框架-分布双段摇摆芯筒-核心筒体系调谐减震机理及性能研究

为了减小传统框架-核心筒(FCT)结构体系筒体围合面积,进一步提高结构的经济性,提出框架-分布芯筒-核心筒(FDCT)高层结构体系;将分布芯筒与摇摆体系相结合形成框架-分布摇摆芯筒-核心筒(FDRCT)结构体系,旨在控制结构的变形模式。为了降低高阶振型对高层结构的不利影响,进一步提出具有调谐减震性能的框架-分布双段摇摆芯筒-核心筒(FDBRCT)结构体系。建立各结构的动力学模型和方程,并进行平稳随机振动分析,初步证明FDBRCT结构可以更为有效地降低结构的动力响应。对比FCT,FDCT,FDRCT以及FDBRCT结构的时程分析结果,FDCT结构由于刚度被削弱导致抗震能力下降,FDRCT改善了结构变形的不均匀程度,上部楼层加速度有所减小但顶层位移会增大。相较于FDRCT结构,FDBRCT结构的层间位移角最大值明显减小,变形更加均匀,适当降低了顶层位移响应以及内力需求,具备调谐能力的分布双段摇摆芯筒使FDBRCT结构在提高经济性的同时兼具更为优越的抗震、减震性能。

柱脚不同连接形式钢框架-摇摆墙结构抗震性能对比分析

增设摇摆墙后框架结构地震下柱脚仍会发生一定程度的塑性损伤,将柱脚设置为铰接或提离后有望减轻上述缺陷。以三层、六层和九层钢框架为基准模型,分别建立柱脚固接、铰接及提离三种框架-摇摆墙结构模型并进行动力弹塑性时程分析,对比各结构最大侧向位移、层间位移角、峰值加速度、层间剪力、墙体剪力和弯矩等;进一步建立耗能连梁固接和铰接的对比模型,研究连梁连接方式对结构抗震性能的影响。结果表明:三层模型中柱脚固接时侧向位移、层间位移角、加速度、层间剪力及摇摆墙墙体剪力的控制效果最优,六层、九层模型中分别对应柱脚提离和柱脚铰接效果最好;摇摆墙墙体剪力图和弯矩图分别呈现“C形”和“反C形”,柱脚固接时墙体弯矩均为最小,与层数无关。柱脚固接耗能连梁两端采用固接最优,柱脚铰接和柱脚提离时耗能连梁两端采用铰接形式效果更优。此分析可为框架-摇摆墙结构进一步推广应用提供参考。

摩擦耗能型摇摆柱节点抗震性能研究

基于可恢复功能的概念,提出了一种摩擦耗能型摇摆柱节点。阐述了该节点的构造形式并研究了其抗震性能。通过试验和数值模拟,分析了轴压比、弹簧刚度等参数对节点抗震性能的影响及节点在余震和修复情况下的韧性。研究结果表明,在±3%层间位移角内,节点呈现出低损伤特性,摇摆柱始终保持弹性。在轴向力作用下,滞回曲线呈明显的“旗帜形”,节点具有良好的自复位性能,最大残余转角仅为0.23%。通过重新拧紧螺栓,节点性能即可恢复至震损前水平,实现抗震韧性。弹簧刚度的增大可以显著提高节点的抗弯承载力;增大轴压比可以提高节点的“屈服”弯矩和极限弯矩。在轴向力作用下节点属于典型的半刚性连接,并确定了节点初始转动刚度的取值范围。针对该节点提出了一个简化的恢复力模型,理论结果与试验结果吻合度较好,为进一步对整体结构进行分析和设计奠定了基础。

非平稳随机地震激励下多层框架-摇摆墙结构的响应分析

框架-摇摆墙是一种可有效提高建筑抗震性和韧性的组合自复位结构,为充分了解其在地震下的随机响应特性,构建多自由度框架-摇摆墙结构的简化非线性方程,并利用等效线性化,基于响应的伪谐波行为假设,构建含时变参数的等效线性动力方程;基于随机平均的原理,得出控制响应幅值概率密度函数(PDF)的时间演变形式的福克-普朗克-科尔莫哥洛夫(FPK)方程,最终得出随机响应时间相关方差的一阶微分方程;并以某教学楼一榀框架为样本构建算例模型进行验证。结果表明:近似解析方法具有优异的精确度,在保证随机响应时间相关方差准确性的前提下,相对于传统的蒙特卡罗模拟(MCS)方法可提高分析的效率;在可分离形式和不可分离形式的非平稳地震动功率谱模型的结果中,随机响应方差曲线趋势与随机地震激励的形式相关,且在分段式调制非平稳谱作用下其分段点表现出很明显的不平滑现象;不同类型的随机地震激励扰动下的结果证明了此方法优异的适用性。

