深水铰接塔平台的非线性动力特性分析

研究了铰接塔平台在波浪和海流作用下的非线性动力特性。将平台顶部工作单元简化为集中质量,塔柱和浮力仓简化为均匀直杆,建立了铰接塔平台动力分析模型。考虑海流和波浪对平台的作用,应用Morison公式计算铰接塔平台瞬时位置所受水动力,依据拉格朗日原理建立了铰接塔平台的强非线性运动方程。分别考虑波浪作用和波流联合作用,采用数值计算的方法研究了铰接塔平台超谐共振和混沌运动。研究表明,波流联合作用下平台的超谐共振运动响应增加,在大幅和较高频率波浪激励下,平台系统出现混沌运动。

考虑弹性变形铰接塔平台非线性动力响应

研究计入弹性变形铰接塔平台在深水中的非线性动力响应。将铰接塔平台简化为顶部具有集中质量,底部具有扭转线性弹簧约束的均匀弹性梁,考虑波浪对平台的作用,应用莫里森(Morison)公式计算铰接塔平台瞬时位置所受水动力,建立了铰接塔平台横向运动的偏微分方程,采用伽辽金方法计算波浪作用下铰接塔平台非线性动力响应。计算了铰接塔平台的固有频率和模态,得到了铰接塔平台不同频率波浪激励下各阶模态的动力响应。计算结果表明,在波浪激励下系统二阶模态将发生2、34、倍超谐共振运动,并且揭示了弹性铰接塔平台在波浪作用下振动的不对称性。

深水铰接塔平台动力响应分析

将深水铰接塔平台顶部工作单元简化为集中质量,塔柱和浮力仓简化为均匀直杆,建立了铰接塔平台运动分析模型。考虑海流和波浪对平台的作用,应用Morison公式计算铰接塔平台瞬时位置所受水动力,依据拉格朗日原理建立了铰接塔平台的强非线性时变系数两自由度运动控制方程。文中工作为深水铰接塔平台动力响应分析奠定了基础。

考虑平方阻尼及分段线性刚度铰接塔-油轮系统的分岔与混沌特性

研究了铰接塔-油轮系统在规则激励下的分岔和混沌特性。将该系统简化为单自由度分段线性恢复刚度,含平方阻尼的动力学分析模型,建立了铰接装载塔的分段非线性运动方程。使用增量谐波平衡法(IHB)获得系统周期解,结合Floquet理论判断系统周期解的稳定性,使用增量弧长法进行路径跟踪,获得了系统响应曲线和通向混沌的道路,发现两种由倍周期分岔导致的混沌运动。并且,为了验证系统的混沌运动,计算得到了两种混沌运动从产生到消失过程的最大Lyapunov指数图。

用IHB法分析双谐波激励下铰接塔-油轮系统的非线性动力学特性

研究了考虑平方阻尼情况下,铰接塔-油轮系统在双谐波激励下的非线性动力学特性。将该系统简化为单自由度分段线性恢复力,含平方阻尼的运动学分析模型,建立了铰接装载塔系统的分段非线性动力学方程。采用增量谐波平衡法获得系统周期解,使用Floquet理论判断系统的运动稳定性,结合路径跟踪法跟踪系统响应曲线,获得了系统所有可能的亚谐、谐波、组合谐波共振运动。分析了不对称恢复刚度比值对系统亚谐、组合谐波共振和对系统运动倍周期分岔点的影响,比较了考虑平方阻尼和不考虑平方阻尼情况下系统非线性动力学特性,得到了系统的一些重要的非线性动力学特点。

波流联合作用下深水铰接塔平台的组合共振

研究了深水铰接塔平台在波流联合作用下的组合共振特性。将平台顶部工作单元简化为集中质量,塔柱和浮力仓简化为均匀直杆,建立了铰接塔平台运动分析模型。考虑海流和波浪对平台的作用,应用M orison公式计算铰接塔平台瞬时位置所受水动力,依据拉格朗日原理建立了铰接塔平台的强非线性运动方程。分别考虑波浪作用和波流联合作用,采用数值计算方法,计算了高400 m、塔柱直径15 m的浮力塔平台的多种组合共振响应。研究表明,波浪作用下平台将出现2vm+vn组合共振,波流联合作用下平台将出现vm+vn组合共振、2vm+vn组合共振。

深水顺应式铰接塔平台的非线性运动特性分析

研究了静水中顺应式铰接塔平台的运动特性。将平台简化为顶部有集中质量绕海底铰接点作平面运动的单自由度体系,考虑铰接点的库伦摩擦、塔柱的结构阻尼及海流对平台的作用,采用拉格朗日方程建立了铰接塔平台的强非线性运动方程。采用Taylor级数展开微分方程,对平台的运动响应进行了数值模拟。计算表明铰接塔平台的固有周期接近低频波浪周期,可能发生大幅慢漂运动;同时揭示了平台平衡位置与海流流速之间的关系,以及库仑摩擦对静平衡位置的影响。

