Non-stationary Buffeting Response Analysis of Long Span Suspension Bridge Under Strong Wind Loading

The non-stationary buffeting response of long span suspension bridge in time domain under strong wind loading is computed. Modeling method for generating non-stationary fluctuating winds with probabilistic model for non-stationary strong wind fields is first presented. Non-stationary wind forces induced by strong winds on bridge deck and tower are then given a brief introduction. Finally,Non-stationary buffeting response of Pulite Bridge in China,a long span suspension bridge,is computed by using ANSYS software under four working conditions with different combination of time-varying mean wind and time-varying variance. The case study further confirms that it is necessity of considering non-stationary buffeting response for long span suspension bridge under strong wind loading,rather than only stationary buffeting response.

基于耐震时程法的大跨度钢桁拱桥易损性分析

为克服复杂桥梁结构在地震易损性评估时需要进行大量非线性时程分析的不足,提出一种基于耐震时程法(ETM)的易损性分析方法用于桥梁结构易损性的快速评估。首先,基于ETM合成了若干条耐震时程曲线(ETA),将其与概率地震需求模型相结合。随后,考虑桥梁模型的不确定性,借助OpenSEES建立一座大跨度上承式钢桁拱桥的有限元模型样本库,并分别使用ETM和增量动力分析(IDA)法对其中的桥梁模型进行时程分析并得到典型构件的易损性曲线,将二者结果进行对比以验证ETM的适用性。最后,利用验证后的方法分析该桥各构件纵向地震下的易损性。结果表明:ETM与IDA所得结果的相对误差基本控制在5%以内,说明基于耐震时程的易损性方法可有效兼顾分析效率和计算精度;在纵向地震作用下,上承式钢桁拱桥的引桥墩和交界墩在50%中等损伤概率下的地震动强度指标仅为0.597g和0.972g,远小于其他构件,说明混凝土桥墩为最易损构件;拱肋和立柱在地震作用下发生破坏的概率较小,但拱顶和拱脚相对薄弱;设置固定支座的短立柱在纵向地震作用下易发生损伤,可通过改变拱上立柱的支座布置形式进行优化。

基于Kriging模型的大跨度拱桥时变地震易损性分析

文章以桥墩钢筋锈蚀机理为基础,探究了基于氯离子环境侵蚀引起的钢筋直径及力学性能的退化规律,同时考虑地震动和结构参数的变异性,因分析计算量很大,引入Kriging模型和拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,LHS)法建立易损性曲线,并利用Monte Carlo抽样方法形成全寿命周期内的桥梁系统损伤概率曲面。运用OpenSEES程序引入时变效应,对某大跨度拱桥建立有限元模型。分析结果表明:Kriging模型能够较精确地代替有限元进行分析,能够显著减小计算量;对于大跨度拱桥而言,由Monte Carlo抽样得到的全桥体系易损性来评价桥梁的抗震性能更加合理;在全寿命设计基准期内,随着服役时间增加,桥墩损伤概率明显增大。该研究可为类似桥梁结构全寿命抗震性能设计提供参考。

一次强风作用下大跨度桥梁主梁非平稳抖振可靠性分析

抖振可靠性评估对保障大型桥梁结构在强风作用下的安全性具有十分重要的意义。在已有研究基础上,基于非平稳风场模型和精细化的抖振时域分析方法,并考虑抖振响应的非平稳性和非高斯特征,构建了大跨度桥梁主梁非平稳抖振可靠性分析的方法流程。非平稳脉动风速的模拟基于进化谱理论采用谐波合成法并引入均匀调制函数来实现。静风力荷载采用规范公式求解,非平稳抖振力采用准定常气动理论并引入气动导纳公式来修正其误差进行模拟,气动自激力通过引入单元气动刚度矩阵与气动阻尼矩阵实现。对于精细化有限元分析得到的抖振响应,采用Winterstein修正模型对其进行高斯转换,并考虑响应方差的时变特性,采用基于Poisson假定的首次超越概率来求解非平稳抖振动力可靠性。应用所提出的方法流程对某大跨度斜拉桥在一次强风作用下的抖振可靠性进行了分析评估,证明了其有效性。

