一种基于冲击响应的装配式板梁桥铰接缝病害动力评估方法

提出一种基于冲击响应频响函数和模型修正理论的装配式板梁桥铰接缝病害动力评估方法。将铰接缝整体平均刚度作为待识别变量,以特定频率段内的频响函数相关性指数构造目标函数,改进既有的有限元模型修正技术,从而实现对病害铰接缝的定位以及损伤程度的定量识别。数值分析结果表明：利用文中所提方法可实现对全桥多个铰接缝不同程度病害的同步识别,且计算效率高;所提方法抗噪能力较强,可保证收敛到全局最优解;冲击荷载施加位置和测点布置位置对病害识别结果影响较小。对某装配式板梁桥进行现场动力试验,更新改造前后评估结果与桥梁实际状态相符,从而从实际应用角度证明所提方法的可靠性和实用性。     

采用半主动摩擦阻尼器进行建筑结构综合振动控制和健康监测：第二部分——数值分析

在第一部分中提出的模型修正及采用半主动摩擦阻尼器进行建筑结构振动控制和损伤监测的综合程序的基础上，对所提程序的可行性和应用问题进行数值研究。首次在建筑案例中采用模型修正计划确定结构参数。对影响模型修正的噪声测量、不完全测量信息和阻尼器刚度进行评估。通过与具有相同局部反馈控制策略但没有Kalman过滤器以及具有全部反馈控制策略情况的对比，评估了带有Kalman过滤器，由局部反馈策略控制的半主动摩擦阻尼器建筑物地震响应的控制性能。确定适宜修正和振动控制模型的最优阻尼器刚度。最后，对不同损坏程度和有无噪声污染区域提出了两种破坏情形，以确保损伤监测方案的精确性。另外，对所提出的损伤监测方案与传统的敏感性方法进行对比，数值结果证明了综合程序的可行性。     

大地震作用下,下部结构对钢穹顶破坏性能的影响

给出大地震作用下下部结构对钢穹顶破坏性能影响的研究。全方位的动力响应分析法用于研究大地震下带下部结构的钢穹顶的破坏特性和自振特性。带下部结构的钢穹顶的2种典型破坏模式,被证明符合下部结构的刚度要求。建议将失效准则用于评估单层钢穹顶的极限强度。通过分析可知,在大地震作用下,下部结构对钢穹顶的失效特征和极限强度有很大的影响。所以在研究和设计阶段必须考虑下部结构。     

基于模型修正理论和频响函数模式置信准则的简支梁损伤动力评估方法

提出了一种基于频响函数模式置信准则的改进模型修正方法,用以识别各部位的损伤指数,从而对简支梁的损伤进行定量评估。加工制作了4片模型简支钢梁,用切割截面的方式模拟了损伤,进行了动力测试,并利用所提方法进行了损伤识别。简支钢梁数值模拟和模型试验结果表明：利用相邻测点间频响函数模式置信准则指数构造目标函数时,可有效增加识别变量的个数;第1阶频率和第2阶频率之间的区段内频响函数对损伤灵敏度较高,可用SAC指数计算和简支梁损伤识别;所提损伤评估方法对测试系统误差和噪声不敏感,可实现对多个位置损伤的同步定位和定量识别;在传感器数量有限的情况下,采用分步识别法可以实现对损伤位置的逐步接近和损伤程度的精细化识别。     

地铁运营期间产生的振动对文物影响的评估方法研究

本文对地铁穿越文物建筑时,对文物建筑的振动影响评估方法进行了研究分析。根据工程经验,提出了一套具体的评估方法。该评估方法主要依据《古建筑防工业振动技术规范》(GB/T 50452-2008)中的相关公式、评估指标,采用规范中的计算方法初算,再进行数值模拟法分析,结合现场实测和工程类比法对文物的振动情况做出合理预测,得出相对可靠的结果,为评估地铁对文物造成的振动影响具有指导意义。     

