多层建筑结构水平剪扭-竖向地震反应的智能复合隔震控制

本文在提出了"碟形弹簧-橡胶隔震垫"和MR阻尼器组合而成的智能复合隔震系统的基础上,建立了智能复合隔震系统对多层建筑结构"水平剪扭-竖向"地震反应控制的设计计算方法。提出了智能复合隔震系统对建筑结构水平地震反应的模糊半主动控制策略和对建筑结构竖向地震反应的被动控制方法。以一个五层框架结构为例进行了仿真分析。分析结果表明,本文提出的智能复合隔震系统是一种十分简单和有效的隔震系统。它可克服建筑结构常规隔震系统的两个主要缺点,有效地抑制多层建筑结构的多维地震反应。

智能材料结构系统在土木工程中的应用

本文在简要说明了“智能材料－ 结构系统”的基本概念和它在土木工程结构中的两种应用途径的基础上， 较为系统地介绍了光纤材料、碳纤维混凝土、愈合管道、形状记忆合金、ＥＲ 电流变液、ＭＲ 磁流变液和ＰＥ 压电材料等七种智能材料（ 或器件）

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。

500kN足尺磁流变液阻尼器设计的关键技术

对我们制作的、目前出力居世界前列的500kN足尺MR阻尼器设计的关键技术、阻尼器的性能试验及力学模型的参数识别进行了研究。在对磁流变液材料的最大屈服剪应力、抗沉降稳定性以及磁滞响应时间等关键性能试验分析的基础上,确认该磁流变液的抗沉降稳定性和其他两项性能指标满足MR阻尼器的设计与工程应用要求。同时,对此500kN足尺MR阻尼器设计的关键技术,包括内置式碟型弹簧蓄能器、磁场防漏设计以及引线保护等进行了介绍;并通过对此MR阻尼器性能的试验,依据阻尼最小二乘法,对MR阻尼器采用的修正的B ingham模型的参数进行了识别,得到了与试验结果吻合的MR阻尼器的力学模型。通过研究可知,高性能磁流变液材料的制备以及MR阻尼器设计的关键技术是大吨位足尺MR阻尼器成功的关键。

下击暴流的特征及其对输电线塔风致倒塌的影响

下击暴流为雷暴天气中强下沉气流猛烈冲击地面后形成并沿地面传播的近地面短时强风,其风场特征同传统的大气边界层近地风显著不同。近年来下击暴流作用下输电线-塔结构的倒塌破坏事故层出不穷。根据美国、澳大利亚和南非等国的调查,80%以上的输电线-塔的风致倒塌事故主要为下击暴流所引起。而我国对此却少有研究。据此,本文简要介绍了下击暴流在输电线-塔抗风研究中的重要性,并从尺度特征、风速特征、随机特征和压力特征四个方面对下击暴流的基本特征进行了综述。其次,阐述了下击暴流对输电线-塔结构的灾害作用和下击暴流作用下输电线-塔的破坏特征。最后,论述了下击暴流对输电线-塔结构抗风设计的影响。指出了将雷暴强风,尤其是发生频度高、破坏性强的下击暴流纳入到风荷载规范,是非常重要而迫切的工作。

基于神经网络技术的复杂框架结构节点损伤的两步诊断法

大量研究表明,对于发生损伤的大型复杂结构,采用常规的一步方法进行损伤诊断将是十分困难,甚至是不可能的。因此,本文对多层及高层复杂框架结构节点损伤,提出了基于神经网络技术的两步诊断方法,此方法先将结构划分为n个子区域,将损伤引起的结构前n阶模态频率变化比与损伤区域的关系输入概率神经网络,建立系统,进行损伤子区域判定;然后将结构损伤子区域内第二阶杆端应变模态变化量与节点损伤位置和损伤程度的关系输入径向基神经网络,建立系统,进行损伤位置和损伤程度具体诊断。数值仿真分析结果表明,此方法可对多层及高层框架结构的地震节点损伤做出成功诊断,且具有较好的抗干扰能力。