典型立式轻工业建筑结构抗震性能实例研究

立式轻工业建筑结构存在大跨度、高空重载及竖向质量分布不均匀等特点,为研究该结构形式的振动响应特征,以某典型立式轻工业生产车间为背景,建立了精细化三维非线性计算模型,通过有限元仿真技术对该结构形式开展抗震性能研究。结果表明:通过合理设计,立式轻工业建筑结构能满足结构抗震设计要求,结构损伤呈由外及里的发展过程,塑性铰分布规律表现为高层多,低层少,重载层多,非重载层少的特点,在抗震设计过程中,应将重载楼层视为薄弱层予以加固,对外侧抗风柱应设置水平及垂直支撑,以延缓内部承载构件的损伤破坏,提高结构的整体抗震性能。此外,当结构存在大质量比可变荷载时,应该考虑其质量变化对结构动力特性的影响;当设备质量占比较小时,可忽略设备与结构之间的相互作用,抗震分析时可采用设备-结构固结模型进行简化计算。

基于层析成像的服役刚构桥接缝混凝土无损检测方法

大跨度连续刚构桥接缝工作状态会显著影响桥梁的纵向刚度分布,从而改变结构受力。目前,接缝部位混凝土尚缺少针对性的无损检测手段。为探明实际结构中接缝混凝土缺陷状况,基于走时分析的图像重建原理,建立了离散慢度模型,并使用代数重建算法(ART)求解,重建接缝内部缺陷图像,提出了针对接缝混凝土的超声无损检测方法。结合在役大跨度连续刚构桥上部结构拆除工程,针对实际工程场景设计了6层超声传感器布设方案,建立了6×8路径信息矩阵,通过ART算法求解,对接缝质量状况进行了无损检测,并与有损取芯结果进行了对比分析。实桥检测试验表明:提出的基于图像重建原理的大跨度连续刚构桥接缝质量超声检测方法具有较高准确性。结合桥梁上部结构拆除工程,在对桥梁接缝的49处有损取芯检测基础上,初步建立了基于声时值的接缝混凝土内部缺陷评价标准。

双边钢箱钢-混组合梁斜拉桥抖振响应分析

目的 对双边钢箱钢-混组合梁斜拉桥在不同风参数影响下的抖振响应进行分析,为此类斜拉桥设计提供参考。方法 以沾临黄河特大桥为工程背景,利用Fluent流体计算软件模拟得到主梁标准断面的三分力系数;基于谐波合成法,通过MATLAB编程模拟得到桥梁所在处的脉动风速时程曲线;基于Davenport抖振力模型,将脉动风速时程转化为抖振力时程;使用ANSYS进行不同风参数下的抖振时域分析。结果 风攻角在-7°~7°时,抖振扭转角在-7°时达到最大值,抖振横向位移在7°时达到最大值,因此在桥梁抗风设计中必须全面的考虑不同风攻角对桥梁结构抖振的影响;对整体结构而言,顺着主梁纵桥向各节点的抖振位移响应值与平均风速呈正相关;考虑气动导纳函数后,主梁跨中抖振横向位移响应RMS值减少了27.27%,扭转角RMS值减少了28.14%。结论 考虑气动导纳函数后会降低双边钢箱钢-混组合梁斜拉桥抖振响应,以0°风攻角、设计基准风速、忽略气动导纳为条件进行桥梁设计是偏保守的。

某大跨度悬挑结构的抗震性能分析

沈阳艺术文化中心的混凝土主体结构由四个混凝土剪力墙筒体作为主要的抗侧力构件,含大跨度高位悬挑多楼层结构。根据振动台试验尺寸要求,建立了大跨度悬挑结构有限元模型,采用NosaCAD和ABAQUS进行了动力弹塑性结构分析和对比。同时,制作1/30的缩尺模型进行振动台试验研究,研究结构的薄弱环节。理论分析和试验研究表明,该结构在地震作用下可满足现行规范要求,结构布置及分析方法可供今后类似工程借鉴。

大跨度斜拉桥地震易损性分析

摒弃传统易损性分析假定,采用增量动力分析方法,提出改进损伤指标参数,对脉冲地震波和非脉冲地震波进行对比,定量分析桥梁结构损伤程度.首先,建立大跨度斜拉桥精细化有限元模型,使用增量动力分析方法,进行大跨度桥梁2100次非线性时程分析;然后,以斜拉桥桥墩墩底、主塔塔底和支座系统为研究对象,选取合适的损伤指标建立各构件在不同损伤状态下的限值;最后,根据桥梁构件在各级地震作用下的损伤概率,为桥梁抗震提供参考意见.

