基于健康监测系统的大跨度多荷载悬索桥的疲劳与可靠度评估(英文)

在过去的几十年,世界各地建立了许多大跨度悬索桥。通常这些桥梁需承受多种动力荷载,尤其是一些处于多台风地区的公铁两用桥梁。为了保证这些大跨悬索钢桥在运营期内的安全和正常使用,有必要以一定的时间间隔进行桥梁的疲劳和可靠度评估。有鉴于此,许多大跨悬索桥都安装了健康监测系统,但是如何运用其进行准确的疲劳评估仍然是一个问题。本文通过结合计算机模拟技术和健康监测系统的测量数据,以香港青马大桥为例,分析了在多荷载作用下的大跨度悬索桥的疲劳和可靠度。同时,作为利用结构健康监测技术进行结构健康状态评估的这一重要研究方向的有益实践,该研究发展了一系列方法用于评估桥梁的疲劳,以及通过考虑存在于结构的物理模型和计算机模拟中的不确定性用以评估疲劳的可靠度。

毗邻建筑地震响应LQG控制问题的闭合解

本文把毗邻建筑的地震反应控制作为ＬＱＧ控制问题，并应用虚拟激励法和留数定理推导出问题的闭合解。利用此闭合解研究了加权矩阵Ｑ和Ｒ对建筑阻尼及地震响应的影响。结果表明选用适当的加权矩阵，ＬＱＧ控制可同时有效地减小两栋建筑的地震响应。

随机临界地震响应分析

本文利用传递矩阵法,针对柔性地基基础与多自由度上部结构相互作用体系,导出临界地震激励和系统临界响应的计算公式。编制程序计算了一座80m高的钢筋混凝土烟囱。烟囱的计算分析不仅包括刚性基础与柔性基础对临界地震激励和响应影响的比较,而且结合平稳过滤白噪声随机地动模型,对随机临界地震响应分析法的可行性作出定量评价。

地震作用下智能相邻建筑的主动锚索控制(英文)

研究了应用主动锚索控制装置控制相邻建筑地震响应的有效性。首先，建立了主动锚索相邻建筑系统的运动方程；然后应用广义振型分析方法，寻求了主动锚索联结的相邻建筑的动力特性，特别是振型阻尼比；最后，在频率域内应用广义振型分析与虚拟激励相结合的方法，建立了主动锚索控制装置联结相邻建筑的随机地震响应的分析方法。应用本文建立的公式，我们编制了计算机程序，进行了广泛的参数研究，以评价控制装置的有效性，并确定最优传感器类型及控制装置参数。研究表明，如果应用速度传感器，并能适当地选择主动锚索控制器的参数，则可以显著地提高系统的振型阻尼比，减小两个结构的地震响应。

GPS结构振动监测数据滤波方法及其性能实验研究

使用GPS监测结构振动的目的在于提取振动信号特征,但GPS观测量受多种误差源的影响,因此,选用合理的数据处理方法有效地分离各误差项,对于提高GPS的监测精度具有重要意义。将Vondrak滤波、小波滤波、自适应FIR滤波和卡尔曼滤波等四种方法应用于资料序列中振动信号的分离,通过对模拟振动实验观测资料的分析表明:运用滤波法可提高GPS测量微小动态变形和变频振动信号的检测能力;4种滤波法均能有效地提高GPS监测结构振动的精度,其中,Vondrak滤波和小波滤波的性能相当,且优于自适应FIR和卡尔曼滤波。同时,在对各滤波法参数选择的优缺点进行分析的基础上,提出不同情况下选择滤波器的建议。

带人工雨线的拉索在风激励下的响应

通过在风洞中对一具有可调动力特性、雨线位置和风向角的带人工雨线的拉索模型进行了试验 ,研究了拉索的风雨激振特性· 试验结果和其他研究人员的结果进行了仔细对比 ,得到了一些新的结论 ,澄清了过去的一些模糊认识· 结果表明 ,带人工雨线的水平索在风向为零时的响应可以用DenHartog驰振机制来解释 ,而风向不为零时 。

