基于新的改进Bouc-Wen模型的预制RC桥墩滞回模型研究

Bouc-Wen-Baber-Noori(BWBN)模型是改进的Bouc-Wen模型。BWBN模型可以较好地描述钢筋混凝土结构在强震作用下的捏缩效应,但由于BWBN模型中“捏缩效应”函数复杂且参数较多,其计算效率较低。针对该问题,该文基于近似狄拉克δ函数构建更简单、高效的“捏缩效应”函数,进而提出了新的改进Bouc-Wen(MBW)模型,它可以用更少的参数来实现捏缩效应。基于预制RC桥墩的拟静力试验数据来验证MBW模型的有效性,利用MATLAB遗传算法工具箱对BWBN模型和MBW模型进行参数识别,结果表明,该文提出的MBW模型具有更高的计算精度。

近场地震作用下风力发电塔结构振动台试验研究

为研究近场脉冲型地震和竖向地震分量对风力发电塔结构地震响应的影响,以2MW风力发电塔结构为原型,按缩尺比为1/20进行模拟地震振动台试验。选用脉冲型地震Westmorland记录和Chi-Chi记录以及普通地震Taft记录和El-Centro记录作为输入地震动。对比分析结构的动力特性,脉冲效应对结构地震响应的影响,竖向地震分量对结构的地震响应的影响。试验结果表明:在试验过程中风力发电塔结构一直处于弹性工作状态;脉冲型近场地震动对结构的加速度响应、位移响应和应变响应具有显著的影响;竖向地震动分量对塔顶水平加速度响应和水平位移响应的影响较小,但对结构的竖向加速度和竖向位移有显著的影响。因此为提高风力发电塔结构的抗震能力,在结构设计中应更加考虑近场地震的脉冲效应和竖向地震效应的影响。

广义概率密度演化方程的Chebyshev拟谱法

概率密度演化方法(probability density evolution equation,PDEM)为非线性随机结构的动力响应分析提供了新的途径.通过PDEM获得结构响应概率密度函数(probability density function,PDF)的关键步骤是求解广义概率密度演化方程(generalized probability density evolution equation,GDEE).对于GDEE的求解通常采用有限差分法,然而,由于GDEE是初始条件间断的变系数一阶双曲偏微分方程,通过有限差分法求解GDEE可能会面临网格敏感性问题、数值色散和数值耗散现象.文章从全局逼近的角度出发,基于Chebyshev拟谱法为GDEE构造了全局插值格式,解决了数值色散、数值耗散以及网格敏感性问题.考虑GDEE的系数在每个时间步长均为常数,推导了GDEE在每一个时间步长内时域上的序列矩阵指数解.由于序列矩阵指数解形式上是解析的,从而很好地克服了数值稳定性问题.两个数值算例表明,通过Chebyshev拟谱法结合时域的序列矩阵指数解求解GDEE得到的结果与精确解以及Monte Carlo模拟的结果非常吻合,且数值耗散和数值色散现象几乎可以忽略.此外,拟谱法具有高效的收敛性且序列矩阵指数解不受CFL (Courant-Friedrichs-Lewy)条件的限制,因此该方法具有良好的数值稳定性和计算效率.

考虑土-结相互作用的风力发电塔模型结构振动台试验研究

土-结相互作用(SSI)对结构动力响应会产生显著影响。鉴于此,文章开展考虑SSI的缩尺“风力发电塔-基础-土体”系统整体振动台试验研究,分析风力发电塔模型结构的动力特性,在记录地震动作用下的加速度响应和位移响应,以及SSI对模型结构动力特性的影响。研究表明:SSI对结构的动力特性,特别是结构的自振频率,有显著影响;风力发电塔结构塔筒中部加速度响应最大,而塔筒底部位移角响应最大;模型结构相对于地面的最大位移角在3%~4%,高于一般钢结构设计限值,在风力发电塔结构设计中应予以重视。此外,提出了一类基于Butterworth数字滤波器的两步滤波方法,并对滤波器参数取值进行了研究,结果表明该方法有效解决了加速度积分漂移问题。

