基于双质点模型斜拉桥纵向一阶自振周期计算

斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算对结构方案比选和抗震验算均具有重要的意义,为提高斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算的可靠性,根据斜拉桥纵向水平地震惯性力传递路径,建立了全飘浮体系斜拉桥反向双质点简化分析模型和纵向固定铰接体系斜拉桥双质点简化分析模型,分别采用刚度法和柔度法推导了2种体系斜拉桥纵向一阶自振周期的计算公式,并与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行了对比验证。结果表明:基于双质点模型的斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算公式的计算结果与有限元计算结果吻合良好,2种简化分析模型均具有较高的计算精度,可用于斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算,可为斜拉桥的初步设计和方案比选提供参考。

多维地震激励下曲线梁桥简化模型及最不利输入方向研究

曲线梁桥只有在某一特定方向输入地震动时,结构某点或某截面的内力(或应力)才能达到最大值,需要沿多个可能方向输入计算才能确定地震动最不利输入方向。根据隔震曲线梁桥受力特点,将桥梁上部结构和桥墩简化均具有两个水平自由度和一个围绕质量中心轴扭转自由度的堆积质量模型,建立双质点六自由度简化分析模型,通过求解曲线梁桥的动力学方程研究结构的动力特性和地震动行为。算例表明,双质点模型计算结果与传统的有限元模型基本一致,且计算方法简单,可以考虑各种敏感因素的影响,借助编程更适合提出规律性的设计方法。进而在双质点模型基础上应用MATLAB编程探讨多维地震作用下曲线梁桥地震波最不利输入方向的问题,针对不同参数的隔震曲线梁桥,改变相关参数后只需运行一次就可以实现最不利输入角度的确定,可为有限元法最不利地震波输入方向的确定提供参考,并大大减少多个方向输入试算的工作量。

卧式重型精密金属切削机床的动力模型研究

本文在文献[1] 基础上，进一步探讨卧式重型精密金属切削机床的双质点动力模型。本文建立的双质点力学模型能较好地精确预估机床与基础以及床头与工件的相对振幅，有利于保证机床投产后 的加工精度。本文成果对卧式重型精密金属切削机床的设备基础设计和施工具有实用参考价值。

斜拉桥纵飘频率简化计算方法

在飘浮体系斜拉桥的单质点简化计算模型的基础上,提出了一阶纵飘振型的双质点简化分析模型和基本周期的简化计算公式,并结合某飘浮体系斜拉桥的例子,对两种简化计算方法进行了分析比较.数值分析结果表明,双质点模型的简化公式可有效弥补单质点模型的缺陷,为基本周期的估算提供了更为精确的估算方法,研究结果已在大跨度飘浮体系斜拉桥的抗震概念设计中成功应用.

近断层地震作用下斜拉桥黏滞阻尼器参数简化设计方法

黏滞阻尼器是漂浮体系斜拉桥常用的减震耗能装置,但传统的阻尼器参数设计需要通过反复的非线性有限元时程计算来确定,这种方法不够简便有效。本文根据近断层地震的脉冲特点以及斜拉桥动力特性,通过建立斜拉桥的双质点模型的运动微分方程,推导出近断层脉冲作用下的动力反应计算公式;并基于等效线性化方法,得到非线性黏滞阻尼器参数与等效阻尼比的关系,从而利用主梁目标位移反向确定所需设置的黏滞阻尼器参数;最后通过一座斜拉桥实例验证本文方法的正确性,并提出了黏滞阻尼器参数设计简化方法的流程。

复杂博物馆结构的隔震效应及地震响应分析

对具有竖向构件不规则、楼板开洞面积大、四周悬挑梁等特征的复杂混凝土框架—钢支撑博物馆结构,采用隔震技术处理后,基于时程分析法进行了层间位移、层间剪力等的地震响应分析,隔震后结构加速度响应仅为输入的30%～60%,最大层间剪力约为非隔震的40%。还根据基底剪力和外力做功等效原则提出了复杂结构模型向简化计算模型转化的等效刚度和隔震层位移等计算式,并对博物馆隔震结构进行了地震响应分析。计算结果表明,简化分析方法的计算精度与时程分析法相近。所提简化计算方法计算简便且具有较好的分析精度,可用于复杂隔震结构地震响应的快速分析。

基于强震记录快速识别场地液化的频率下降率法

提出了一个以频率下降率为基本指标的依据强震记录快速识别场地液化的新方法。将可液化场地简化为双质点模型,给出了液化导致场地水平自振频率下降的计算公式,推导出了频率下降率的下限值。以此为基础建立了一套基于强震记录快速识别场地液化的方法,并用实际地震记录对其可靠性进行了分析。结果表明:应用本文提出的方法,不仅成功地识别了液化场地和非液化硬土场地,也成功地识别了软土但非液化的场地。

固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振动周期简化计算研究

斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算对方案比选和抗震验算均具有非常重要的意义.首先,根据斜拉桥纵向水平地震惯性力传递路径,建立了固定铰接体系斜拉桥的双质点模型,采用柔度法推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.其次,基于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振型呈现纵向振动与竖向振动相互耦合的特点,利用能量守恒原理推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,结果表明,本文提出的2个简化公式的计算精度良好,均可用于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算.相比之下,柔度法的计算精度更高,可靠性更好.

