LNG储罐单层球面网壳结构动力特性分析

为研究LNG储罐穹顶单层网壳在地震载荷作用下的动力特性,通过3D3S软件建模并借助有限元分析软件ANSYS对单层网壳进行模态分析和地震时程分析,得到结构自身振动特性和动力响应规律。结果表明:穹顶网壳相邻两阶固有频率相近,网壳变形左右对称,后期以整体变形为主。地震波的形态和频率对结构节点位移时程曲线和杆件轴力时程曲线的形状影响较大,结构在人工波作用下动力响应最大,应该选用多条地震波对网壳结构进行包络分析;矢跨比在前10 s相同地震激励下对结构动力响应影响较大,矢跨比为5/36时结构变形最小且最为稳定;整体结构节点位移明显大于单独网壳结构,设计网壳结构时,应该考虑下部结构对网壳动力性能的影响。

考虑周围子结构对中间柱型黏滞阻尼器减震效率影响研究

为研究周围子结构对中间柱型黏滞阻尼器效率的影响规律,将阻尼器位移分解为5个组成部分,即结构层剪切变形、柱轴向变形、梁柱节点转动、悬臂墙自身变形及阻尼力反作用下局部梁段变形引起的位移。根据阻尼器的位移分解,从理论上分析了柱跨内位置λ和周围子结构梁柱线刚度比ρ对黏滞阻尼器减震效率的影响,并以附加阻尼比ζ作为减震效率的评价指标,通过大量数值模拟探究出λ、ρ及阻尼系数c对ζ的影响规律,提出中间柱型黏滞阻尼减震结构效率优化步骤。结果表明:柱宜尽量靠近跨中,跨中时效率是跨边的2倍左右;周围子结构梁柱线刚度比和阻尼系数在适度范围内增加,亦可使阻尼器耗能效率提高。

基于响应灵敏度的桥梁下部结构损伤识别方法研究

为实现桥梁下部结构横、竖向状态的同步识别,以多跨简支梁桥下部结构为研究对象,提出了基于响应灵敏度的桥梁下部结构损伤识别方法。首先,基于车桥耦合动力分析理论推导了桥梁下部结构响应灵敏度方程;其次,基于响应灵敏度模型修正算法和数值算例对所提方法的有效性和抗噪性进行了验证。结果表明:当梁体、墩身、基底约束同时受损时,所提算法可准确、有效地识别墩身单元刚度和基底约束刚度值;所提算法具有较强的抗噪性,在5%噪声影响下仍能有效识别墩底弹性支承的损伤,并能准确定位损伤桥墩单元位置和识别损伤值。

基于子结构的大型桥梁有限元模型修正方法

实际桥梁结构的整体有限元模型修正时自由度和单元数量较多,待修正参数多,有限元模型修正精度和效率低。为了提高有限元模型修正的效率,提出基于子结构的有限元模型修正方法。子结构方法是化整体分析为局部分析的方法,与直接修正大型桥梁有限元模型相比,子结构方法只需要计算每个子结构少量低阶模态,得到整体结构的特征解及特征解灵敏度,形成模型修正的目标方程和灵敏度矩阵,进而缩短模型修正时间。将基于子结构的模型修正方法用于怒江特大桥主桥(上承式钢桁拱桥)有限元模型修正,结果表明:修正后桥梁的前10阶频率与桥梁的模拟实测频率值相吻合,且模型修正时间仅为传统整体方法的56%。

不对称跨度下钢框架组合梁柱子结构抗倒塌能力分析

基于备用荷载路径法,在充分考虑楼板组合效应的基础上,以不等跨组合梁柱子结构为研究对象,提出了双跨组合梁在集中荷载作用下的显式简化模型,详细推导了其在连续倒塌过程中5个不同性态阶段(弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、过渡阶段及悬链线阶段)的承载力-位移相关计算公式,重点分析了组合梁柱子结构的抗连续倒塌机制。通过ABAQUS建立了相关数值分析模型,对理论公式进行了针对跨度比差异的数值模拟对比,结果表明理论公式对不对称跨度组合梁柱子结构连续倒塌分析具有良好的通用性和较高的计算精度。

下部结构对大跨空间枢纽结构地震响应的放大效应分析

大跨空间枢纽结构是重要的城市生命线工程,地震作用下一旦发生破坏将造成巨大的社会影响。与传统大跨空间结构不同,大跨空间枢纽结构除上部屋盖结构外,还建有刚度较大的下部结构,整体结构形式复杂。因此针对大跨空间枢纽结构的特点,选取了典型的大跨空间网架枢纽结构和管桁架枢纽结构,采用有限元软件ABAQUS分析了下部结构对大跨空间枢纽结构地震响应的影响规律及机理。结果表明,相比仅考虑屋盖结构,考虑下部结构时大跨空间枢纽结构自振频率相比仅考虑屋盖结构时明显降低,结构前十阶自振频率最大相差约20.2%。此外,考虑下部结构会使大跨空间枢纽结构屋盖的动力响应明显增大,屋盖节点的三向加速度响应相比仅考虑屋盖结构时增大约15.8%~248.6%,节点三向相对位移响应增大约3.8%~453.1%,杆件应力增大约0.1%~125.1%,因此在设计时有必要对大跨空间枢纽结构进行整体结构计算分析。

