连续梁与行驶车辆耦合振动分析

为了分析公路桥梁与车辆之间的相互作用,提出了四自由度1/2车辆模型相对于不平整桥面耦合振动分析方法.根据GB/T 7031-1986建议的公路路面功率谱密度的拟合表达式,求得了不同等级桥面的不平度值,并作为1/2车辆垂向动力学模型的输入激励,基于数值仿真分析,分别对不同等级桥面的连续梁桥进行了控制截面的挠度动力响应计算,得到了相应挠度冲击系数随桥面等级及车速变化规律.结果表明:桥梁挠度冲击系数随车速增加呈先增大后减小趋势;随着公路桥面等级变差,冲击系数呈非线性增大,桥面等级及车速是影响车辆动力作用的显著因素.     

基于Fourier逆变换法的路面不平度模拟

研究了Fourier逆变换法在路面功率谱已知情况下如何构造路面不平度随机序列的生成算法，为履带式车辆行驶仿真试验提供路面模型．模拟结果表明：利用该方法所得路面不平度，经谱分析得到的路面功率谱与给定的目标功率谱能够较好的符合；用Fourier逆变换法构造路面不平度是可行的．     

简支转连续梁桥车桥振动特性计算分析

桥梁在车辆荷载作用下的振动,实质是桥梁和车辆两个动力系统的耦合振动。对公路上常见的4种跨径简支转连续连续箱梁桥进行车桥耦合振动动力特性的对比分析。同时详细分析桥面铺装、截面尺寸和行驶车速的变化等对该类桥型的车桥振动动力特性的影响,得到影响该类桥车桥耦合振动性能的关键因素,并提出设计建议。     

曲线桥梁车桥耦合振动数值分析方法

为研究曲线桥梁车桥耦合振动响应规律,基于模态综合法原理,建立15自由度五轴重卡车型,以50+100+50 m三跨曲线连续梁桥（R=600 m）为计算示例,建立仿真模型,获取桥梁模态信息,基于轮-桥位移几何和力学耦联关系,提出曲线桥梁车桥耦合数值分析方法,探讨了车速、路面不平度、曲率半径和车辆载重等因素对曲线桥梁动力响应的影响。结果表明：路面不平度和车辆载重是影响曲线桥梁动力响应的主要敏感因素;车速对于曲线桥梁的影响较为复杂,难以发现其规律性;曲率半径变化对桥梁扭转角的影响较大,对桥梁竖向位移影响相对较小,相关研究成果可为此类桥梁的动力安全评估提供理论参考。     

考虑跳车情况下的车-桥耦合振动研究

为研究跳车情况下的车-桥耦合振动,运用结构动力学理论,建立车辆过桥时考虑桥面不平度引起的跳车情况下的车-桥耦合振动计算模型。采用Newmark新型显式积分方法获得车-桥耦合振动响应的数值解。讨论车辆通过不平度较大的桥面而发生跳车现象时,在考虑跳车与不考虑跳车2种情况下车辆对桥梁的冲击作用。分析结果表明:跳车对桥梁的冲击作用显著。尤其当车辆质量较大或以较高速度过桥时,考虑跳车作用下的车-桥耦合振动比不考虑跳车更接近真实工况;车辆通过路面不平度较大的桥梁时,必须考虑跳车现象的发生。     

轨道不平顺引起的车轨桥空间耦合振动分析

轨道不平顺对车轨桥空间耦合振动的影响是一个有待研究的问题。本文建立了车辆一无碴轨道-桥梁系统的空间耦合振动模型,并通过功率谱密度得到轨道不平顺的时域模拟样本,以其为激励源,分析车辆-轨道-桥梁空间耦合振动响应。通过对比,考虑高低不平顺的空间模型与4种几何不平顺的计算结果,由此得到,轨道不平顺的改变主要影响轨上部分的振动,对轨下部分以及桥梁结构影响不大。     

车桥耦合系统桥面破损动力效应分析

借鉴了路面平整度的概率模型,提出了桥面破损激励下的计算模型,并建立了车桥耦合振动方程。通过对16 m简支梁桥在桥面破损的影响下进行了动力效应计算,分析了桥面破损激励对车桥耦合系统的影响,讨论了公路桥梁结构的动力效应随车辆行驶速度、桥面破损位置的变化而呈现的变化规律。     

万州长江大桥车桥耦合振动的研究

结合万州长江大桥铁路桥梁的特点．分别建立了车辆的三维离散自由度模型和桥梁的模态模型．通过轮轨作用关系建立了车桥耦合振动的动力模型．并对万州长江大桥的车桥耦合振动进行了研究．分析表明：主梁较柔的大跨度钢桁架桥梁，车辆高速行驶对其动力响应特别是横向动力响应影响显著．     