下击暴流风的数值仿真研究

作为自然界的一种强风荷载,雷暴天气产生的下击暴流风在世界范围内造成了大量工程结构物的破坏。研究证实,下击暴流风具有同常规的大气边界层近地风完全不同的风场特征。利用通用商业CFD(Computational fluid dynamics)软件FLUENT完成了几何缩尺比为1:2000的下击暴流过程的数值仿真。非定常的数值模拟将有助于更好地理解下击暴流风的动力特征。数值结果表明,基于雷诺平均的Navier-Stokes方程进行的非定常数值模拟结果同根据实测数据提出的三种经验风剖面吻合良好,在目前实测资料稀少的情况下,有助于更好地研究下击暴流风的基本特征。

武汉天兴洲公铁两用斜拉桥主梁和桥塔纵向列车制动响应智能控制的理论与关键技术

研究MR阻尼器对武汉天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动响应智能控制的理论与应用的关键技术,此技术已获取多个国家发明专利授权。文中在获取列车制动引起的天兴洲大桥主梁节点上的作用力时程的基础上,建立了MR阻尼器对漂浮型铁路斜拉桥主梁和桥塔纵向列车制动响应智能控制的基本方程和仿真分析方法,提出效果明显优于"被动-开"控制的改进的固定增量半主动控制策略。与此同时,对天兴洲大桥应用的目前世界上出力最大的500kN磁流变液阻尼器的稳定性、耐磨损寿命要求、设计制作的关键技术以及性能试验进行了研究。并在正确识别500kN磁流变液阻尼器参数的基础上,对武汉天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动响应的智能控制进行仿真设计。结果表明,MR阻尼器的智能控制能有效地抑制天兴洲大桥主梁和桥塔的纵向列车制动响应,以保证大桥的安全和正常使用。

天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动振动反应分析

本文对天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动的振动反应进行了研究。天兴洲大桥是目前在建的世界上跨度最大的公铁两用斜拉桥,由于具有四线铁路,其主梁在列车制动及行车移动荷载作用下会沿纵向产生大幅振动,因此对其列车制动及行车移动荷载反应进行研究尤为必要。文中,首先根据车辆动力学的原理建立了列车制动动力学模型,获得了列车制动力纵向荷载及在制动过程中列车行走所产生的竖向荷载,并建立制动力传递有限元模型,应用有限元分析软件来获取钢轨上制动力及列车行走时引起的桥梁结构节点上的作用力时程。最后对天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动及行车移动荷载的振动反应进行了仿真分析,发现了其主梁纵向列车制动反应具有位移大且速度极小的特点。

基于应变模态的钢结构构件焊缝损伤定位方法的研究

本文探讨了用应变模态对钢结构焊缝损伤进行识别与定位的方法。应变模态对结构局部损伤的反应敏感,是对结构进行微小损伤诊断的较理想的损伤识别指标。文中以一简支工字型梁为研究对象,分别采用基于应变模态差的三种定位准则和神经网络方法,对其进行了单处和两处焊缝损伤定位的研究。结果表明,基于应变模态差的定位准则对于这两种情况的损伤都具有较高的定位识别率,但不能区别出单处和两处损伤;而采用神经网络方法不仅可以区别出单处和两处损伤,而且训练好的网络对受噪声污染的测试样本也具有较好的识别效果。

深圳市民中心屋顶网架结构支撑钢牛腿瞬时应力场的识别

结构健康智能监测是当前国内外土木工程界新的研究热点和难点 ,具有重要的理论和工程应用价值。本文以深圳市民中心屋顶网架结构的智能监测系统为实际应用背景 。

桅杆结构风振响应及控制研究综述

介绍了桅杆结构风振响应计算的几种常用方法 ,对各种方法的原理进行了较深入的阐述 ,通过比较说明了各种方法的优缺点 ;桅杆风振控制目前一般采用 TMD控制装置 ,但是其控制效果还难以定论 ,有待于进一步研究。

基于遗传算法的塔架节点螺栓脱落的损伤诊断

输电塔线体系是国家的重要生命线工程,在此类结构中,节点是用螺栓联结的,由于螺栓在长期的风致振动中会产生脱落损伤,为了确保人民的生命财产安全,开展对输电塔架结构节点螺栓脱落损伤的诊断研究十分必要。针对高耸塔架结构节点损伤的特点,建立了具有螺栓脱落损伤的塔架结构的有限元模型,提出了基于改进遗传算法的节点螺栓脱落的损伤位置和程度的识别方法;最后,通过对一实际大跨越塔架结构的数值仿真分析,表明文中提出的损伤诊断方法的结果是令人满意的。