地铁车库上盖住宅振动评估研究

文章结合城市轨道交通工程3层框架停车库综合体上盖住宅振动评估项目,采用现场实测和数值计算分析模拟相结合的方法进行上部拟建住宅室内振动评估。首先通过对地铁列车在出库和入库时进行实际振动测量及对车库进行动力特性测量,然后根据实测数据对依据设计图纸建立的车库综合体的三维有限元模型进行验证,将车库实测振动响应作为上盖住宅有限元模型的振动输入,对上盖住宅室内的振动进行计算分析,从而对地铁列车在出入库时的振动引起上盖住宅的室内振动进行评估。     

爆破振动对周边建筑物影响的三维数值分析

由于爆破施工振动对周边建筑物影响引发不少民事纠纷,已成为社会关注焦点,以中山市某工业厂房附近山坡爆破试验场地为例,论述了基于有限差分软件FLAC 3D的爆破振动对周边建筑物影响的数值分析方法,模拟结果表明爆破振动三向速度峰值大小为Z向>X向>Y向,模拟计算结果与监测数据总体一致,采用数值分析方法与采用现场监测方法进行爆破周边建筑物安全界定评判结果一致,研究成果可为今后爆破施工周边建筑物的安全评估提供参考和借鉴。     

基于TDAP软件的既有水管桥抗震性能分析

目前虽然对桥梁的抗震性能分析已经很多,但是对于具有特殊用途桥梁的分析则较少。本文针对某已经建成的一座用于运输水源的桥梁(水管桥)进行抗震性能分析。水管桥的物理性质、荷载情况以及地震影响等方面都与传统桥梁有很大不同。首先建立水管桥的梁单元模型,根据材料以及位置的不同,分别对梁单元设置线性和非线性的本构关系;其次将动水压力转换成附加密度加在相应的单元上,由于水的影响,水管桥顺桥向与横桥向振动时的质量不同,因此对此桥的顺桥与横桥向分别进行模态分析;然后根据模态分析结果确定主振型、频率、瑞利阻尼,并对模型顺桥和横桥向进行时程分析,重点分析桥面的位移以及桥墩的内力。最后根据时程分析结果,对原有水管桥的桥墩进行安全性能检查。本文研究成果为今后此类桥梁的设计及施工提供理论参考。     

动力机器框架基础的振动检测分析与数值验证

辽阳某公司热电厂5#汽轮发电机组在负荷为60%~70%的情况下出现局部剧烈振动导致汽轮机叶片断裂,针对这一振动情况进行现场的振动检测与原因分析,并用有限元方法对该工程振动问题进行了数值模拟分析,对比现场振动检测与数值分析的结果,验证了现场振动检测及其原因分析的正确性。经采取对应措施处理后机组能满负荷正常运行,说明了振动检测分析与数值验证的合理性。     

中小跨径桥梁下部结构安全评估方法分析

桥梁下部结构安全评估在整座桥梁的评估之中占据着及其重要的地位。从下部结构设计、工法、特殊荷载和外界环境等多维度分析了桥梁下部结构产生损伤的原因,参照上部结构评估的相关内容,总结提炼出了中小桥梁下部结构的评估方法。     

Decentralized Parametric Damage Detection Based on Neural Networks

In this paper, based on the concept of decentralized information structures and artificial neural networks, a decentralized parametric identification method for damage detection of structures with multi-degrees-of-freedom (MDOF) is conducted. First, a decentralized approach is presented for damage detection of substructures of an MDOF structure system by using neural networks. The displacement and velocity measurements from a substructure of a healthy structure system and the restoring force corresponding to this substructure are used to train the decentralized detection neural networks for the purpose of identifying the corresponding substructure. By using the trained decentralized detection neural networks, the difference of the interstory restoring force between the damaged substructures and the undamaged substructures can be calculated. An evaluation index, that is, relative root mean square (RRMS) error, is presented to evaluate the condition of each substructure for the purpose of health monitoring. Although neural networks have been widely used for nonparametric identification, in this paper, the decentralized parametric evaluation neural networks for substructures are trained for parametric identification. Based on the trained decentralized parametric evaluation neural networks and the RRMS error of substructures, the structural parameter of stiffness of each subsystem can be forecast with high accuracy. The effectiveness of the decentralized parametric identification is evaluated through numerical simulations. It is shown that the decentralized parametric evaluation method has the potential of being a practical tool for a damage detection methodology applied to structure-unknown smart civil structures.     