远场和近场地震下核电隔震结构的摇摆响应分析

为了探究远场和近场地震动作用对核电隔震结构的不同影响,研究了核电隔震结构在远场和近场地震动作用下的摇摆响应和支座状态,主要讨论了地震特性对结构摇摆响应的影响,包括上部结构的摇摆角、隔震支座的拉压应力、隔震支座的剪切变形等.分析发现:上部结构的摇摆角随地震动加速度幅值线性增加,其中近场地震动作用下上部结构的摇摆角明显大于远场地震动作用,且具有更大的离散性;当地震动加速度幅值为1.2 g时,近场地震动作用下上部结构摇摆角均值和标准差可达远场地震动作用下的2.88倍和3.90倍;近场地震动作用下,支座更容易进入非安定变形状态,也更容易出现支座受拉现象.该成果可为核电厂结构的隔震设计提供工程参考价值.

高速铁路自复位摇摆桥墩抗震性能分析

基于OpenSEES平台分别建立4跨高速铁路传统简支梁桥和摇摆桥墩简支梁桥系统的有限元模型,并依据摇摆桥墩的基本抗震设防目标,设计摇摆桥墩耗能构件的面积和承载力。在考虑地震动随机性基础上,进行自复位摇摆桥墩在高铁桥梁系统中的抗震性能研究。结果表明:罕遇地震下自复位摇摆耗能装置能够有效降低墩底最大弯矩,减震率达20.26%,进而减少墩身损伤,但碰撞效应使墩底最大轴力放大了74.7%;墩底耗能构件基本进入塑性但未完全被破坏,可实现震后快速修复;摇摆桥墩的最大墩顶位移比传统桥墩增加了66%,但位移组成中可自复位的刚体旋转变形远大于弯曲变形,因此震后残余位移减少了35%;摇摆耗能机制对支座最大变形的减震率达12.3%,使主梁最大变形增大了约49%,但对其残余变形的影响在1 mm内;轨道约束会削弱桥墩摇摆行为,使墩顶最大位移减少了14%,但对墩顶残余位移无明显影响。

增层框架-摇摆墙体系抗震性能研究

目的基于既有建筑的结构无法满足使用需求现状,通过质量调节及变形模式控制实现结构自振周期延长与损伤可控。方法提出增层框架-摇摆墙体系,对该结构进行理论分析,研究增层对整体结构地震效应的影响机理;利用SAP2000平台建立五个有限元模型,基于规范反应谱开展参数敏感性、静力弹塑性和动力弹塑性分析;并在此基础上,提出摇摆墙简化力学模型。结果增层的质量及高度对整体结构地震作用影响显著;与原框架相比,增层后结构基本自振周期最大延长31.7%,最大弹塑性极限位移响应降低11.5%,最大位移角响应降低20.2%,结构变形不均匀性降低22.0%;与框架-摇摆墙相比,增层后摇摆墙弯矩在弹塑性极限状态下降低33.9%。结论合理设置增层框架-摇摆墙可以小幅降低结构整体地震作用,减小结构地震响应,对结构变形模式可实现有效控制;所建立的摇摆墙简化力学模型可合理反应地震作用下墙体弯矩分布,并使设计偏于安全。

气囊仿生助产联合骨盆摇摆运动在高龄初产妇分娩中的应用效果

目的探讨气囊仿生助产联合骨盆摇摆运动在高龄初产妇分娩中的应用效果。方法选取2021年3月-2022年10月于我院分娩的高龄初产妇150例,按随机数字表法分为对照组和观察组,各75例。对照组实施骨盆摇摆运动分娩,观察组予以气囊仿生助产联合骨盆摇摆运动干预。比较两组分娩方式、产程、产后2h出血情况及不良妊娠结局发生情况。结果观察组阴道分娩率高于对照组,剖宫产率、阴道助产率低于对照组(P<0.05);观察组第一、第二、第三及总产程时间均短于对照组(P<0.05);观察组产后2h出血量少于对照组(P<0.05);两组新生儿窒息发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论气囊仿生助产联合骨盆摇摆运动应用于高龄初产妇分娩中,可有效提升阴道分娩率,加快产程进展,减少产后出血量,降低不良妊娠结局发生率。