螺纹钢法兰连接预制装配桥墩抗震性能研究

为研究在水平荷载作用下螺纹钢法兰连接预制装配桥墩的抗震性能,设计制作一个整体现浇桥墩、两个分别采用承插式和非承插式方案的螺纹钢法兰连接预制桥墩。通过开展拟静力加载试验,对比研究螺纹钢法兰连接预制装配桥墩与整体现浇桥墩的破坏模式、荷载-位移曲线特征。基于试验,建立三个桥墩的有限元数值模型与试验进行对比,两者结果吻合较好。研究结果表明:螺纹钢法兰连接预制装配桥墩的水平承载力均能达到整体现浇桥墩的水平;预制装配桥墩最终在法兰与墩柱交界面上部形成塑性铰,相较于整体现浇桥墩上移一个法兰高度;螺纹钢法兰连接预制装配桥墩的残余位移要比整体现浇桥墩小,具有一定的自复位能力;采用承插式方案的预制装配桥墩耗能能力和位移延性最好,且具有较高的初始刚度,而非承插式连接预制装配桥墩的耗能能力和延性最差,刚度最小;相比较而言,承插式螺纹钢法兰连接预制装配桥墩整体性和抗震性能均优于非承插式螺纹钢法兰连接预制装配桥墩。基于上述结果,可对螺纹钢法兰连接预制装配桥墩的设计和应用提供参考。

近断层地震动作用下风机塔地震反应分析

为了研究近断层地震动速度脉冲及强竖向地震动对风机塔地震响应的影响,以某陆上风电场1.5 MW风机塔为研究对象开展了结构在水平向脉冲型地震动、水平向非脉冲型地震动、水平与竖向地震动组合3种地震输入工况的时程分析。通过3种工况下塔顶位移时程、加速度时程、塔底剪力、弯矩及轴力的对比分析发现:近断层速度脉冲对结构塔顶水平位移、塔顶水平加速度、塔底剪力与弯矩均影响显著;竖向地震动会加大结构的塔顶竖向加速度响应及塔底轴力响应;随着竖向与水平加速度峰值比增大,塔顶竖向加速度响应增大,最大轴力随着峰值比增大而增大,最小轴力随着峰值比增大而减小。此外,增量动力分析表明,采用自接触的有限元模型可以更真实地预测风机塔的失稳破坏机制。

风浪相互作用的Stokes模型

结合非线性Stokes波和平行流线性稳定理论推导出了高阶无粘Orr-Sommerfeld方程及相应的波面压力和能量传递计算公式。针对二阶模型,引入拟非线性能量传递系数以考虑非线性能量,并建立了总能量的统一表达式。采用数值方法求解含有奇点的一阶无粘Orr-Sommerfeld方程,获得了考虑水深影响时的能量传递系数。结果表明,Stokes波各阶分量对应着相同的临界层高度,高阶无粘Orr-Sommerfeld方程可通过坐标变换统一求解。水深变浅将降低小量纲一波速c/U1时的风浪能量传递系数。

疲劳强度-寿命关系的概率密度演化方法

基于疲劳强度随加载循环次数增加不断劣化的物理事实,采用Euler描述推导出疲劳强度与随机参数联合概率密度函数满足的演化方程。采用数值求解方法,给出疲劳强度-寿命概率密度曲面(probability density S-N),并可据此计算给定存活率的p-S-N曲线。基于疲劳试验结果的算例分析表明,疲劳强度-寿命概率密度曲面、MonteCarlo模拟及具有给定分位数参数的S-N关系三者计算的p-S-N曲线吻合良好。疲劳强度-寿命概率密度演化方法可不依赖分布假定给出S-N关系的完备概率描述。

随机地震作用下剪力墙结构振动台试验研究

为了开展随机地震动作用下钢筋混凝土剪力墙结构的地震反应研究,制作了一个1/5缩尺的12层现浇剪力墙振动台试验模型,基于谱表示-随机函数方法生成了适用于7度设防的34条非平稳多遇地震动样本。通过结构动力特性测试分析了模型结构的振型和阻尼比变化,根据振动台试验结果分析了随机地震动作用下结构动力放大系数、楼层剪力及层间侧移角的均值、方差、变异系数和概率密度函数。结果表明,结构随机地震反应表现出明显的离散性,加速度放大系数的离散性随楼层增高而增大,楼层剪力的离散性随楼层增高而减小。实测的随机反应及其概率信息可为剪力墙结构随机响应数值模拟和动力可靠度评估提供验证。

基于并筋-灌浆波纹管连接的预制桥墩-盖梁节点抗震性能研究

为有效解决地铁高架车站中高配筋率桥墩与盖梁的装配连接问题,设计一种基于并筋-灌浆波纹管连接的桥墩-盖梁节点装配方案。按照1∶3的缩尺比,设计制作一个现浇试件和一个预制试件,来验证装配方案的可行性。通过拟静力加载试验,研究现浇试件和预制试件的承载能力、破坏模式和滞回特性。试验结果表明,预制试件的水平承载力与现浇试件的水平承载力基本一致;基于并筋-灌浆波纹管连接的桥墩-盖梁节点装配方案是可靠的;预制试件和现浇试件破坏形态均以弯曲破坏为主,预制试件破坏程度弱于现浇试件;预制试件的耗能能力和延性性能稍差,初始刚度较小。采用ABAQUS调用清华大学开发的PQ-Fiber子程序建立试件的有限元模型,模拟分析试件在往复荷载作用下的抗震性能,数值模拟结果与试验结果吻合较好。