结构健康监测系统在地震作用下大跨度桥梁动力响应分析的应用

为研究结构健康监测系统在地震作用下大跨度桥梁动力响应分析的应用,依托国内某特大斜拉桥结构健康监测项目,基于结构振动监测模块的地震作用下桥梁的实测响应数据,分析了结构各关键截面上加速度时程曲线特征,借助互相关函数对比了地震作用前后结构固有频率的变化,并利用反应谱法计算了桥址处地震特征下的结构地震响应。结果表明:相比于结构主跨三向振动,墩顶横向振动对地震更为敏感,可作为结构健康监测工作中的主要报警参数;结构监测技术由于可以实时、准确的测量处地震来临时的真实结构响应,可为桥梁工程应急突发事件的分析打下坚实的数据基础。

高速铁路大跨度桥梁端轨道动态不平顺特征分析

以一座大跨度公铁两用悬索桥为例,分析了大跨度桥梁端区域的轨道动态不平顺波形特征和时变规律,并基于最大重叠离散小波变换(Maximal Overlap Discrete Wavelet Transform,MODWT)对梁端区域轨道不平顺进行时频分析。结果表明:钢轨伸缩调节器的尖轨尖端会产生轨距突变峰值,可作为梁端里程精准定位的依据;不同月份的梁端区域轨道不平顺波形相似,轨距和轨向局部峰值位于引桥侧钢轨伸缩调节器的尖轨尖端,高低不平顺局部峰值位于梁缝处;MODWT可以精准提取梁端轨道不平顺的特征,且没有里程平移;梁端区域的轨距不平顺能量集中在波长1.98~32.10 m,由钢轨伸缩调节器产生的轨距不平顺波长为0.99~8.07 m;轨向不平顺能量集中在波长3.96~32.10 m,由钢轨伸缩调节器产生的轨向不平顺波长为0.99~8.07 m;高低不平顺能量集中在3.96~32.10 m,其中7.93~16.10 m的波长能量最突出。

大跨度及长悬挑钢结构人致振动舒适度与TMD减振控制分析

大跨度与长悬挑钢结构中的振动一直是需要控制的关键问题,当外荷载的激励频率与结构的自振频率接近时容易共振引发振动舒适度问题。本文基于钢结构中大跨度(最大跨度39m)与长悬挑(最长悬挑12.4m)两类复杂性共存的特征,采用有限元软件,以模态分析方法对整体钢结构的振型与频率展开分析;以时程分析方法对人行激励下大跨度及长悬挑部分振动加速度进行仿真;结合振动舒适度控制标准对钢结构的振动舒适度进行评价;基于调谐质量阻尼器(TMD)系统的减振优势,采用TMD对结构进行振动控制并进行响应分析。结果表明,未采用TMD的钢结构的竖向振动为大跨度与长悬挑部分的局部振动,且竖向振动频率小于3Hz,加速度峰值响应超越振动标准限值;选择具有合理的参数TMD系统对振动舒适度进行控制,频率能满足3Hz的要求,且加速度响应满足15cm/s^(2)的要求,相比于未采取振动控制措施的结构,加速度响应大幅减小,对大跨度、长悬挑结构的振动舒适度控制的工程实践具有重要的参考意义。

大跨越输电铁塔位移风振系数时频域计算分析

大跨越输电塔是风敏感结构,位移风振系数对跨越塔选型优化具有重要意义。以典型500 kV大跨越输电塔为研究对象,分别在ANSYS中建立了单塔和塔线体系有限元模型,通过模态分析得到了跨越塔前3阶自振频率,按照随机振动理论计算了跨越塔整体位移风振系数,跨越塔位移风振系数与高度无关。通过非线性风振响应时程分析,得到了跨越塔典型风压分段代表节点的位移时程曲线,基于有限元计算结果计算了跨越塔各风压分段的位移风振系数及整塔加权值,位移风振系数时域计算值沿高度变化不大。跨越塔位移风振系数频域计算值为1.54,比按照塔线耦合模型在时域计算的位移风振系数整塔加权值低12.9%。