静水中铰接塔平台的地震响应分析

研究静水中铰接塔平台在简谐地震作用下的动力响应特性。将铰接塔平台简化为质量集中在节点的杆模型,建立了铰接塔平台的非线性运动微分方程,计算了高400m的铰接塔平台的自振特性,以及不同水深情况下地震引起的平台的动力响应,讨论了不同水深及底铰摩擦系数对铰接塔平台地震响应的影响。

铰接塔海洋平台的振动控制

采用调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)设计了铰接塔海洋平台的振动主动控制方法。首先给出了考虑重力梯度、水压力差、波浪力等外部载荷作用的系统动力学方程,并采用有限差分法对方程进行了离散,而后采用最优控制方法设计TMD的主动控制,并给出了TMD参数的设计方法。仿真结果表明,主动TMD的控制效果优于被动TMD,而且主动控制时的TMD位移量明显小于被动控制方法。

浮船-铰接塔系统的性能

本文讨论的是一个在304.8m(1000ft)深海处由浮船(油轮、驳船或半潜式船舶)和铰接塔相连接而组成的系统的性能预报问题。计算模式考虑了非线性的环境条件,在时域范围内计算了船体的慢漂运动和作用在船体上的力,并进行了模型试验来加以验证。

大跨钢箱梁斜拉桥塔梁临时铰接设计与施工

沌口长江公路大桥主桥其主梁采用悬臂拼装施工,中跨合龙段采用单侧起吊、顶推辅助合龙。施工过程中塔梁间设置临时铰接约束,竖向约束由竖向支座和精轧螺纹钢组成;横向约束由横向抗风支座和塔柱与钢箱梁间限位钢管组成;纵向约束布置在阻尼器安装的位置,北塔边跨纵向约束兼顾作为顶推合龙辅助措施。塔梁临时铰接的约束方式使得施工期主梁纵向不平衡弯矩得到释放,降低了体系转换时结构状态发生变化造成的施工和控制难度,取得了良好的实施效果。

塔底铰接型独塔斜拉桥施工阶段力学特性分析

为了研究塔底铰接型独塔斜拉桥施工阶段的力学行为,通过有限元软件建立空间梁格的数值模型,研究了该结构在各个施工阶段桥塔、主梁的位移、内力和应力变化情况,并对塔底铰接和固结两种设计方案的整体力学行为进行对比分析。结果表明:桥塔最大弯矩位置随着施工阶段不同斜拉索的张拉而发生改变;张拉主梁拉索时,主梁曲率半径外侧受拉,内侧受压;塔底铰接对结构整体受力更加有利。可见塔底铰接型独塔斜拉桥与常规斜拉桥施工阶段的力学行为不同,研究结论可以为未来类似结构的设计、施工和监控提供参考。

铰接装油塔的非线性动力分析

本文应用非线性谱分析法,对铰接装油塔在随机海浪作用下的非线性动力响应进行了分析。系统的非线性来源于系统的非线性恢复系数。研究表明,当系统的位移较小时,线性解可以给出较好的近似解,但线性解的误差随位移的增大而增大。因此,在大位移条件下,应当考虑系统的非线性效应,以提高计算结果的精度。

基于能量法的斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算

针对现有漂浮体系和塔梁铰接体系斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算中均忽略双向振动耦合效应影响的状况,采用Rayleigh能量法对这2种体系斜拉桥的纵向1阶自振周期简化计算公式进行了推导。首先,以斜拉桥在地震作用下纵向水平惯性力的传递路径为依据,分别建立了漂浮体系和塔梁铰接体系斜拉桥的简化计算模型;其次,考虑斜拉桥纵向1阶振型呈现出纵向振动与竖向振动相互耦合的特点,基于假定的漂浮体系、塔梁铰接体系斜拉桥主梁和主塔的纵向、竖向位移振动方程,分别对2种体系斜拉桥斜拉索、主塔、主梁的变形能及动能进行了分析和计算;最后,根据能量守恒原理推导了漂浮体系斜拉桥和塔梁铰接体系斜拉桥的纵向1阶自振周期简化计算公式。选取5座已建斜拉桥利用有限元软件进行1阶纵向模态分析,将理论推导结果与有限元计算值进行了对比。结果表明:所提出的简化公式的计算结果与有限元计算值吻合良好,相对误差均小于15%,简化计算方法具有良好的稳定性,可用于斜拉桥纵向1阶自振周期的估算;将漂浮体系斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算公式与塔梁铰接体系斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算公式配合使用,可为斜拉桥初步设计和方案比选提供参考。