上承式梁拱组合体系桥受力性能研究

上承式梁拱组合体系桥是上承式拱桥和连续梁组合受力的一种桥梁形式,有经济性能好、承载能力大、结构轻盈等特点。通过采用预应力筋来平衡拱脚的推力,发挥了拱梁混凝土和预应力钢筋各自的特点,比较适合在软土地基上修筑。经对青岛创业大道桥的分析,得出了设计参数和桥梁在静力荷载下的受力性能的关系,同时分析了上部结构与下部基础协调作用对拱桥的影响,分析了在软土地基上的适用性。

琼州海峡超大跨度公铁两用悬索桥方案的提出和初步研究

以琼州海峡地质、地貌条件为基础,研究了超大跨度公铁两用悬索桥的合理桥跨布置;分析不同跨度对各种材料性能和构件尺寸的要求;探讨连跨悬索桥中间桥塔纵向刚度对全桥竖向刚度的影响;对比适用于超大跨度公铁两用悬索桥的加劲梁截面形式;提出琼州海峡超大跨度公铁两用悬索桥的结构可行方案及若干需要进一步研究的问题。

关于图的拟拉普拉斯特征多项式

设G是一简单无向图 ,C(G)表示G的无向关联矩阵 ,Q(G) =C(G)C(G) T,det(λI -Q(G) )称为图G的拟拉普拉斯特征多项式 .该文对图的拟拉普拉斯特征多项式的系数进行了研究 ,给出了图的拟拉普拉斯特征多项式系数的一些性质 ,得到了正则图的线图、细分图。

基于子结构法的邮轮典型大跨度结构振动分析

豪华邮轮结构复杂、模型规模较大,存在大量无用的局部模态,考虑采用动态子结构方法对邮轮上层建筑大跨度舱室结构展开分析,以目标大跨度舱室结构为主子结构、其余船体结构为从子结构,讨论所选取整体模型范围、主子结构截取模态数量的影响。结果表明:以邮轮全船模型为计算模型,截取模态取30阶,应用子结构方法能够得到大跨度舱室结构准确模态解,同时提高了计算效率。研究结果对于邮轮上层建筑大跨度舱室结构乃至于大型复杂工程结构物的振动预报工作具有参考意义。

大跨度连体高层结构时域子结构振动控制研究

通过在子结构中设定控制目标,通过引入大质量法在时域提出了子结构LQR控制算法。数值模拟在一大跨度的连体高层结构中进行,控制效果的对比表明,提出的子结构控制算法可以达到与传统控制算法相当的控制效果,同时相较传统算法,时域中的子结构LQR控制算法其需要的反馈信息传感器个数和控制方程维数都将大大减小,从而可以在很大程度上提高计算效率和实时控制效果。

多跨连续梁桥多子结构协同混合试验方法研究

针对混合试验中的数值积分方法进行了研究,提出基于Newmark-β法的预测-几何修正算法(P-GC)。算法采用过程刚度进行子结构边界位移预测,通过几何修正方法找回所丢失的预测位移增量值。依托P-GC算法开发多跨连续梁桥多子结构协同混合试验系统。最后通过某实际多跨连续梁桥进行数值模拟试验验证,结果表明基于P-GC算法的多子结构协同混合试验方法能够有效的模拟桥梁结构的地震响应以及多个子结构的非线性行为。

岩溶地区中小跨径桥梁下部结构设计新思路

岩溶地区桥梁桩基施工难度大、风险高、工期慢、造价高,对于中小跨径桥梁,甚至会出现桥梁桩基、溶洞处理的造价远高于桥梁上部结构的情况。针对此现象,结合清远市某景观桥的设计实例,取消其下部结构中的桩基,改为扩大基础,并通过一系列创新性的优化设计方式减小扩大基础的基底应力,使结构安全可靠。此方法避开了岩溶发育地区桩基的施工难度与风险,缩短了施工工期,节约了工程造价,为岩溶发育地区中小跨径桥梁下部结构的设计提供了一种新思路。

高震区中小跨桥梁下部结构标准化设计方法

由于地震参数、地形、地质条件等存在诸多不确定性因素,中小跨桥梁下部结构通用化难度较大,以兰州市南绕城高速公路桥梁工程为例,重点研究高震区中小跨度桥梁的标准化设计方法,制定了适用于Ⅱ类、Ⅲ类场地类别(动峰值加速度0.20 g)的两套下部结构通用图,在下部结构标准化方面取得了较大的进步。

图的拟拉普拉斯特征多项式的系数

设 G 是一简单无向图,C(G)表示 G 的无向关联矩阵,Q(G)=C(G)·C(G)~T,det(λI—Q(G))称为图 G 的拟拉普拉斯特征多项式.该文着重对图的拟拉普拉斯特征多项式的系数进行了研究,给出了图的拟拉普拉斯特征多项式的系数的图论解释,得到了 n 阶连通二部图其拟拉普拉斯特征多项式中一次项的系数的绝对值正好为该图的生成树数目的 n 倍.