工程结构粘滞流体阻尼器减振新技术及其应用

介绍了结构控制和消能减振技术的减振机理和减振设计方法 ,对不同结构构造的粘滞流体阻尼器的耗能原理进行了研究 ,研制出了一种性能稳定的双出杆型工程结构减振粘滞流体阻尼器 .研究表明 ,研制的粘滞流体阻尼器是一种无刚度的速度相关型阻尼器 ,阻尼器的阻尼力与活塞的运动速度近似呈线性关系 .对一栋顶部设置有钢塔的高层建筑实施了减振控制 ,计算结果表明 ,流体阻尼器可有效地降低结构在强震和大风下的振动反应 。

ER/MR智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应的半主动控制

本文建立了用ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应半主动控制的设计计算方法。文中，在导出了ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器力学模型的基础上，建立了ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应的基本方程，并根据瞬时最优主动控制的原则，提出了 ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑地震反应半主动控制的基于最优主动控制位移的“开关－耗能”半主动控制策略。应用本文方法对主楼２０层、裙房５层的计算结构受控地震反应的模拟计算结果表明：耦联主楼和裙房的半主动的ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器可有效地抑制带裙房高层建筑结构地震反应的鞭梢效应．并可均匀地减小结构各层的地震反应，是一种简单、方便和有效的智能控制装置。

侧向风作用下车-桥系统的气动特性——基于风洞试验的参数研究

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,基于研制的移动车辆模型风洞试验系统,针对轨道交通车辆和公路交通车辆,分别采用三车模型和单车模型,测试了不同工况下车辆、桥梁的气动力系数,讨论了车速、风向角、车辆在桥上所处轨道位置以及车辆类型等因素对车辆和桥梁气动特性的影响.研究表明,随着车速的增大和合成风向角的减小,车辆阻力系数和升力系数存在增大的趋势,车速对单车模型气动力系数的影响更显著;车辆在桥上所处轨道位置不同对车辆、桥梁气动力系数的影响均较大,桥梁气动力系数对车速和合成风向角不敏感.

Hilbert-Huang变换在密频结构阻尼识别中的应用

Hilbert Huang变换是一种新的数据处理方法,由经验模分解(EmpiricalModeDecomposition)技术及Hilbert变换两部分组成。本文研究此方法对于密频结构阻尼识别的应用。首先对于两自由度系统模型,说明该方法用于阻尼识别的步骤。进而研究存在频率密集现象的高层建筑的阻尼识别问题。上述结果与理论值及由半功率带宽法的识别值进行了比较,对比显示Hilbert Huang方法较传统方法具有良好的识别密频结构阻尼的性能,适用于大型结构的系统识别。

风荷载作用下大跨度悬索桥的动力响应及列车运行安全分析

建立了风一列车．桥梁体系动力分析模型，根据实测空气动力参数和颤振导数模拟产生抖振力和自激力时域随机风荷载作为输入激励，以一座大跨度悬索桥方案为例，分析了风作用下桥梁和车辆的动力响应。结果表明：悬索桥的横向、扭转位移由风力控制，竖向位移主要由列车重力加载引起。风对桥上列车的运行安全有很大影响：在平均风速为30-40m／s的脉动风作用下，车辆的轮重减载率、脱轨系数和倾覆系数超标，必须给予足够的重视。

斜拉桥拉索风-雨致振动(Ⅰ):机理分析

为揭示斜拉索风-雨致振动机理,利用三维绕流空间模型测试的气动力系数,提出了斜拉索风-雨致振动的修正驰振模型;将基于该模型的计算结果与风洞试验结果进行比较,以验证分析模型的有效性,并从能量的角度对斜拉索风-雨致振动的特性进行了探讨.研究表明:斜拉索风-雨致振动本质上是由升力系数负斜率引起的准驰振类型的限幅振动,具有自激和限幅振动双重特性.