桥面局部凹陷时的连续梁车桥耦合振动分析

为研究连续梁桥桥面局部出现凹陷时,车辆与桥梁相互作用对桥梁安全性和车辆舒适性带来的影响,利用ANSYS软件及其APDL语言,编制出基于ANSYS单一环境下的车桥耦合振动分析模块,通过与车辆匀速行驶、考虑路面不平整等工况的车桥耦合振动参考文献对比验证该模块的正确性,并利用该模块的批处理功能,研究当凹陷位置、车辆行驶速度同时变化时,车辆通过3跨连续梁桥时的车桥耦合振动特性,给出桥梁控制截面的挠度冲击系数、弯矩冲击系数等参数的3维变化曲面图,分析了桥面局部凹陷对车辆过桥时的耦合振动影响。研究表明,凹陷的存在特别是存在于跨中时,会明显加剧车桥耦合振动,尤其加剧车辆在低速行驶时的冲击系数,应当引起有关部门注意。     

车辆悬架非线性对不平整桥面桥梁耦合振动的影响

针对悬架车辆与桥梁的非线性耦合作用,提出一种新的四自由度非线性悬架半车模型的振动微分方程;采用基于威尔逊-θ法开发的微分方程求解程序求解车辆振动响应;利用有限元方法,得出了不同桥面不平度桥梁在不同车速作用下的挠度动态响应规律。数值分析表明:车辆悬架系统的特性对桥梁动荷载系数影响较大,在文中设定的非线性悬架参数车辆作用下,考虑车辆的非线性悬架系统使得简支梁的动荷载系数显著减小;连续梁的动荷载系数普遍大于相应车速下线性悬架车辆作用下的动荷载系数,尤其在桥面状况较差且货车通常运行的低速时较明显,非线性悬架系统车辆会加剧连续梁耦合振动。     

横观各向同性土——半封闭隧道衬砌相互作用分析

土体在沉积过程中存在各向异性,将土体视为各向异性体更为合理。考虑土体和衬砌的相互作用,基于饱和多孔介质理论和弹性理论,在频率域内研究了简谐荷载作用下横观各向同性土———半封闭圆形隧道衬砌简谐耦合振动。通过衬砌内边界应力连续以及土体和衬砌界面处应力和位移协调,得到了饱和横观各向同性土和衬砌的位移、应力和孔压解析表达式。利用衬砌中流体速度和土体中流体速度相等,建立了隧道部分透水边界条件,得到了待定系数的具体表达式。数值算例分析了土体和衬砌物性和几何参数的影响,表明:横观各向同性面内的弹性模量对系统动力响应影响较大,而垂直于各向同性面内的弹性模量对系统动力响应影响较小。另外,相对渗透系数和衬砌厚度对响应幅值有很大影响,而衬砌泊松比对响应幅值影响较小。     

基于位移的适应谱Pushover方法及其应用

文章基于非弹性位移反应谱来定义结构的位移模式,通过对一个6层框架结构的动力特性进行分析,提出了基于位移的适应谱Pushover方法(DASPA法)。利用DASPA法和传统的Pushover方法分别对一高架梁式桥进行静力弹塑性分析,并将计算结果与非线性时程分析的结果进行对比。结果表明,由于DASPA法考虑了高阶振型的影响以及结构屈服后振动特性的改变,其计算结果比传统的Pushover方法更加准确合理。同时,由于DASPA法直接基于位移来控制结构在地震中的行为,因此概念清晰,计算过程简单,更适用于工程实际。     

建筑声学共振效应的理论分析

针对建筑声学中共振效应现象,考虑了声音振动的非谐性所引起的振动能级之间的共振相互作用,利用定态微扰论,从理论上系统地分析了两态和三态之间的共振相互作用对能级能量、态函数和谱线强度的影响。在三阶非谐性近似下,得到了计及共振相互作用在内的能级能量、态函数和谱线强度的数学解析表达式。     

轻钢结构柱爆炸荷载应变率效应影响因素分析

以中国现行轻钢结构设计手册为基础,选取其中一个型号的轻型钢结构柱为研究对象,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立爆炸荷载作用下的有限元数值分析模型,并进行应变率响应数值模拟分析。文章分析了不同工况对轻钢结构柱应变率响应的影响,结果表明,影响轻钢结构柱应变率的主要因素是比例距离和失效应变,而柱高、支座形式等因素对应变率的影响不明显;在设计计算中,将爆炸荷载产生的应变率考虑为常数,将动力强化系数考虑到材料性能中,再将动力反应分析的准静态方法是可行的。文章的研究成果可以为结构的优化设计、防护措施提供重要理论依据。     