近海风力发电高塔波浪随机动力响应分析

基于拟层流风波生成机制建立的随机Fourier海浪模型,采用概率密度演化理论研究了近海风力发电高塔在随机波浪作用下的动力响应问题,给出了结构响应概率密度函数的时间演化过程、概率密度等值线图及其均值和标准差。其中随机波浪力由线性波浪理论和M orison公式计算。结果表明,概率密度演化方法可以获得结构波浪动力响应的时变概率密度函数和等概率密度响应轨迹。据此计算的均值及标准差与M on te C arlo计算结果吻合较好。

丹参多酚酸盐注射液对急性冠脉综合征介入术后MACE事件发生率及血管内皮功能影响的Meta分析

[目的]系统评价丹参多酚酸盐注射液对急性冠脉综合征(ACS)经皮冠状动脉介入治疗(PCI)术后主要不良心血管事件(MACE)及血管内皮功能的影响。[方法]计算机检索PubMed、The Cochrane Library、Web of Science、中国知网数据库(CNKI)、万方数据库(WanFang Data)和维普资讯中文科技期刊数据库(VIP),搜集丹参多酚酸盐注射液治疗急性冠脉综合征PCI术后的随机对照试验(RCT),检索时限从建库至2022年6月。由2名研究者独立筛选文献、提取资料并评价纳入研究的偏倚风险后,采用RevMan 5.3软件进行Meta分析。[结果]共纳入16个RCT,包括1843例患者,试验组944例,对照组899例。Meta分析结果显示,与常规西药相比,丹参多酚酸盐注射液联合常规西药可降低ACS患者PCI术后MACE发生率[RR=0.35,95%CI(0.24,0.51),P<0.00001];降低内皮素-1(ET-1)[SMD=-1.57,95%CI(-2.10,-1.04),P<0.00001]、丙二醛(MDA)[MD=-1.98,95%CI(-2.09,-1.88),P<0.00001]、高敏C反应蛋白(hs-CRP)[SMD=-1.76,95%CI(-2.19,-1.33),P<0.00001]及C反应蛋白(CRP)[SMD=-1.25,95%CI(-1.64,-0.87),P<0.00001]水平;提高血管内皮一氧化氮(NO)[SMD=1.34,95%CI(0.97,1.72),P<0.00001]、超氧化物歧化酶(SOD)[MD=51.74,95%CI(49.04,54.44),P<0.00001]水平和左室射血分数(LVEF)[MD=7.22,95%CI(6.27,8.16),P<0.00001]。[结论]丹参多酚酸盐注射液联合常规西药可降低急性冠脉综合征PCI术后MACE事件发生率,改善血管内皮功能及LVEF。受纳入研究数量和质量的限制,上述结论尚待更多高质量研究予以验证。

结构流固耦合波浪动力响应的一阶预估校正法

文章基于流固耦合Morison公式和直接积分法,将待求解时刻的结构速度在上步速度处展开为Taylor级数并取至一阶精度,由此可以通过上步速度及加速度预估结构的下一步速度,从而实现对Morison波浪力的校正,避免了时间步长内的反复迭代。以Wilson-θ法为例,给出了多自由度结构在波浪作用下考虑流固耦合时动力响应的积分格式。算例分析表明,与不考虑流固耦合效应的结果相比,预估校正法计算的结构瞬态响应变小,特别是加速度和速度响应的减小更为明显,而稳态响应则逐渐趋于一致。

基于拟层流风波生成机制的海浪谱模型

海浪谱的能量可以视为由具有不同相速度的谐波携带的能量所组成。基于对风波形成、发展过程的认识,认为各组成谐波的能量由谐波自平均风摄取而来,由此根据拟层流模型推导出谐波能量密度的计算公式,建立以等效风速和峰值频率等为基本参数的海浪谱模型——随机Fourier函数模型,并给出了确定谐波频率、波长、相速度、振幅以及等效风速等模型参数的原则和计算方法。在59个实测样本谱基础上,采用随机建模方法确定模型参数的取值及其概率分布。结果表明,海浪谱模型可以很好地预测谱能,所计算的物理谱与实测谱均值吻合良好。