近场脉冲型地震作用下附加支撑双柱式摇摆桥墩的抗震性能研究

为了解决摇摆桥墩承载力和耗能能力不足的问题,该文提出一种附加人字形支撑的双柱式摇摆桥墩结构,支撑为纯耗能支撑或自复位耗能支撑,支撑通过连接装置安装在双柱式摇摆桥墩的盖梁和承台之间。为了研究新型附加人字形支撑双柱式摇摆桥墩的抗震性能,对其进行拟静力分析,将双柱式现浇桥墩和双柱式纯摇摆桥墩作为对比模型,研究附加纯耗能支撑和自复位耗能支撑双柱式摇摆桥墩的滞回性能;分别对这四种桥墩结构进行动力时程分析,探究这四种桥墩在近场对称脉冲、近场非对称脉冲和远场无脉冲地震动作用下的动力响应。研究结果表明:附加支撑的双柱式摇摆桥墩中的墩柱仍具有摇摆机制,可有效避免墩身出现塑性铰发生严重的损伤破坏,同时附加的支撑可以显著提高桥墩的承载能力和耗能能力,有效降低桥墩结构的位移响应,特别是自复位耗能支撑还可额外为桥墩提供自恢复力,有效提高结构的抗震性能。

骨盆摇摆联合阶段性体位干预对高龄初产妇产程状况和炎症因子的影响

目的探讨对高龄初产妇应用骨盆摇摆联合阶段性体位干预的价值及对产程状况和炎症因子的影响。方法2021年6月至2023年6月我院收治的高龄初产妇94例,按信封随机法分成试验组与对照组各47例。对照组施行阶段性体位干预,试验组施行骨盆摇摆联合阶段性体位干预,比较两组分娩方式、产程状况、炎症因子和产后康复状况等。结果试验组剖宫产率4.26%低于对照组17.02%(P<0.05),各个产程和总产程用时短于对照组(P<0.05);分娩后5 min,两组各项炎症因子指标均升高,但试验组超敏C反应蛋白、白介素-6和肿瘤坏死因子-α指标低于对照组(P<0.05);试验组泌乳开始用时短于对照组,产后3 h出血量和宫缩痛得分低于对照组(P<0.05)。结论在高龄初产妇的护理中,骨盆摇摆联合阶段性体位干预的应用效果显著,有助于缩短产程,改善炎症因子水平,降低剖宫产率,并促进泌乳开始用时缩短。

冲击载荷下浮放包装件摇摆特性和倾覆风险研究

浮放包装件运输过程中,在冲击载荷下可能产生倾覆,严重威胁着运输安全,分析浮放包装件在纵向冲击载荷下的倾覆风险对于确保运输安全十分重要。采用基于指数函数的分段函数模拟车辆制动产生的单峰值钟形冲击加速度,构建浮放包装件在纵向冲击载荷下摇摆运动方程式。对于宽高比角度α较小的包装件,线性化运动方程式,分别在β≠pT和β=pT两种情况下推导包装件摇摆运动方程式和倾覆边界条件,分析结果表明,在自由响应阶段,包装件更容易倾覆。对于宽高比角度α较大的包装件,基于对包装件摇摆运动方程式的能量分析,构建包装件非线性摇摆倾覆边界条件,模拟结果表明,该近似分析法具有良好的准确性。

基于桥梁响应的高速列车横向摇摆力取值研究

研究目的:列车的横向摇摆力是桥梁结构横向刚度设计的重要影响因素,然而现行设计横向摇摆力取值未充分考虑动力作用。本文采用车桥耦合仿真分析方法,分析列车车速、桥梁跨度和墩高对横向动力响应的影响。结合移动荷载列过桥理论,研究桥梁横向基频与横向动力响应之间的关系,得到桥梁横向共振发生条件。根据运营活载动效应不大于设计活载动效应的原则,通过设计横向摇摆力乘以横向动力放大系数的方式来更全面地考虑横向摇摆力的动力作用。研究结论:(1)在特定的速度范围内,桥梁结构的横向动力响应超过了设计横向摇摆力计算得出的静力响应,现行设计横向摇摆力取值偏于不安全;(2)简支梁的横向动力响应与跨度之间没有明显的相关性,墩高的影响更加显著,横向动力峰值出现的速度区间随着墩高的增加而减小;(3)对于横向基频在3.5~5 Hz范围内的简支梁,横向动力放大系数可取1.44,而在其他频率范围内,可以不考虑动力放大系数修正;(4)本研究可为高速列车横向摇摆力设计取值提供参考与借鉴。