压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器，并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究，对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要、文中还建立了房耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型，并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。本文研究表明，压电材料智能摩擦阻尼器可以有效地抑制高耸钢塔结构的风振反应。

基于疲劳累积损伤的输电塔结构剩余寿命估算

建立了风力作用下输电塔结构剩余寿命的估算方法。由于输电线塔体系存在高度的非线性,因此本方法基于疲劳累积损伤的基础理论,通过分析模拟风荷载作用下的三塔两线有限元模型,获取结构构件实时累积损伤,然后依据实时累积损伤对输电塔结构服役期间每年度对应的剩余寿命进行估算。仿真分析表明,该方法可有效解决输电线塔结构的剩余寿命估算问题。

基于改进的OBV模型的下击暴流风荷载模拟

下击暴流是雷暴天气产生的近地面短时强风,具有和大气边界层近地风显著不同的风场特征,其风荷载数值模拟方法也和常规风荷载模拟方法不同。在将下击暴流风速表达为时变的平均风速和调制的非平稳脉动风速之和的前提下,本文采用基于改进的OBV模型(Oseguera and Bowles/Vi-croy(OBV))的方法来模拟平均风速,其平均风速直接由改进的OBV模型表达,而不同于已往研究中将平均风速表达为竖向风剖面与时间函数的乘积,并采用结合快速傅里叶变化的谐波叠加法来模拟调制的非平稳脉动风速。改进的OBV模型考虑了下击暴流的风暴中心移动和强度演化的影响,更准确地描述了下击暴流的实际物理过程。通过实例仿真,说明结果准确合理。

海口世纪大桥施工双悬臂阶段风致抖振反应的控制

海口世纪大桥是一座在建的主跨３４０ｍ的双塔双斜索面预应力混凝土斜拉桥。由于海口市是我国 主要的强风区，在施工设计风速下世纪桥施工阶段存在不安全的因素。为保证大桥的抗风安全，受建设单位委 托，设计单位完成了世纪桥施工双悬臂结构风致抖振反应控制的研究和设计，并经评审通过，建设单位决定采 用。本文在对世纪桥施工双悬臂结构抗风安全性进行评定的基础上，介绍了所完成的世纪桥施工双悬臂结构风 致抖振反应控制方案的原理和设计方法。并通过对设计方案控制效果的理论分析和风洞试验，验证了世纪桥施 工阶段风振控制设计的可行性和可靠性。

多层及高层框架结构地震损伤诊断的神经网络方法

本文提出了强震后多层及高层框架结构地震损伤诊断的神经网络方法。文中在提出有结点损伤的梁柱有限元刚度矩阵的基础上，建立了有结点损伤框架结构的有限元模型。通过完好结构和有损伤结构的有限元分析。获取二者应变模态差值作为损伤标识量，并输入径向基（ＲＢＦ）神经网络进行训练，得到了框架结构结点损伤诊断的神经网络系统。数值仿真分析结果表明．此神经网络可以对多层及高层框架结构结点各种程度的损伤做出成功诊断。

ER 智能材料在结构振动控制中的应用

ＥＲ智能材料是一种可控流体，它在电场的作用下可从牛顿流体变为剪切屈服应力较高的粘塑性体，且这种转变连续，可逆，迅速。因此，可用它来制作可调阻尼器，实现对工程结构风振和地震反应的半主动控制。本文在简要地介绍了ＥＲ智能材料电流变效应的基本原理和影响因素之后，建立了适用于土木工程结构控制用的二种类型的ＥＲ可调阻尼器的工作原理和力学模型。并在介绍了ＥＲ可控阻尼器对工程结构风振和地震反应半主动控制的实施原则的基础上，提出了ＥＲ可调阻尼器在土木工程结构振动控制中的可应用范围。

动力荷载作用下杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法

基于ANSYS有限元计算软件,提出杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法。首先介绍杆系钢结构节点子结构的多尺度有限元计算方法的原理和含三维裂纹节点子结构的有限元建模方法。其次提出疲劳裂纹扩展实时应力强度因子的计算方法及通过对节点子结构荷载边界条件采用分组的方式计算出多轴非比例加载情况下的应力强度因子幅的方法。再次通过Paris裂纹扩展公式完成裂纹扩展的疲劳寿命计算。最后通过一个铁路钢桁架桥工程实例的详细分析,得到其节点区疲劳裂纹扩展的全过程,并对此桥的疲劳寿命进行预测。