采用不同下部结构形式的整体式无缝桥受力特征

建立考虑桥台 土、桩-土相互作用的整体式无缝桥有限元分析模型,并选取下部结构形式、温度作用、台后填土性质以及桥梁跨径为研究参数,对比分析了采用不同下部结构形式的整体式无缝桥受力特征。结果表明:下部结构刚度越大,其对上部结构的约束作用越强,桥梁纵向整体性更明显,但对主梁梁端和桥台的受力越不利;当下部结构刚度较大时,温度对桥梁内力和变形的影响更明显;随着桥梁跨径的增大,整体温度作用的影响逐渐成为温度作用中的主要因素;当下部结构采用矮桥台与桩基础时,台后填土密实度对梁端和桥台弯矩以及主梁轴力的影响不明显;当采用墙式桥台时,随着台后填土密实度的增大,温度作用下主梁轴力会快速增大;随着桥梁跨径的增大,整体式无缝桥的内力不断增大,且当采用刚度较大的下部结构时增大的速率更快;若以桥台在正常使用极限状态下的混凝土裂缝宽度为控制目标,应对整体式无缝桥的最大桥长进行限制,且下部结构刚度越大,最大桥长的限制越严格。     

多跨空心板简支梁桥整体化改造设计

以某多跨空心板简支梁桥工程为例,在病害调查、技术状况评价的基础上,提出了取消全桥伸缩缝和支座的全桥整体化改造方案,包括拆除桥梁上部结构,新设计的上部结构体系仍采用预制空心板,结构体系为先简支后连续结构;对桥台处主梁和连接结构进行改造,取消桥墩和桥台处的伸缩缝,同时取消全桥支座,将上、下部结构通过钢棒连接。最后对该桥整体化改造前后的受力性能进行对比分析。结果表明:这种通过体系转化的主动加固方法可以提高结构的承载力,改善结构的受力状况;将该桥改造成为整体式桥梁可以有效提高其使用性能,免除伸缩装置和支座的养护、维修,提高桥梁的可持续发展能力。     

基于动力时程分析的模型更新混合模拟方法

为降低混合模拟中边界条件及结构简化与数值结构参数误差带来的精度下降问题,提出基于全结构时程分析的模型更新方法,以全结构动力分析模型取代数值子结构模型,将试验子结构作为参数修正的对比目标。建立常见的钢框架与钢筋混凝土框架结构数值模型,筛选出其独立本构参数作为更新对象,以底层柱的弹性反弯点划分子结构,分别进行4种工况混合模拟仿真试验。研究结果表明：与传统混合模拟相比,该方法有效降低了界面弯矩简化与参数误差带来的影响,采用均匀设计的更新方法有效保证参数更新点的代表性,确保多参数更新识别的准确率,有效提升混合模拟精度;同时验证该方法在不同界面弯矩处理下的稳定性与有效性。     

Assessment of existing steel railway bridges

A series of dynamic tests, acceleration measurements, evaluation, finite element model simulations and safety index calculations were performed on existing steel railway bridges giving service on railway network. Dynamic tests were fulfilled by using a special test train on these bridges to obtain the dynamic parameters and these parameters were then used to refine the finite element models of the bridges. Once the models have been updated to represent the actual condition, safety indices were calculated for structural components of the bridges for each proposed loading condition. These safety indices were used to calculate failure probabilities of structural members. As the final step, system reliability of the bridges was evaluated based on proposed system models of the bridges. It is believed that this study will provide a reliable background for proposed heavier axle loads resulting from new freight trains by realizing the current condition of bridge structures.     