车辆制动载荷下包装件非线性摇摆响应分析

车辆制动产生纵向半正弦冲击载荷,浮放包装件在运输过程中制动条件下的摇摆特性及倾覆风险研究对于确保运输安全至关重要。研究浮放包装件非线性摇摆响应(α>15°),构建循环神经网络模拟包装件非线性受迫摇摆响应,应用雅可比椭圆函数构建包装件非线性自由响应分析表达式,根据能量守恒原则构建包装件在自由响应阶段倾覆边界条件。根据包装件非线性摇摆响应分析方法,构建包装件倾覆边界条件。分析结果表明,在半正弦冲击激励下,包装件在受迫响应阶段和自由响应阶段均可能绕O点逆时针旋转倾覆,导致包装件自由响应倾覆的冲击幅值较导致包装件受迫响应倾覆的冲击幅值小,这表明,包装件更容易在自由响应阶段倾覆。

档端横向位移激励下架空导线非同期摇摆分析

紧凑型架空导线非同期摇摆是导致相间风偏闪络事故发生的直接原因,然而相对于单相导线与绝缘子的风偏响应研究,不同相导线非同期摇摆的理论研究还较为缺乏,本质机理尚不明确。为探究架空导线非同期摇摆机理,以档端横向位移激励为研究切入点,建立了大风工况下存在档端位移激励的架空导线风偏摆动计算模型,推导得出模型稳态响应的非线性渐进解,直观展现了档端激励与导线响应之间的数学关系,分析了架空导线非同期摇摆的参变响应特性,并通过工程实例绘制了非同期摇摆时程响应曲线图与参变响应折线图。研究表明:档端横向位移激励能改变架空导线风偏运动的重力参数,可以导致不同相导线非同期摇摆现象的发生;架空导线动态响应幅值与档端位移激励幅值、水平张力呈正比,与档距、导线单位质量呈反比。

“平台摇摆”中的“数字分身”:Z世代在不同社交媒体上的选择性自我呈现

社交媒体时代,人们在不同媒体平台发布动态已成为常态。本文以“数字分身”这一概念隐喻多媒体平台账号的使用与展演行为,由此观察Z世代群体在媒介选择与媒介组合使用中的主体意识与自我呈现策略。研究发现,一方面,Z世代会出于关系管理的需要,有意识地实施观众区隔并进行差异化的“数字人格”建构;另一方面,他们对媒介可供性的感知也影响其媒介使用方式与自我展演设计。与此同时,“数字分身”创造的数字痕迹成为Z世代角色扮演与自我观照的证据。因此,在多元的社交关系与复杂的媒介环境中,探究Z世代在社交媒体中的印象管理行为有助于我们更好地观测青年群体自我意识的转变,进而深入了解他们把控自我与社会联结的行动策略。

足尺宋式摇摆木构架恢复性拟静力试验研究

摇摆木构架是中国传统木结构的主要承载体系。对足尺单跨木构架模型施加3级竖向荷载进行拟静力试验,观察试验时木构架的位移和变形特点,得到木构架在低周水平循环加载下的滞回曲线和骨架曲线,探究其在不同竖向荷载和低周水平循环加载下的结构特性。加载过程中,木柱刚体转动行为明显、柱架层变形集中,卸载阶段木构架能自主回到初始位置。试验结果表明:各级滞回环狭长且重叠,结构构件呈现出刚体运动的特征,结构整体具有一定位移恢复能力;残余位移介于0.28~2.53 mm间,两组位移恢复系数均大于87.1%,随控制位移的增加未出现显著降低,木构架的位移恢复能力良好;初始刚度在控制位移超过屈服位移后趋于稳定;柱架层变形是斗拱层变形的2.95~86.47倍,层间位移集中系数介于1.22~2.03间,且随控制位移的增加先增后降。