空冷风机桥架疲劳寿命分析

基于现场实测风机桥架振动响应,采用风机调幅扰力模型进行结构动力响应分析。根据不同工况下疲劳危险点的名义应力时程,采用雨流计数法和各工况年运行频次调查结果编制疲劳载荷谱。通过Miner损伤累积准则和p-S-N关系对风机桥架进行疲劳损伤分析,给定疲劳破坏的损伤阈值,所得疲劳寿命满足设计使用年限的要求。采用Goodman、Gerber和Soderberg模型考虑平均应力影响时的疲劳寿命略有降低。

疲劳可靠度分析的概率密度演化方法

基于概率守恒原理,推导出疲劳损伤和随机参数联合概率密度函数服从的演化方程。据此计算的随机疲劳损伤概率密度曲面和累积概率分布函数等值线可以给出疲劳损伤概率结构的演化规律,并用以分析给定损伤阈值的疲劳可靠度。常幅疲劳可靠度的数值解与试验结果吻合良好。给定二级载荷各自的常幅疲劳寿命概率分布参数,根据Miner准则可以较好地预测二级低高加载变幅疲劳可靠度。

随机风荷载作用下超大型冷却塔结构屈曲分析

利用屈曲本征方程的形式解推导出随机屈曲本征值满足的概率密度演化方程。以对数风剖面中的10 m高平均风速和地面粗糙度为随机变量,分析了超大型冷却塔的随机屈曲承载力。进而,计算出其均值及标准差。结果表明,随机屈曲承载力的概率密度函数具有一般形式,不易采用常见的概率分布模型拟合。随机屈曲承载力均值与按照均值参数计算的屈曲承载力接近,但其变异性介于两个随机变量的变异性之间。

随机近场地震作用下风力发电塔结构振动台试验研究

近场脉冲型地震动经常含有较大的加速度峰值及显著的速度脉冲效应,且表现出更明显的不确定性,可能对长周期结构造成严重的破坏。利用近场速度脉冲模型及随机地面运动模型合成了35条基于8度多遇条件下的不同类型随机波样本,按照1/20缩尺比例设计并制作了某2 MW风电塔试验模型,以上述随机地震为试验输入,对模型进行了振动台试验,研究了随机地震作用下风电塔模型结构的响应特性,并对离散性进行了分析。结果表明:模型结构反应表现出显著的离散性,位移反应的变异性沿塔高增加,而剪力反应的变异性随塔高减小;相同幅值脉冲型地震波作用下塔顶加速度、位移及塔底剪力大于无脉冲波,且随着脉冲数量增加,结构反应也呈增大趋势;脉冲型随机波作用下结构加速度响应主要受基本振型控制。

近场地震作用下近海单桩风机动力响应分析

基于FAST v7开发地震分析和土-结相互作用(soil structure interaction, SSI)模块,形成气动-水动-地震-伺服-土结耦合仿真平台FAST-S,并采用Seismic和ABAQUS验证地震分析模块的计算精度和可靠性。通过扩展的FAST-S平台,建立考虑SSI效应的5 MW近海单桩风机模型,分析风、波浪和地震之间的耦合效应以及研究近场地震动速度脉冲对停机和运行状态下风机支撑结构动力响应的影响。结果表明:地震加剧了塔顶振动,风浪荷载对减轻地震诱发的塔顶振动有一定作用;气动载荷、水动载荷和地震载荷之间存在非线性耦合关系,计算时应充分考虑风-浪-地震耦合效应;近场地震速度脉冲会增大停机和运行状态下风机的塔顶位移、塔顶加速度和泥线处弯矩,结构设计时应注意脉冲型地震动对结构产生的不利影响,特别是停机状态下风机的结构安全。

考虑初始倾斜的风机塔近场抗震可靠度分析

为研究初始倾斜对风机塔结构动力可靠度的影响,利用高精度免棱镜全站仪实测某2 MW风力发电塔缩尺模型的初始倾斜缺陷,并通过ABAQUS软件分别建立倾斜以及无倾斜的有限元模型,开展结构在八度多遇近场随机地震动作用下的动力反应分析,随之采用Kriging插值模型结合子集模拟方法,计算两类模型在首次超越破坏准则下的抗震可靠度。研究结果表明:初始倾斜缺陷放大了结构塔顶侧移响应,在均值意义上,初始倾斜缺陷使得该风机塔缩尺模型的塔顶侧移增幅达7.8%;当侧移阈值达到6 mm时,所述两类模型的可靠度均接近于1,当设计阈值超过此数值时,模型初始倾斜带来的不利影响可忽略不计,而当设计阈值不足时,结构安全水准会因初始倾斜的存在而明显降低。因此,在风机塔可靠性设计中,建议对初始倾斜缺陷带来的可靠度下降这一因素加以考虑。