提升RC框架结构抗震韧性的冗余柱性能分析

本文提出了一种通过设置可更换冗余柱以增强钢筋混凝土框架结构抗震韧性的方法。通过冗余柱纵筋在钢筋机械套筒里的锚固长度以控制冗余柱与框架连接节点处的钢筋失效,节点的刚性连接转变为铰链连接。以钢筋直径和锚固长度为变量,对钢筋机械连接套筒试件进行了13组拉伸试验和6组高应力拉压试验,每组包含3个试件,一个试件包含两段钢筋和一个机械套筒。试验结果表明,适当设计机械连接套筒锚固长度,可实现可控成铰性能。将实测数据应用于冗余柱的截面和构件仿真分析中,证明可通过改变钢筋于套筒锚固长度控制当冗余柱极限变形达到设计值时柱端自动成铰,使冗余柱损坏后仍为关键结构柱提供竖向承载能力,同时保护关键柱在遭遇强震时不易发生严重破坏。

四主缆大跨悬索桥抗震性能分析及减震措施优化

以燕矶长江大桥为工程背景,首先,采用动力非线性时程法分析了燕矶长江大桥抗震性能,并研究了设置电涡流-摩擦组合型阻尼器和黏滞阻尼器对大跨悬索桥抗震性能的影响;然后,对附加电涡流-摩擦组合型阻尼器摩擦力、阻尼系数和阻尼指数开展了参数敏感性分析;最后,从耗能角度分析地震作用下电涡流-摩擦组合型阻尼器减震特点.结果表明:在E2地震作用下,桥塔关键截面抗弯能力均大于弯矩需求;在“纵向+竖向”地震作用下梁端纵向位移较大.设置塔梁处纵桥向阻尼器后,可有效降低主桥梁端纵向位移;增大摩擦力、阻尼系数与降低阻尼指数均可提升梁端纵向地震响应的控制效果,但参数变化对桥塔控制截面的地震响应影响较小.阻尼系数较大时,电涡流阻尼主导了电涡流-摩擦组合型阻尼器耗能,相较于黏滞阻尼器,电涡流-摩擦组合型阻尼器对梁端纵向位移控制效果更好.

基于贝叶斯优化支持向量回归的流线型箱梁颤振气动外形优化方法

为解决风洞试验耗时费力和计算流体动力学(CFD)计算量大的问题,提出了一套新型流线型箱梁断面颤振性能气动外形优化方法.以风嘴参数为设计变量,利用CFD获取断面三分力系数,以准定常理论估算的颤振临界风速为优化目标.根据贝叶斯优化支持向量回归构建代理模型,利用混合加点法更新模型,通过寻优算法确定最优断面.以虎门大桥为例,得到桥梁在可行域内颤振性能最佳的断面方案.结果表明,风嘴升高,颤振临界风速先增后减,相对高度为0.6时整体性能较优,相对高度为0.7时可获得最优断面.底板宽增加,颤振性能显著降低,下斜腹板倾角为14°~16°时颤振性能最优.断面优化后桥梁颤振临界风速相比原始断面提升约31%.

丘陵地区10 m高度以下近地面风场实测及非平稳特性分析

为确定10 m高度以下风场特征以指导光伏支架结构设计,在陕西汉中某拟建光伏电站场址内开展了近地面风场实测.由于实测结果存在较高的低频能量,分别选用平稳模型和基于离散小波变换的非平稳模型,研究了10 m以下近地面风场的平均风速、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度和风功率谱等特征参数,并与规范取值进行对比分析.结果表明:丘陵地区10 m以下近地面风场具有一定的非平稳特性;平稳模型会高估风的湍流强度和湍流积分尺度;非平稳模型较好地提取了时变平均风速,提高了样本的平稳性,且与光伏结构易发生共振的高频部分能量密度有所增大,能量接近Kaimal谱和von Karman谱,高于平稳模型结果,更具适用性.

节段模型弹性悬挂系统阻尼调节用电涡流阻尼器的设计与性能验证

为了能够精细、连续调节风洞试验中的节段模型弹性悬挂系统阻尼,设计了一种双侧永磁板式电涡流阻尼器。介绍了该电涡流阻尼器的基本构造,并分析出其设计要点;采用电磁有限元稳态分析方法分析了该电涡流阻尼器构造的合理性,并预测了其工作量程,分析了导体板的运动速度和位置偏移对其工作性能的影响;推导出该电涡流阻尼器给节段模型悬挂系统提供的竖向和扭转附加阻尼比的关系,并利用试验验证了电涡流阻尼的线性特性及阻尼器对节段模型悬挂系统竖向和扭转附加阻尼的协同调节能力。研究表明:双侧永磁板式电涡流阻尼器可为不同缩尺比节段模型悬挂系统提供连续可调的线性黏滞阻尼,且其阻尼系数稳定,不易受模型前后、左右和上下位置偏移的影响,也适用于节段模型大幅弯扭耦合颤振风洞试验;通过沿节段模型的斜对角对称安装两台电涡流阻尼器,可实现节段模型悬挂系统竖向和扭转阻尼比的协同调节,为实现节段模型弯扭耦合风致振动的精细化研究提供了条件。

