利用声强比衰减原理探究角位移法声源定位系统

设计了一种利用声强衰减规律进行三维声源定位的实验方法,声源定位主要通过测量声源相对探源中心的距离、方向和高度实现。利用声强比呈对数衰减的原理,推导了声波强度在空气中的衰减规律与声源距离的关系式;设计了一种角位移法测量声源方向,并给出了角位移大小与声强比到达峰值时的时间之间的关系式;通过电控升降平台,测定了声源到参考平台水平面的高度。并制作了在1立方米范围内的三维声源定位实验装置,实验结果表明,本实验装置在二维平面内,声源距离测量的最大相对误差为2.3%,方位角测量的最大误差为1.6°;在三维空间内,声源距离测量的最大相对误差为2.9%,高度测量的最大相对误差为4.9%,方位角测量的最大误差为0.8°,通过实验证明了本实验系统定位效果较好。

结构力学位移法实验教学装置开发及教学实践

位移法基本原理是结构力学课程的难点和重点内容,该方法构建的基本系高度抽象,学生在学习过程中普遍感到难。将理论教学与实验教学相结合,开发了位移法基本原理的教学演示装置和实验装置。将基本系中无中生有的“刚臂”以实体部件的形式展现出来,再现“刚臂”的“放松”和“锁住”效果。从演示装置的定性分析和实验装置的定量分析2个角度阐述位移法基本原理,通过这2个装置再现位移法中原结构和基本系的变形过程。学生可以看到“结构”,看到“结构变形”,看到“基本系”及其在外荷载和结点位移单独作用下的2个状态,将抽象的位移法基本系形象化、直观化,加深了学生对位移法基本原理的理解。

反应位移法中剪切波速的确定研究

地下结构抗震专项论证是地下结构设计的一个重要组成部分,通常采用反应位移法进行抗震计算。反应位移法中与抗震设计有关的3个因素分别为剪切力、惯性力、相对位移。而剪切力是由剪切波速决定的,但剪切波速的确定未明确具体规定和方法,如何进行剪切波速的确定,对抗震设计有重要影响。通过场地土层等效剪切波速法、加权平均值法、单层岩土层法分别进行剪切波速的确定,采用反应位移法计算分析3组弯矩值、剪力值、轴力值,分析表明采用反应位移法进行抗震计算时,剪切波速通过场地土层等效剪切波速法确定更合理,研究成果为地下结构抗震设计中剪切波速的确定提供了依据。

采用支点位移法施工的斜拉桥钢-UHPC组合梁受力分析

为了解采用支点位移法施工对大跨度斜拉桥钢-UHPC组合梁负弯矩区力学性能的改善情况,以主跨442 m的沾临高速公路黄河特大桥主桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立主桥三维有限元模型进行受力分析。计算无应力索长及成桥状态钢-UHPC组合梁线形,并在二者保持不变的基础上,分别对采用、未采用支点位移法施工的钢-UHPC组合梁成桥及运营状态下的弯矩、梁底应力、UHPC桥面板顶(底)缘应力进行对比分析。结果表明:相比于未采用支点位移法,采用支点位移法施工的钢-UHPC组合梁斜拉桥可减小或者消除辅助墩处组合梁的负弯矩,显著增加辅助墩处负弯矩区UHPC桥面板的压应力储备,达到施加预应力的效果,显著改善了负弯矩区钢-UHPC组合梁的力学性能,应用效果良好。

地下结构反应位移法中地基弹簧参数影响分析

为探究地基弹簧参数变化对结构动力响应的影响,文中首先以动力时程法计算结果作为参考解,对比分析不同地基弹簧参数的求解形式,确定最优求解方法。在此基础上,分别对整体地基弹簧和结构不同位置弹簧参数进行调整,分析确定各参数对结构内力和位移响应的影响规律。结果表明,与顶面弹簧参数变化相比,侧面弹簧和底面弹簧参数变化对结构内力和变形影响较大,整体来看,结构各位置弹簧参数的数值增大100%~400%,产生的结构变形和关键位置内力变化约为16%~43%。

支点位移法在钢-混凝土连续组合梁桥施加预应力中的应用研究

钢-混凝土连续组合梁桥的中间支点附近为负弯矩区,会导致桥面混凝土开裂,缩短使用寿命。支点位移法可以对混凝土桥面施加一定的预应力,从而避免桥面混凝土因受拉而开裂。结合张家界至南充国家高速公路湖北省宣恩(李家河)至咸丰段小模枢纽互通主线钢-混凝土连续组合梁桥的设计施工,分析研究支点位移法。

基于位移法的建筑结构抗震设计研究

位移法抗震设计强调以结构的位移响应为设计参数,通过模拟和分析结构在不同地震强度下的位移行为,制定相应的设计策略,确保结构在地震中能够保持足够的刚度和耗能能力。旨在通过优化结构设计,提高建筑在地震作用下的稳定性和安全性。本文具体工程案例,详细阐述位移法在建筑结构抗震设计中的应用,并提出包括结构布置、构件设计、节点连接等方面的优化措施。

