基于数字滤波器卷积核模型的系统响应误差分析与响应谱优化

响应谱被广泛应用于振动试验谱推导和振动台闭环控制,其计算精度取决于所采用的数字滤波器方法。首先构建了基于数字滤波器的线性力学系统强迫响应计算模型,然后提出了基于数字滤波器卷积核模型的系统响应误差分析方法,在此基础上对比了脉冲响应不变法、阶跃响应不变法、中心阶跃响应不变法、斜阶跃响应不变法及三点拉格朗日法引入的响应偏置误差和相位误差,最后基于三点拉格朗日数字滤波器对疲劳损伤谱和极值响应谱进行了优化分析。分析结果表明,在给定采样率下,三点拉格朗日法引入的偏置误差最小,且相位误差接近零。该方法可进一步提高响应谱计算精度,对利用响应谱推导振动试验谱和振动台闭环控制有实用价值。

地表移动荷载对既有地下隧洞动力影响解析研究

为获得地表移动荷载对地下隧洞的动力影响,首次给出了地表移动荷载作用下半空间隧洞动力响应解析解。地表移动荷载采用移动简谐荷载模拟,含隧洞半空间地基通过各向同性弹性介质模拟。基于弹性地基控制方程在直角坐标系和柱坐标系下基本解及平面与柱面波函数波形转换,结合地基表面和隧洞柱面施加边界条件,在频域中求得移动荷载下半空间弹性地基与隧洞解析解答,并结合快速Fourier逆变换求得隧洞时域动力响应。利用本解析模型,可计算获得地面移动荷载引起的地下隧洞振动影响,通过与已有研究对比,对本模型正确性进行验证。计算分析了不同荷载移动速度与隧洞埋深下,隧洞表面位移、加速度和地基中动应力响应。研究表明,随着荷载移动速度增加,隧道拱顶地基中动应力与振动加速度均显著增加。地基中动应力随隧道埋深增加迅速衰减,隧洞加速度随埋深衰减相对较慢,但当隧洞埋深超过某一临界深度时,隧洞振动可低于我国规范规定限值。在低速范围,隧洞临界深度随荷载速度线性增加,但当荷载速度超过一定值,隧洞临界深度随着荷载速度呈指数型增长。