低频非线性浮筏隔振装置设计及特性研究

低频振动噪声影响水下装备声隐身性能。在原气囊隔振装置基础上,通过结构改进设计,使得侧向气囊能够为系统提供负刚度,通过与垂向气囊并联,设计了一种新型非线性浮筏隔振装置,提升了隔振装置的低频隔振能力。新型隔振装置由“侧向气囊-万向节-垂向气囊”非线性隔振器组和浮筏组成。分析了侧向气囊为系统提供负刚度原理,建立了非线性浮筏隔振装置六自由度动力学模型,设计了新型隔振装置样机并开展了相关性能试验。理论分析和试验结果表明,新型非线性浮筏隔振系统垂向一阶固有频率约为原系统的50%,垂向隔振性能提升了约6 dB,侧向隔振性能与原系统相当。此外,也研究了非线性浮筏隔振系统的摇摆稳定性。研究结果表明,在重载情况下,新系统能够具备较好的摇摆稳定性。

气囊浮筏隔振装置姿态控制问题

将气囊隔振器应用于浮筏隔振装置可显著提高低频隔振效果,但隔振元件的三相低频大位移也将带来三相动态平衡欠佳的实际问题,其中一个技术难点在于如何保持筏架姿态平衡。分析引起筏架姿态变化的各类扰动力特点及其影响;研究通过调整气囊压力保持筏架姿态平衡的可行性。结果表明,船体摇摆、装置负载变化及气囊漏气是影响筏架姿态平衡的主要扰动因素,气囊浮筏隔振装置可以通过气压的调整,在扰动力的影响下保持筏架姿态平衡。

气囊支撑浮筏隔振系统姿态控制研究

将气囊隔振器应用于舰船浮筏隔振装置,通过控制气囊充、排气可实现浮筏的姿态调整。目前以气囊工作高度为指标的控制方法,存在各个气囊压力分布不均和调节过程振荡的问题,针对该问题提出一种基于气囊工作高度、实际压力与最优压力偏差的浮筏姿态控制策略。将调整分为高度调整和水平姿态调整2个阶段:首先采用模糊控制快速将输出轴调整到对中高度,然后以"高排低充"的策略精确调整浮筏水平姿态。试验结果表明,该控制策略能更加快速、平稳、精确地调整浮筏姿态。

竖向荷载作用下地基弹簧刚度对超高层建筑桩筏基础筏板的影响

采用将超高层建筑桩筏基础中桩对筏板的作用等效为作用在桩顶处的竖向点弹簧的简化的共同作用分析方法,分析在竖向荷载作用下考虑整体上部结构刚度时不同的弹簧刚度取值对某超高层结构基础筏板的弯矩、变形及桩顶反力的影响。首先,采用共同作用迭代法进行弹簧刚度分布及取值的计算;然后,选取五组近似的弹簧刚度分布;最后,计算五组弹簧刚度取值下的筏板弯矩、沉降、桩顶反力。分析得出结论为类似工程提供参考。

基于桩筏基础相互作用的沉降计算简化方法

对于筏-桩-地基土相互作用的分析，提出了一种桩、土沉降计算模型，该模型将桩、地基土等效为一系列弹簧的连接关系。根据这些弹簧之间的相互作用建立了一套简化的桩筏基础的沉降计算公式，该套公式可以计算基础的平均沉降以及桩、筏板分担上部荷载的比例。

大型浮筏姿态及弹性变形控制算法研究

随着浮筏气囊系统趋于大型化,筏体结构刚度不可避免的降低。外界扰动作用下,筏架不仅会偏离平衡位置,还会产生较大的弹性变形,导致设备之间产生相对位移,危及设备运行安全。建立某船舶浮筏气囊隔振装置柔性筏架响应模型,并提出一种基于气囊压力参数识别的控制方法,通过调整气囊压力分布对筏架姿态和弹性形态进行控制。试验结果表明,该方法不仅可以控制筏架姿态平衡,还可以有效抑制筏架的弹性变形,并且具有较高的控制精度。