基于反应位移法地下综合管廊抗震性能分析

随着地下综合管廊建设的大力推广,地下综合管廊的抗震设计也越来越重视。本文对江苏徐州地区某地下综合管廊采用反应位移法进行地震反应分析。根据考虑地震作用和不考虑地震作用两种工况下的弯矩值及轴力值的变化得出,管廊侧壁底部及底板跨中部位在考虑地震作用时弯矩增大较明显,其余位置考虑地震作用时弯矩均减小。当覆盖层厚度一定时,基床系数在一定范围变化对管廊地震作用下的弯矩变化影响较小。

基于非线性地基弹簧的反应位移法

反应位移法是地下结构常用的抗震设计方法。文中通过考虑非线性地基弹簧是弹性,提出非线性地基弹簧的反应位移法。并通过工程算例进行验证,采用数值模拟方法和非线性地基弹簧的反应位移法的结果对比,非线性地基弹簧的反应位移法是可行的。

反应位移法在地下结构横断面抗震分析中的应用

反应位移法是一种输入一维土力学参数的地震反应分析方法。文章结合广州地区某地铁地下车站工程的计算实例,简单介绍了反应位移法的理论基础和计算过程。根据相关规范、论文研究给出的计算方法,利用软件建立平面框架的应变分析模型,对地震作用、准永久组合的分析结果进行比较。分析结果表明,地震作用在常规矩形断面地铁车站内力计算中不起控制作用。

基于反应位移法的综合管廊抗震设计研究

综合管廊设计使用年限为100年,地震作用需按100年确定。采用规范值对任意设计使用年限的地震动峰值加速度计算式进行了验证。提出了Ⅱ类场地设计使用年限100年的地表水平向峰值加速度建议值,并采用理论值、地震安全性评价报告值进行验证,给出了场地地震动峰值加速度调整系数。提出了Ⅱ类场地设计使用年限100年的地表水平向峰值位移建议值和场地地震动峰值位移调整系数。采用反应位移法对单舱综合管廊进行抗震计算。结果表明,7度(0.10g)区Ⅳ类场地、7度(0.15g)区Ⅱ~Ⅳ类场地、8度(0.20g)、8度(0.30g)及9度(0.40g)区各类场地的地震作用组合内力大于静力荷载组合内力,起控制作用;各设防烈度和场地类别的结构弹性层间位移角和弹塑性层间位移角均满足规范要求。

地下预制管廊纵断面抗震设计的反应位移法

基于横断面反应位移法的基本原理,提出了地下预制管廊纵断面抗震设计的一个反应位移法。通过对地下管廊在地震作用下发生沿纵断面层间变形时的地震响应进行研究,将地下管廊对应土体发生最大相对位移时刻作为最不利时刻,并将该时刻的土体地震响应施加于管廊作为地震作用输入。文中采用该方法研究了地震作用下单层和双层地下预制管廊的纵断面抗震性能。结果表明,地下预制管廊结构沿纵断面发生层间变形时,可能发生较为严重的受拉损伤,且受拉损伤严重区域大多出现在侧墙和中隔板位置处,抗震设计时可考虑加强侧墙和中隔板位置处的配筋。研究方法对地下预制管廊纵断面抗震设计具有参考价值。

地下结构整体式反应位移法的改进

整体式反应位移法是目前常用的地下结构抗震实用分析方法,但在求解等效输入地震荷载的过程中,需对自由场土层模型中土-结构交界面所包围的所有土体单元施加自由场惯性力,处理过程相对复杂。该文基于有限元离散模型,从理论上证明了整体式反应位移法中由结构周边应力引起的等效地震荷载可通过仅由一层土体单元构成的子结构模型的一次静力分析获得,由此提出了一种基于土体内部子结构的地下结构整体式反应位移法,即改进方法一;进一步论证了改进方法一中内部土体子结构的惯性力对等效地震荷载的影响可以忽略,在此基础上提出地下结构整体式反应位移法的改进方法二,该方法避免了土层介质自由场惯性力的计算与施加,从而有效简化了整体式反应位移法的实施流程。通过与传统整体式反应位移法的对比分析,验证了该文改进方法具有良好的计算精度,可用于地铁车站、地下隧道等地下结构的地震反应分析与抗震性能研究。

基于激光位移法的电梯曳引轮轮槽磨损量检测方法研究

本文开发了一种基于激光位移法的曳引轮轮槽磨损检测装置;设计的专用夹具使激光传感器置于曳引轮下方,避免钢丝绳遮挡,实现轮槽磨损在线检测;线激光传感器提取曳引轮各轮槽轮廓坐标值,对不同位置轮槽轮廓曲线线性拟合,计算出轮廓曲线斜率、轮槽节圆圆心、轮槽磨损量和轮槽角,根据规范对曳引能力进行评价;检测装置的最大均方根误差为0.062 mm,满足曳引轮轮槽检测的精度要求。