现有铁路钢桥的评估

对现有铁路钢桥进行一系列的动力试验、加速度测量、评估、有限元模拟和安全指数计算。采用专门列车进行动力试验,并获取动力参数。这些参数还可用于建立桥梁的有限元模型。如果模型能够反映实际工况,就能用于计算每种工况下桥梁结构的安全指数。这些安全指数可用于计算杆件的破坏可能性,因此可采用本模型评估桥梁的可靠性。通过了解现有桥梁结构的实际工况,本研究可为新的货运列车重级荷载研究提供可靠依据。     

Substructure shake table test for equipment‐adjacent structure–soil interaction based on the branch mode method

A substructure shake table test (SSTT) based on the branch mode method was performed to reveal the mechanism and rules of equipment‐adjacent structure–soil interaction (EASSI) under a seismic effect. EASSI system was divided into three substructures, namely, equipment‐single structure, foundation soil, and adjacent structure. The coupling terms of interaction among the substructures were proposed. The branch mode method was effectively applied to the SSTT by decomposing and transforming the dynamic equation of the entire system and utilizing the coupling terms of interaction for data exchange among substructures. The degree of freedom was reduced for the linear substructures. Experiments indicated that in EASSI, the presence of soil magnified the flexibility and equivalent damping of the entire system. The overall effect was presented as a reduction in the dynamic response of the system. The dynamic feedback of the equipment inhibited the dynamic response of the main structure, which intensified the rate of vibration attenuation of the system. The seismic response analysis was also performed for the system when the mass ratio and frequency ratio between the equipment and the main structure and the position of the equipment in the main structure varied.     

大型复杂结构健康精准体检方法

精确的安全检测与诊断评估是保证结构安全与长寿命服役的基础。为此,提出大型复杂结构的健康精准体检方法。建立了区域子结构与整体结构特征参数的定量关系式,推导区域子结构灵敏度计算方程,提出基于灵敏度分析的复杂结构损伤关键区域确定方法。提出了关键区域内部混凝土探伤的压电智能精准探测方法,通过压电阻抗的统计指标长距离、高精度表征混凝土内部损伤状况;建立关键区域内部钢结构磁电智能精准探伤方法,推导C形开环电流空间域磁场的聚集和调控方程,并在此基础上研发了开环式电磁磁化装置。基于子结构有限元模型修正的损伤识别方法,依据关键区域精准损伤精确诊断评估整体结构安全状态。研究结果表明：该健康体检方法精准探测结构内部微损伤,仅需关键区域损伤即可精确诊断评估结构安全性能,全寿命周期记录并动态评估大型结构各时期安全状况,为大型复杂结构安全诊断评估提供可靠的技术支撑。     

下部支承结构对网壳结构强震响应的影响研究

总结了关于考虑下部支承影响的网壳结构强震失效研究的最新研究成果。介绍了基于响应的荷载域全过程分析方法;通过建立精细化的数值模型,对考虑下部支承结构的单层球面网壳在强震作用下的特征响应进行了分析,得到了考虑下部支承结构的单层球面网壳在强震作用下的失效特征;通过大规模参数分析,详细地阐述了下部支承结构对网壳结构失效极限荷载的影响;提出了对于耦合体系的简化分析方法并初步研究了非线性下部支承结构对网壳结构失效的影响;讨论了下部支承结构非线性对网壳结构响应的影响。研究表明,非线性材料的支承结构也将明显改变耦合体系的响应规律及失效模式。     

建筑结构混合试验平台HyTest开发研究

拟动力试验是一种重要的结构抗震联机试验方法,近年来出现了网络化、有限元化和实时化的趋势,形成了混合试验方法。鉴于混合试验分支多样,涉及数值分析、加载设备与控制等多个学科,为了方便试验的实施与技术的发展,迫切需要使用混合试验平台。为此开发了建筑结构混合试验平台HyTest,能够实现全结构拟动力试验、传统子结构拟动力试验、本地及分布式的基于静力子结构的混合试验和基于动力子结构的P2P混合试验。试验平台采用MTS二次开发编程库VB-COM连接试验控制系统,还可以调用有限元软件OpenSEES和ABAQUS进行数值子结构的分析。为了开展分布式的混合试验,该平台采用Socket通讯机制实现子结构间的数据传输,并采用带中转服务器的通讯模式,解决不同局域网之间的数据传输问题。利用该平台完成了6自由度单层单跨钢框架混合试验,验证了该试验平台的有效性。