侧风作用下静动态车-桥系统气动特性数值模拟研究

我国现阶段正处于轨道交通建设的高峰时期,线路中桥梁占有相当大的比重,车辆在桥梁上运行时构成车-桥系统共同承受侧向风的作用,车辆和桥梁间存在着显著的相互气动影响。基于数值模拟方法,对侧向风作用下车-桥体系的空气绕流场进行静动态模拟分析,将静态数值模拟气动力系数与风洞试验结果进行对比,基于动态气动统流特性,提出将桥面上方流场分为6个特征区域,并进一步分析风速和车速对车-桥系统气动特性的影响。分析表明,体系绕流状态具有三维特性,气动力随着车速和风速变化显著。研究结论对车-桥系统绕流及静动态气动荷载的确定具有一定的参考价值。

HHT方法在结构模态参数识别中的应用

结合青马桥的实测动力响应记录,研究HHT方法在结构模态参数识别中的应用。为讨论HHT方法处理非平稳数据的性能,将HHT方法分别用于平稳及非平稳的实测记录以识别结构的频率和阻尼,并与有限元分析及谱分析结果进行比较。对比表明HHT方法有很好的识别效果,在处理非平稳性数据方面具有明显优势,适用于土木工程结构的模态参数识别。

合肥电视塔TMD风振控制的响应分析

本文进行了合肥电视塔风振响应分析，探讨了电视塔人体舒适度设计准则。计算表明，电视塔上塔楼的加速度响应大大超出了容许的最大加速度限值。因此，利用塔上60t重的生活、消防用水箱作为调频质量阻尼器(TMD)。通过在频域内大量的TMD参数研究，确定TMD的优化参数。研究结果表明，具有最优参数TMD可以显著提高电视塔的人体舒适度性能，上塔楼的加速度响应下降了49%。在此基础上，本文提出了TMD优化参数的选择路线，结合受控和未控结构的响应比与频率比和TMD阻尼比的关系曲线，采用图解法确定了满足减振要求的TMD优化参数。

高科技厂房精密仪器工作平台的微振混合控制

车辆运行过程中引起的竖向地面微幅振动是影响高科技厂房精密仪器正常运行的重要因素。本文采用隔振与主动控制相结合的混合控制系统,以高科技厂房及精密仪器工作平台的有限元动力方程为基础,采用子优化控制方法建立了高科技厂房及精密仪器工作平台的分析模型,探讨了车辆运行所引起的高科技厂房精密仪器工作平台竖向微幅振动的混合控制分析方法。一座典型的三层高科技厂房的算例分析表明,采用混合控制方法能够有效地减小高科技厂房精密仪器工作平台的竖向微幅振动。

粘弹性阻尼器连接的相邻结构非线性随机地震反应分析

本文用随机等价线性化方法探讨了相邻结构之间用粘弹性阻尼器连接后的非线性随机地震反应。分析发现：在小震作用下，粘弹性阻尼器对相邻结构可以同时达到较好的控制效果；但是在强烈地震作用下，安装粘弹性阻尼器后有可能会在减少一个结构的地震反应的同时，增大另外一个结构的地震反应。

大跨度悬索桥在风与列车荷载同时作用下的动力响应分析

采用模态综合技术 ,建立了列车与大跨度悬索桥系统在风荷载作用下的动力相互作用分析模型。根据实测的空气动力参数和颤振导数 ,模拟产生包括抖振力和自激力的时域随机风荷载作为系统输入激励 ,以香港青马大桥为例 ,分析了大跨度悬索桥在风和运行列车荷载同时作用下的动力响应特点 。

合肥电视塔结构模型的建立及动力特性的分析

采用SAP2 0 0 0程序建立了合肥电视塔的三维有限元模型 ,在此基础上导出了符合电视塔动力特性的二维竖向串联多自由度体系模型 ,并对两者的计算结果进行对比 ,结果表明 ,二维竖向串联多自由度体系模型的动力特性与三维有限元模型的动力特性基本吻合 ,可以用二维竖向串联多自由度体系模型进行合肥电视塔的振动控制研究。

经验模分解在信号趋势项提取中的应用

研究了经验模分解方法(EmpiricalModeDecomposition,简称EMD)在信号趋势项提取中的应用,提出了基于EMD方法在不同频率限制要求下信号趋势项的定义和提取方法。通过应用于数值模拟信号及实测记录,验证了此定义的可靠性。分析结果表明,EMD方法依据信号自身的特性来定义趋势项,无需预先假定其类型,是一种提取信号趋势项的良好方法。