日照某艺术中心结构设计

某艺术中心为剪力墙核心筒加大跨度拱梁结构体系,三个剪力墙核心筒落地,其余地上部分均悬空。采用YJK和SAP2000两种软件对模型地震性能指标进行了对比分析。经过小震弹性时程分析、弹塑性动力时程分析,验证了结构安全性,且对结构平面不规则项进行加强措施,以保证结构安全、可靠。

中国武术思想史研究若干议题管窥

对武术思想史的关注,是推进武术理论的必然要求,成为当前学术研究热点。本文通过文献资料等方法,分析了武术思想史的若干议题,提出史料是武术思想史研究的基础,甄别与互证程度高低决定了思想根基深浅;语境是历史上的特定时代,是武术思想发生、发展和成熟的历史现场;主体是基于占历史多数的大众习武群体,主体叙事遵循的是唯物史观,符合史学转型潮流;本体是区别于其它文化思想的抓手,是武术思想的最终建构;长时段彰显着武术思想的连续性,提醒我们摆脱"后见之明",树立"去熟悉化"意识,从"无知之幕"探究思想之流。

大跨度桥梁耦合抖振响应的时域分析

提出了一个大跨度桥梁的耦合抖振时域分析方法．作用于桥面上的风荷载被转化到时域中．以汕头海湾大桥为工程背景，用文中方法的计算结果与频域反应谱理论以及紊流场中全桥模型风洞试验结果相当吻合．另外，本文方法计及有效攻角的瞬时变化和紊流对自激力的影响，显示出频域反应谱方法所不具备的优点．

冲击风作用下大跨屋盖多模态随机风致响应研究

雷暴冲击风是一种近地面短时产生的瞬态强风,它与传统的边界层风场特征具有明显的差别,冲击风将会引起屋盖的强烈振动,甚至发生破坏。本文根据混合随机模型,详细研究了冲击风风场的数值模拟方法。应用Wood竖直风剖面方程与Holmes经验模型模拟平均风场,使用稳态高斯随机过程模拟脉动风场,模拟的风场与实际的雷暴冲击风较为一致。结合多阶模态加速度法和等效风荷载原理,详细推导了大跨屋盖随机风致响应的计算方法。结合边界层风洞试验,比较冲击风产生的表面风压特性,计算得到屋盖冲击风致动力响应时程,并研究了冲击风作用下大跨屋盖荷载风效应系数和位移风效应系数的分布特点。研究结果可作为评估大跨屋盖冲击风致响应的一种参考。

多点输入反应谱法的理论研究

根据大跨度空间网格结构的特点,忽略拟静力反应项与动力反应项的耦合项,提出了多点输入反应谱计算的简化方法。该方法所表示的结构地震动反应主要由拟静力响应和动力响应两部分组成,其中拟静力响应是由地面各点输入位移不一致引起的;动力响应部分主要是由结构在地面加速度作用下引起的,它在形式上与传统反应谱法保持一致,但考虑了多点输入的影响。从将地震动功率谱密度函数简化为白噪声和频响函数对地震动频率的选择性两方面入手,对拟静力反应和动力反应部分的组合系数进行了研究并简化。结果表明,简化方法是可行的,它一方面减少了计算工作量,另一方面又保证了计算精度。采用多点输入时程分析法和多点输入反应谱法,计算了哈工大体育场罩篷的地震反应,计算结果证实了多点输入反应谱理论的正确性。

菜园坝大桥施工阶段的抖振时域分析

重庆菜园坝长江大桥是钢箱系杆拱、桁梁的组合结构拱桥,其施工阶段的刚度与使用阶段相比要小得多。为避免抖振引起的施工安全问题,在利用线性滤波器中的AR模型进行了三维脉动风场模拟的基础上采用时域分析法对各施工工况下的抖振响应进行了分析,所得结果可直接用于工程设计和施工控制,也可为今后该类桥梁的设计和施工提供参考。

大跨桥梁风致抖振时域分析及在ANSYS中的实现

通过对准定常气动力模型[1]进行双变量泰勒展开,导出与自激力等价的12阶单元气动阻尼矩阵和气动刚度矩阵,自激力以单元气动阻尼矩阵和单元气动刚度矩阵的形式在ANSYS中以Matrix27矩阵输入,提出一套在ANSYS中实现大跨度桥梁抖振分析的简便方法。通过对一座大跨度斜拉桥进行抖振时域分析,计算结果表明本文方法的计算结果与该模型的精确结果几乎完全一致,充分说明了本文方法的正确性和实用性。