基于反应谱法的低重心斜拉桥判定简化计算

为便于斜拉桥抗震方案比选,建立全漂浮体系斜拉桥反向双质点简化分析模型和纵向铰接体系斜拉桥双质点简化分析模型,并推导2种体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式。根据反应谱计算理论得到全漂浮体系和纵向铰接体系斜拉桥塔底弯矩的简化计算公式,提出简化的低重心斜拉桥判定公式,并与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,弯矩吻合良好。研究结果表明:2种不同体系斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算公式均具有较高的计算精度,基于反应谱法提出的低重心斜拉桥简化判定公式具有较高的可靠性,可为斜拉桥初步设计时抗震方案必选提供参考。

局部冲刷场地桩基桥梁地震响应简化分析及离心振动台验证

冲刷导致桩周土体流失,改变了场地的地震动特性,同时影响了桥梁的抗震性能。为研究局部冲刷下桩基桥梁动力特性及潜在破坏风险,探讨了冲刷场地的地震动特性,给出局部冲刷场地的地震动快速计算方法;并在此基础上提出局部冲刷后桩基桥梁地震分析简化模型,通过振型叠加法计算桥梁的墩底、桩身剪力和最大位移,用以快速评估局部冲刷后桩基桥梁的破坏风险,进而确定临界破坏冲刷深度;为验证模型的正确性,开展了50g重力下桩基桥梁离心振动台试验,桥梁上部结构简化为质量块,基础采用3×3群桩。按照冲刷深度分为3个工况,每个工况下输入白噪声和El-Centro波。研究表明,一般冲刷使得场地周期减小,但局部冲刷对场地周期影响不明显,局部冲刷坑坡角对场地的地震动几乎没有影响;局部冲刷场地与一般冲刷场地的地震动差别较大,但与原场地的地震响应基本相似;桥梁响应最大时的冲刷深度取决于桥梁频率与地震波主要波频的关系。该简化方法计算的桥梁反应与试验结果相近,因此,可用于局部冲刷条件下桥梁的地震反应快速计算、震害风险评估和临界破坏冲刷深度确定。

斜拉桥顺桥向水平振动频率的实用估算方法

研究斜拉桥成桥自振频率,采用双质点法建立顺桥向水平振动分析模型,推导出纵飘计算公式,并将公式进行简化,得到实用估算公式。采用Midas Civil软件用有限元法分别对齐河黄河大桥等建立三维有限元模型,根据成桥阶段模态测试结果,对比分析有限元分析、双质点法、双质点模型估算公式和现场模态测试结果,表明了有限元法能够精确模拟桥梁实际受力状态,而双质点法和估算公式为斜拉桥在方案设计阶段抗震抗风性能的快速判断提供参考。

设置黏滞阻尼器的纵飘斜拉桥地震响应简化分析方法

针对纵飘体系斜拉桥现有黏滞阻尼器参数设计方法的不足,提出了更为快捷有效的分析方法.首先基于钟摆原理,采用双质点模型简化模拟纵飘斜拉桥的动力响应特征;然后基于能量耗散等效原理,提出了黏滞阻尼器的等效线性模型;最后基于结构动力学原理,建立了设置黏滞阻尼器的纵飘斜拉桥地震响应简化分析方法.在此基础上,针对某主跨392 m的纵飘斜拉桥建立了全桥分析模型,在正弦波作用下,对比分析了全桥模型、双质点简化模型数值解和解析解的计算误差.结果表明:双质点模型数值解计算结果精度较高,可以代替全桥模型的有限元计算结果;解析解与双质点数值解计算结果吻合良好,验证了双质点模型简化分析方法在理论上的可靠性;在不同地震动特性和体系周期下,三者计算误差均满足工程精度要求,表明该简化分析方法具有良好的适用性,可为阻尼器参数优化提供更简便的模型.

新型桥梁板式橡胶降噪减振伸缩装置仿真分析

基于国家对防治交通干线环境噪声污染、大力倡导绿色交通的要求,同时考虑到现阶段各类伸缩装置的降噪功能和效果均有所欠缺,研发了一种新型的性能优良的降噪减振伸缩装置以减少公路、城市桥梁工程噪声对环境污染。对伸缩装置的承载能力极限状态、正常使用极限状态及疲劳性能有限元模拟分析,分析结果满足规范要求。