并能较好的判断损伤的位置和程度,识别精度更高。     

水下爆炸深度对码头框架结构损伤的影响

为了探究水下爆炸冲击作用下框架码头的结构损伤,确定最不利起爆位置,结合实际工程结构,建立了水下爆炸和两层码头框架结构的全耦合模型,验证了所用全耦合建模方法以及所采用材料模型的正确性和可靠性,分析了冲击波传至码头结构时不同深度下码头结构的破坏模式.结果表明:利用全耦合方法以及选取RHT混凝土材料模型来研究爆炸冲击下结构损...     

水下爆炸深度对码头框架结构损伤的影响

为了探究水下爆炸冲击作用下框架码头的结构损伤,确定最不利起爆位置,结合实际工程结构,建立了水下爆炸和两层码头框架结构的全耦合模型,验证了所用全耦合建模方法以及所采用材料模型的正确性和可靠性,分析了冲击波传至码头结构时不同深度下码头结构的破坏模式。结果表明:利用全耦合方法以及选取RHT混凝土材料模型来研究爆炸冲击下结构损伤破坏是准确的,模拟结果也是可信的。随着爆深的增加,码头结构的损伤破坏由局部损伤变为整体损伤再变为局部损伤。当爆深H=7 m位于码头框架结构一层附近时,结构极易发生因位移过大而导致的整体剪切破坏。