竖向基础激励下圆弧拱动内力分析

文中以竖向基础激励下两端固接圆弧拱为研究对象,运用能量法与哈密顿原理推导了圆弧拱的运动方程,分析了圆弧拱动轴力与动弯矩随圆心角和长细比的变化规律,并用有限元软件建立了数值分析模型,验证了理论解析解的正确性。结果表明,大长细比圆弧拱的动轴力随着圆心角的增加先逐渐增加,然后逐渐减小;对于小长细比的圆弧拱,其无量纲动轴力随着圆心角的增加而增加。大长细比圆弧拱的无量纲动弯矩随圆心角的增加而增加,并在较小的圆心角处达到一个峰值,然后随着圆心角的增加,无量纲动弯矩先减小后增加;对于小长细比的圆弧拱,其无量纲动弯矩随着圆心角的增加而逐渐增加。

基础竖向多频参数激励下圆弧拱平面内动力失稳研究

地震波、冲击波、环境振动激励会通过地基基础传递到拱上,致使拱发生动力失稳失去承载能力。为深入研究拱在基础竖向激励下的动力稳定性,该文基于能量法,建立了基础竖向激励下圆弧拱平面内动力稳定能量方程,利用哈密顿原理得到了拱面内径向和切向振动的耦合控制方程,求解了圆弧拱平面内失稳前的动轴力与动弯矩解析解。引入拱轴线不可压缩假设,解决了圆弧拱平面内动力控制方程的解耦问题。利用伽辽金法建立了基础竖向多频激励下圆弧拱平面内二阶常微分动力稳定方程,运用多尺度法推导了基础竖向多频激励下圆弧拱平面内动力失稳的临界激励频率解析公式,得到了圆弧拱同时发生一阶反对称参数共振和二阶正对称共振失稳的动力不稳定域,并利用有限元数值分析验证了理论解析解的正确性。进一步分析了拱矢跨比、长细比和圆心角对动力不稳定域的影响。

基础竖向周期激励下GFRP圆弧拱面内动力稳定性实验研究

该文为探究铺层角度对基础竖向激励下GFRP圆弧拱平面内动力稳定性能的影响,开展了系统的实验研究。设计了6组不同铺层角度的圆弧拱试件,利用TIRA激振器模拟输出基础竖向周期激励,采用NDI三维动态采集仪采集圆弧拱的竖向动位移,根据测得拱的面内自由振动响应,分别通过快速傅里叶变换和自由衰减法获得拱的自振频率和阻尼比。通过扫频实测了GFRP拱的动力不稳定域边界,并与有限元计算结果进行对比,基本吻合。研究表明:当外部频率约为结构自身频率两倍时,结构会出现激烈的面内反对称振动现象,即为参数共振失稳;当激励加速度小于临界激发加速度时,拱处于定态振动;外激励大于临界激发加速度时,GFRP拱出现参数振动,并且随着加速度的增大,拱的振动愈发激烈;随着铺层角度的增大,拱的自振频率和临界激发加速度逐渐减小,阻尼比与不稳定域范围逐渐增大。

基础竖向加速度激励下某矢跨比圆弧拱平面外动力失稳试验研究

文章针对1/6矢跨比圆弧拱在基础竖向简谐加速度激励作用下的动力稳定性展开了试验研究,发现基础竖向激励频率大约为拱的自振频率的2倍时,拱发生激烈的面外发散振动,最终导致面外参数动力失稳。通过基础周期激振下拱面外动力失稳试验,以及TIPA激振器模拟基础激励,利用NDI动态采集仪测定结构动态响应探明了拱面外动力失稳特征及失稳模态,揭示了拱发生动力失稳的变化规律与机理,即拱发生面外振动的最大振幅与加速度大小正相关,随着加速度增大,不稳定域稳带宽也随之增大。