摇摆条件下棒束通道自然循环换热特性实验研究

棒束燃料组件是浮动堆的燃料形式之一,浮动堆在运行期间受风浪等影响会发生起伏、摇摆等运动,导致系统流量、压降等热工参数发生周期性波动,影响棒束通道内流动换热特性。针对摇摆条件下自然循环系统棒束通道传热问题,开展了摇摆运动工况下棒束通道换热特性实验研究。结果表明:摇摆运动会增强系统平均换热性能,使得平均换热系数发生周期性波动,功率越高,相对波动幅度越小;对于子通道局部换热特性,其受二次流影响较大,以通道中央为轴,摇摆运动会增强靠近摇摆轴一侧子通道内局部换热性能,降低远离摇摆轴一侧;功率越大,子通道局部换热系数波动越小。

摇摆运动下低流率蒸汽冷凝换热特性和气泡受力数值模拟

蒸汽直接接触冷凝具有高效的传热传质性能,广泛应用于核能安全等领域。低质量流率蒸汽直接接触冷凝具有低频压力振荡,易引发设备共振。相比陆地稳定工况,海洋条件下摇摆运动可能加剧气液界面振荡,进一步影响设备的安全运行。为此,通过数值模拟对摇摆条件下低流率蒸汽凝结过程进行研究,分析了摇摆条件下压力、换热特性和气泡受力的变化规律,结果表明压力和传热系数剧烈波动主要集中于气泡颈缩和脱离阶段,此时气泡受力也达到最大值,气泡主要受惯性力和凝结力作用。此外,对比静止工况和摇摆工况,发现摇摆条件下由气泡速度变化导致的惯性力部分增大,摇摆运动带来的附加摇摆速度强化了气液界面的换热性能,平均传热系数远高于静止工况。

摇摆条件下旋叶式分离器流场及效率的数值模拟研究

海洋核动力堆的紧凑式结构设计导致主设备蒸汽发生器的空间尺寸大幅缩减,作为蒸汽发生器中核心部件的汽水分离装置首当其冲。旋叶式分离器是汽水分离装置中的初级分离器,承担着80%以上的汽水分离任务,其性能优劣直接影响到海洋核动力系统的安全性和经济性。本文以旋叶式分离器为研究对象,结合欧拉-欧拉两相流模型和RNG k-ε湍流模型,利用用户自定义函数(UDF)将海洋摇摆产生的附加惯性力以源项的方式添加到动量方程中,同时考虑重力分量的变化,建立了分离器内汽水两相流动与分离的三维数值计算模型,并系统研究了摇摆幅值和摇摆周期对分离器内流场特性和工作性能的影响。结果表明:周期性的摇摆运动会增强分离器内汽水两相流体的湍流交混,进而导致压力场、速度场和液相体积份额分布混乱,特别地,当摇摆幅值为40°、摇摆周期为2 s时达到临界工况,此时分离器内部多个区域出现流体回流现象,严重影响汽水两相分离效果;由摇摆运动产生的附加惯性力会使分离器内压力和速度分布的周期性波动滞后于分离器自身运动1/4周期;在分离筒近壁面区域,液相体积份额的峰值出现在分离器运动到最大倾角时刻;分离效率的周期性波动近似于正弦函数,在未达到临界工况之前,分离效率的波动与分离器的摇摆运动同步。总体上,摇摆幅值越大、摇摆周期越短,对分离器分离性能影响越大。本文结果可为开发先进的海洋核动力堆汽液分离技术提供理论依据和分析模型。

消能摇摆钢框架结构地震反应的计算方法

消能摇摆钢框架结构(SRF)通过摇摆钢桁架抑制各楼层发生不均匀地震变形,通过位于转动底脚的阻尼器消耗地震输入能量,抗震性能良好.推导消能摇摆钢框架结构的弹性计算方法,提出SRF等效单自由度(SDOF)分析模型,基于等效线性化原理给出SRF非线性地震反应的计算方法.采用ATC-63推荐的地震动记录集进行结构弹塑性地震反应分析,得到SRF在3类地震动激励下的延性需求谱.研究表明,由弹性计算方法可以得到SRF在水平作用下的力学反应,等效单自由度分析模型能准确描述整体结构的受力机理和非线性地震反应,依此推导所得的SRF地震反应计算方法可用于预估实际结构的地震反应.相比于普通钢框架结构,SRF屈服后刚度比的取值范围更大,计算所得的延性需求谱与之匹配,可作为设计参考.