钢-薄层UHPC组合桥面结构中PBL剪力键抗剪性能试验

为探究钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面结构中PBL剪力键的抗剪性能,以抗剪钢板尺寸、贯穿钢筋设置和端部承压状态为试验参数,完成了16个PBL试件的推出试验。结果表明:(1)随着抗剪钢板尺寸的增加,试件由UHPC榫无明显损伤时的钢板剪断破坏转变为UHPC榫局部压碎或整体压碎后的钢板剪断破坏,PBL的极限承载力随之相应提高,但其延性系数无明显变化;(2)贯穿钢筋对PBL承载能力的影响与UHPC榫的损伤状态密切相关,其对PBL抗剪承载能力的提高由榫无明显损伤时的5.3%增加到榫局部压碎时的9.7%和榫整体压碎时的14.9%;(3)对于钢-UHPC组合桥面结构中平行阵列布置的多列PBL,当列间距不小于10倍贯穿钢筋直径或12倍抗剪钢板厚度时,相邻列剪力键间相互作用的影响较小。基于试验结果,提出了适用于组合桥面结构中PBL剪力键的抗剪承载力计算公式,并以本文及其它文献的试验结果验证了其适用性。

基于塔内位移观测器和均衡空间低维控制器的高塔结构振动主动控制系统

高塔结构振动适合也需要主动控制技术,但需要满足位移直接观测和单点控制下的低维高效控制。本文应用现代摄像观测技术,建立了一套从塔内实时连续观测振动位移的方法,为高塔结构振动主动控制提供了最直接的位移观测器,避免了以往只能建立加速度观测器,经滤波后再与假定的外荷载结合计算输出位移的冗长过程。基于均衡系统空间变换和平衡截断法,对顶端设置主动质量块的高塔结构进行降维,可以有效保留结构的主要动力特性。以某施工状态的700 m高塔为例,进行了风振和地震的主动控制仿真分析。结果表明:以少数位移状态作为反馈信号的降维控制器的控制效果和基于全状态反馈的全维控制器基本一致,可以作为高塔结构振动的主动控制策略。

重复使用运载火箭机构电涡流阻尼技术应用及思考

重复使用航天运载器是航天运输系统发展的重点目标之一,机构技术是运载火箭多功能化、可复用化发展的重要支撑,其减震缓冲功能对阻尼机构有着广泛的需求。电涡流阻尼是一种基于电磁感应原理的非接触式的阻尼产生方式,具有无磨损、无漏液、性能稳定、可靠性高、维护性好、便于长期贮存等优势,并且是一种电涡流阻尼原理的速度型阻尼机构,在车辆制动、建筑减振等工程领域中应用广泛。本文对永磁体电涡流阻尼器的基础原理进行了阐述,按直线式、轴向旋转和径向旋转进行分类,并分析了应用的材料类型。研究了重复使用运载火箭在展开缓冲、抑振隔振、冲击缓冲、主动控制等方面对阻尼机构的需求,详细分析了电涡流阻尼技术在运载火箭机构设计领域的应用现状和发展前景。

考虑跨江交通需求的绕城高速免费通行政策研究

针对众多城市跨江交通拥堵日益严重而绕城高速利用不足的情况,以长沙为例,探讨了绕城高速免费对跨江交通出行的影响。首先,对长沙市内跨湘江通道进行交通调查,发现猴子石大桥和湘府路大桥早、晚高峰均面临严重的交通拥堵情况。在此基础上,利用Greenberg模型对猴子石大桥和湘府路大桥的交通流调查数据进行分析建模,构建了相应的交通流模型。接着,根据高速公路门架数据,发现晚高峰时段长沙绕城高速车辆中67.2%是市内出行,过境交通仅占0.8%,且以中小型客货车为主,实施免费通行政策的基础较好,而对早高峰的分析有类似发现。最后,假设实行绕城高速免费政策,针对猴子石大桥和湘府路大桥向绕城高速分别分流5%、10%和15%交通量的情况,分析发现猴子石大桥和湘府路大桥交通拥堵得到有效缓解,而长沙绕城高速运行依然通畅。

滞回摩擦型调谐惯质阻尼器结构隔震研究

本文研究一种新型非线性阻尼器——滞回摩擦型调谐惯质阻尼器(HFTID)在工程结构抗震控制中的应用。HFTID由调谐惯质阻尼器(TID)和滞回弹簧摩擦元件并联组成。首先通过谐波平衡方法推导了HFTID单自由度系统力与位移的传递率。然后对HFTID进行了最佳调谐参数优化,得到HFTID最优参数的近似表达式,比较了HFTID和TID振动控制系统的减振效果。结果表明,HFTID相比TID可以进一步降低振动控制系统的传递率。最后,以一栋多层隔震结构为例,将HFTID与TID的隔震效果进行了对比,结果表明,HFTID相比TID在降低地震响应峰值和均方根值方面具有更大优势,验证了HFTID在降低地震响应方面的有效性和实用性。HFTID在建筑和桥梁结构抗震、车辆悬挂系统和其他机械隔震问题上具有潜在的应用前景。

超大跨度悬索桥主缆自平衡体系运营期控制

超大跨度悬索桥塔顶两侧的主缆往往会形成巨大的不平衡水平力,这给主塔设计带来了很大的挑战。为抑制运营阶段索鞍频繁的纵向微动位移并减小桥塔受力,本文以在建超大跨度悬索桥为例,提出一种具有振震双控功能的主缆自平衡体系。建立大桥动力分析模型分析大桥在风车联合作用下的动力响应特征,研究主缆自平衡体系对纵向运动的控制效果,并对比缆塔自由、缆塔固结和自平衡三种结构体系下的纵向响应,对大桥的抗震性能和静力性能进行检验与分析。结果表明:自平衡体系可以有效抑制索鞍位移,位移峰值、累积值的减振率分别达到60%、95%,E2地震作用下索鞍位移峰值的减震率达到79%,塔底截面的能力需求比为9,满足承载力要求,且改善了桥塔受力,避免混凝土受拉,有利于降低造价。主缆自平衡体系的综合性能优越,可以有效保障桥梁的正常运营和安全耐久。