浮筏气囊隔振系统弹性变形控制研究

大型船用浮筏气囊隔振系统容易产生弹性变形,会导致筏架上设备之间产生相对位移,危及设备运行安全。为抑制筏架的弹性变形,提出一种基于位移参数识别的气囊控制方法。利用位移传感器参数提出筏架弹性变形的评价指标,基于气囊压力和高度偏差选取需要调整的气囊编号,并采用模糊控制确定气囊调整时间。试验结果表明,该方法可以有效抑制筏架的弹性变形,并且具有较高的控制精度。

软土地基桩筏基础弹簧刚度的探讨

通过对软土地基桩土挤压变形的分析 ,导出桩土共同作用的桩压缩变形公式 ,式中的参数由软土打入单桩试验Q s曲线确定。该公式能明确描述桩的三个工作阶段 ,同时得出了桩土弹性工作阶段的桩弹簧刚度k的理论公式 ;用于桩筏基础设计 ,可适当选择桩长 ,充分考虑地基土承载力 。

减小筏架变形的浮筏气囊系统设计

大型船用浮筏气囊隔振系统容易产生弹性变形,不仅会导致筏上设备产生相对位移,危及设备运行安全,还会造成气囊载荷分布不均,降低控制系统对复杂工况的适应性。本文建立某船舶浮筏隔振装置模型,提出一种基于位移参数识别的筏架弹性变形判别方法,并根据此方法分析设备分布和气囊支撑方式对筏架弹性变形和控制系统的影响,最后在试验平台上进行验证。研究成果可为浮筏气囊系统设备分布和气囊布置方案设计提供新的思路。

考虑桩-土-筏板的共同作用时受竖向荷载的桩筏基础分析

在考虑筏体非线性特性的基础上,将基础视为板,采用有限元分析方法求解筏板的应力分布,提出了考虑桩筏基础相互作用效应的设计方法。该方法是将筏板看作是由一组桩和土支撑的板,以桩弹簧和筏板弹簧的组合考虑桩和筏板的作用,计算大竖向荷载作用下的沉降,考虑了群桩的极限承载力。此外通过考虑桩的非线性特性,为桩筏基础的非线性特性估计提供了依据,也可同类工程设计商榷。

超高层建筑及裙房基础底板选型、设计及分析

简要介绍了工程背景,对某超高层建筑及其裙房基础底板选型进行讨论,采用有限元软件ETABS对其底板进行分析,其中底板下桩基础采用弹簧单元进行模拟,得出桩筏基础底板弯矩分布并指导设计。

双线性弹簧在核安全抗震Ⅰ类厂房筏板配筋中的应用研究

在进行核安全抗震Ⅰ类厂房的整体受力分析及配筋计算时,需要考虑厂房结构与地基之间的岩土-结构相互作用。核安全抗震Ⅰ类厂房考虑岩土-结构相互作用的方法是,在底部施加并联的弹簧和阻尼器单元。根据以往分析经验,温度工况和徐变工况往往是控制工况,结构筏板配筋由这两个工况决定。传统的弹簧单元通常是采用线性弹簧,不能考虑结构筏板与地基间的滑移效应,从而使弹簧的拉力远大于结构筏板与地基间的摩擦力,进而导致筏板配筋量大于实际情况,结果过于保守。通过引入相对简单易行的双线性弹簧单元,真实地模拟筏板与地基间的相互作用关系,可以有效地降低徐变工况与温度工况中因线性弹簧造成的偏差,获得更加真实的内力和结构配筋。在保障结构安全的基础上,进一步提高经济效益。

界土弹簧理论估算软土地区桩筏基础沉降初探

提出了桩周界土弹簧计算理论及相应模型,重点探讨了该理论在桩基础沉降量估算中的应用,并通过实例,对估算结果进行验证,为桩基沉降计算提供了一种新的途径。