含软弱夹层场地中地下结构抗震分析的反应位移法误差分析

反应位移法是《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909—2014)和《地下结构抗震设计标准》(GB/T51336—2018)在均质场地或简单成层场地中推荐使用的地下结构抗震简化分析方法,对于软弱夹层场地中其适用性有待商榷。本文基于ABAQUS有限元分析软件,构造了一般成层场地和含软弱夹层场地,采用土-地下结构整体动力时程分析方法获得了不同工况下地下结构的地震反应。以此为基准,评价分析了反应位移法在含软弱夹层场地中的适用性。结果表明:较一般成层场地而言,含软弱夹层场地中反应位移法所得出的结构反应与动力时程分析方法相比误差更大,在含软弱夹层场地中反应位移法适用性显著降低;从地基弹簧、土层剪力和结构惯性力三方面分析了误差产生的原因,给出了含软弱夹层场地中可使用整体式反应位移法提高计算精度的建议。

一种基床系数计算方法及其在反应位移法中的应用

地下结构抗震分析中对基床系数的取值局限于经验值,没有反映地层在受震过程中的不利变形及土层埋深对基床系数的影响,存在一定计算误差。为考虑土层地震反应和土层埋深的影响,基于非饱和砂土场地振动台模型试验和土层一维剪切梁模型,分析了土层剪应力-位移演变规律,提出了考虑地震响应的非饱和砂土基床系数随土层深度变化的计算方法,结合地下结构抗震分析算例验证了计算方法的合理性和适用性。研究结果表明:土层剪应力-位移滞回结果受地震动频谱特性和输入地震动峰值(PGA)的影响;等效基床系数随土层埋深的增大而增大;提出的基床系数取值方法可以用于改进反应位移法,有效模拟不同埋深处地层对地下结构的约束作用,以动力时程分析为基准,相较于传统反应位移法,改进后的反应位移法在侧墙(误差2.11%)、中柱的弯矩(误差10.69%)、层间位移角(误差0.07%)计算精度上得到了提升。

大空间隧道结构纵向地震反应分析的整体式反应位移法

大空间地下隧道结构的地震反应特点主要包括两方面:地震波传播方向通常不垂直于结构纵轴,沿纵轴方向结构各点在同一时刻的地震反应并不相同;结构的剪切变形随着横截面尺寸的增大而更加显著。然而,现有的大型地下结构地震反应分析拟静力方法多为针对地震动垂直入射条件下结构横断面地震反应分析的二维方法,难以计算隧道等长线型结构的纵向地震反应;而基于弯曲梁理论提出的纵向整体式反应位移法,虽能完成非一致地震动输入下隧道结构纵向最不利地震反应计算,但无法合理描述结构的剪切变形特点。该文基于大空间隧道结构纵向地震反应的规律和特点,结合铁木辛柯梁理论,确定了通过自由场地震反应获得大空间隧道结构纵向地震反应最不利时刻的方法,发展了适用于大空间隧道结构纵向地震反应分析的整体式反应位移法,并通过数值算例对该方法的有效性和计算精度进行了验证。

反应位移法在明挖地铁车站抗震计算中的应用

为研究不同计算模型的精确度及实用性,针对不同的反应位移法模型,以某明挖地铁车站为例,在不同地震作用下进行ANSYS建模计算,并与时程分析法计算结果进行对比分析,总结不同模型对结构内力的影响。发现反应位移法比经典反应位移法计算复杂,结果偏差较大;强制反应位移法计算量最小,但在地震作用较大时精度较低;整体反应位移法精度高、计算量小,用于明挖地铁车站的抗震设计可以提高工作效率和计算精度。

地下结构地震反应位移法地基弹簧刚度求解及影响因素分析

为研究地基弹簧刚度的影响因素,分别讨论土体弹性模量、土体泊松比、结构高度、结构宽度、结构埋深以及结构底板到基岩距离与地基弹簧刚度的关系,并基于静力有限元计算结果,提出考虑多因素作用的计算弹簧刚度的综合建议公式,以某两层三跨地铁车站结构为例验证该建议公式的有效性。研究结果表明:弹簧刚度随土体弹性模量增大呈线性增长,结构高度对边墙弹簧刚度影响较大,结构宽度对顶板、底板的弹簧刚度影响较大。利用综合建议公式计算所得结构内力与有限元法计算结果最接近,说明该公式适用于地基弹簧刚度简化计算。

挠度法和位移法对金属接骨板弯曲强度和弯曲刚度的影响

该文按照标准YY/T 0342—2020的要求,分别采用挠度法和位移法对3种不同规格型号的金属接骨板进行四点弯曲测试,计算出金属接骨板的弯曲强度和刚度。通过探讨2种测试方法的差异和数据分析,最终发现应用挠度法和位移法测定接骨板弯曲刚度的结果基本一致。但是,测定接骨板弯曲强度时,2种方法测得的结果差异较大,不能直接进行对比。这为金属接骨板的力学性能检验和研发过程中方法的选择提供了客观的数据及指导。