多遇地震下空间结构的扭转效应分析

以混凝土框架支承的空间结构为研究对象,系统地研究了该类组合结构在多遇地震一致激励下的扭转耦联效应问题。针对空间结构的扭转形式及特点,以反应谱法和位能加权平均法为基础,提出了解决此类问题的力学分析模型—柔度层模型和计算方法,并通过案例分析,验证了该方法的正确性和可行性。结果表明:下部结构存在或不存在扭转,空间结构的平移位移的变化趋势基本相同,但是下部结构体系的扭转会对空间结构水平侧向位移产生了较大影响,大约提高10%左右。目前,国内外对空间结构的扭转现象分析较少,很多相关的问题有待深入研究。     

海上风机—基础水平振动的多自由度分析

为了对风机进行抗震设计,进行了风机塔和基础的动力分析。首先对近海风力发电机的塔和泥面线上基础进行了多自由度动力系统的自由振动分析,得到了自振频率和对应的振型。然后进行了近海风力机塔和泥面线上基础这一多自由度结构在地震作用下的动力分析,得到了结构物的位移反应。结果发现:对于多自由度结构的强迫振动,外荷载的频率与结构的任何一个自振频率相同时,位移幅值会无限大,即出现共振现象。当外荷载的频率与结构的自振频率接近时,结构物的位移反应也会很大。减震可通过调整结构的构造或者设置阻尼器。     

无粘结预应力筋与简支梁耦合振动的特性

为了研究无粘结预应力梁振动特性,基于预应力筋和梁的分离式模型及其耦合振动特性,建立了预应力筋随梁耦合振动的张拉力变化时程方程和耦合振动特征方程。通过6根无粘结预应力钢筋混凝土梁电磁激振器扫频试验,测试了不同预应力条件下梁的基频。理论和试验的研究结果表明无粘结预应力对等值杆梁结构自振频率没有直接影响,但其布筋形态和预应力筋抗拉刚度影响梁自振特征值。     

K型圆管相贯节点的滞回性能分析及试验

节点作为空间结构最重要的组成部分,其在反复荷载作用下的荷载—变形曲线(滞回曲线)是对其延性、耗能能力、强度、刚度等力学性能的综合反映。对K型搭接相贯节点内隐藏焊缝焊与不焊两种模型在弦杆轴向往复荷载作用下进行试验研究和有限元模拟计算,对比分析得到节点试件的破坏模式和滞回曲线,同时有限元模拟分析所得结果和试验所得结果较为吻合。结果表明:隐藏焊缝焊接节点破坏时是局部的,最终是搭接管在焊缝处被拉断;不焊节点的破坏模式是焊缝整体破坏,隐藏焊缝不焊对节点承载力的影响不能忽视。通过有限元模拟分析来代替相贯节点滞回性能试验是可行的。     

钢筋混凝土框架结构连续倒塌的竖向非线性动力分析

结构的连续倒塌分析(PCA)是结构抗连续倒塌能力定量评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前国内外土木工程界的热点研究领域。本文基于备用荷载路径原理,采用考虑构件失效时长的竖向非线性动力分析方法,对钢筋混凝土平面框架结构进行了竖向连续倒塌分析,根据损伤结构的反应判断剩余结构能否抵抗连续倒塌,分析中考虑了将同一轴线不同楼层的框架柱逐根移除和将同一轴线所有楼层的框架柱同时移除这两种情况对结构倒塌失效模式的影响,探讨了失效时长对结构动力响应的影响,发现构件失效时长对剩余结构的响应有重大影响。研究表明,竖向非线性动力分析方法是结构抗连续倒塌设计与抗连续倒塌能力分析的一种有效方法。     

不同配筋率钢筋混凝土柱应变率效应

混凝土是一种率敏感性材料,正确把握应变率效应对钢筋混凝土构件在强震等动力荷载下力学性能的影响,对结构抗震和抗风设计至关重要。采用CEB规范建议的考虑混凝土应变率效应的动力本构关系,运用纤维模型对钢筋混凝土柱在不同加载速率下的动力性能进行了数值模拟。对4个钢筋混凝土柱构件的快速加载试验的试验结果与模拟结果进行比较,结果表明所建立的纤维单元模型能够较好预测混凝土柱恢复力特性,验证了基于动力本构的纤维单元模型的有效性。基于此模型,研究了不同纵向配筋率和体积配箍率对钢筋混凝土柱动力性能的影响,结果表明纵向配筋率和体积配箍率对动力性能的影响呈现出不同的特征。