平行上跨既有铁路线公路桥梁下部结构施工技术

深圳市南坪快速路(二期)A段工程因中山园拆迁等难题后实施中山园段改线方案,南头立交以东,将线位平行上跨平南铁路上方,以桥梁形式沿平南铁路正上方通过,如何在确保既有平南铁路正常运营的情况下,上跨既有线的桥梁工程能够顺利施工,本文结合该项目桥梁下部结构工程实例,就相关技术作了介绍。

北京大兴国际机场航站楼中心区屋盖钢结构设计的关键问题

为满足北京大兴国际机场航站楼少柱、大空间的建筑需求,提出一种以可独立承载的大型子结构单元为基础、支承体系与屋盖结构一体化的巨型网格结构。并就结构设计中的关键问题,进行了竖向承载能力、水平抗侧能力、防连续倒塌、抗震性能研究及竖向地震作用分析,结果表明:以若干独立承载的大型子结构单元为基础构建的体系可大幅提升结构的承载能力和抗倒塌能力;两个支撑筒或支撑框架与C形柱组成三角形支承结构,承载力可提升300%以上;子结构之间的屋盖结构对巨型网格结构的传力机制影响较大,应考虑子结构独立模型和整体模型进行承载力包络设计;当支承构件承担的地震剪力小于其承担的重力荷载比例时,应对支承构件承担的地震剪力进行调整,以提高支承构件的抗侧能力;针对构件和支承系统层面的抗连续倒塌分析可有效评估不同构件和C形柱的重要性等级;采用静力法计算大跨屋盖的竖向地震响应偏小,应采用振型分解反应谱法或动力时程分析法进行复核;采用基础与层间结合的超大平面隔震技术可有效提高巨型网格结构的抗震能力。

悬浮隧道考虑竖向弹性约束的子结构模型与涡振响应特性

通过将跨内支撑锚索与连接边界条件简化为竖向弹性约束,采用尾流振子考虑均匀流作用下结构的流固耦合效应,研究多跨锚索支撑式悬浮隧道的涡振特性。基于Euler-Bernoulli梁理论建立可考虑跨内/边界竖向支撑刚度对涡振特性产生影响的悬浮隧道管体子结构模型,分析多组跨内锚索支撑刚度与边界约束刚度组合下管体的涡振响应规律。研究结果表明:当两类约束刚度增大、结构固有频率增大时,高阶模态越难以被激发,能有抑制涡振响应的作用;当锚索支撑刚度较小和较大时,靠近端部位置的涡振响应幅值随边界约束刚度的增大而减小,且跨度范围内的涡振响应峰值关于中点对称,当锚索支撑刚度中等且相邻阶次频率相差较大时,管体位移由单一模态主导,当相邻阶次频率接近时,在涡振锁定区间内可观察到由模态耦合所导致的“凹陷”和“凸起”的非线性现象;不同位置之间跨内位移响应的极大值在边界约束刚度较小、较大时分别出现在两端、中点位置。

不对称跨度下钢框架梁柱子结构抗倒塌性能分析

将子结构引入结构抗倒塌分析是评估结构抗倒塌性能的一种快速有效方法。采用备用荷载路径法,选择钢框架梁柱子结构作为研究对象,建立了分析梁柱子结构抗倒塌能力的理论计算模型,研究了梁柱子结构由梁抗倒塌机制向悬链线抗倒塌机制转换的过程及机理。根据梁柱子结构内力变化将整个抗倒塌过程划分为4个阶段,推导了不对称跨度情形下梁柱子结构在不同阶段的承载力及挠度变形计算公式,分析了梁柱子结构由抗弯向拉弯转化并最终主要依靠拉力抵抗外载的全过程,并通过数值算例验证了理论计算公式,满足工程计算的精度要求。

大跨斜拉桥结构行为一致多尺度有限元模拟

以润扬长江大桥北汊斜拉桥为实际工程背景,分析了同时考虑结构整体和局部细节特性的结构行为一致多尺度模拟方法在具体应用中的实施过程。以结构健康监测和损伤评估为目标,建立斜拉桥整体结构的三维多尺度有限元模型,桥面系采用分级多重子结构方法建立结构行为一致多尺度有限元模型。对建立起来的大跨桥梁结构多尺度有限元模型进行模态分析,并利用成桥试验数据从静力响应、动力特性等方面验证了多尺度模型的有效性。结果表明:建立的多尺度模型是有效的,其计算分析结果和成桥试验值之间的误差较小;分级建立结构行为一致多尺度模型的模拟方法有利于满足在结构健康监测系统设计、结构状态评估和结构损伤检测等各个不同阶段模型分析的需求。