渡槽排架结构人工激励模态试验分析

开展渡槽排架单向单输入多输出SIMO(Single Input Multiple Output)法、双向多输入多输出MIMO(Multiple Input Multiple Output)法人工激励模态试验,选用特征系统实现法识别纵向、横向、双向模态参数,结果表明,单向SIMO法稳定图绝大多数谱峰明显、模态识别效果较好,纵向模态比横向丰富、识别效果好;双向MIMO法纵向谱峰大多数明显,横向除双向第2阶(即横向第1阶)谱峰明显外,其他基本很小,尤其是横向模态频率接近纵向时,甚至无谱峰,只识别出纵向模态;排架结构以排架柱弯曲振动为主,纵向低阶、高阶模态横梁分别以平动或转动刚体振动、弯曲振动为主,横向模态横梁为平动或不动刚体振动;两种方法识别出的模态频率误差较小,模态阻尼在正常范围,但双向MIMO法部分横向模态未能准确识别。从识别精度、试验工作量及操作便捷性而言,排架结构人工激励模态试验选择单向SIMO法优于双向MIMO法。

排架支撑式渡槽结构风致反应的动力有限元计算和分析

本文对于排架支承式渡槽结构的风致反应进行了动力有限元计算分析和研究,得出了排架支承式渡槽结构风致反应的一些规律,为渡槽结构的抗风设计提供了参考依据。

渡槽排架结构环境激励模态试验

为获得渡槽排架结构动力特性,开展渡槽排架单向单输入多输出(SIMO)法、双向多输入多输出(MIMO)法环境激励模态试验,选用增强频域分解法识别纵向、横向、双向模态参数。结果表明,SIMO法纵向模态绝大多数谱峰明显、识别效果较好,纵向模态比横向模态丰富;MIMO法纵向或以纵向为主的谱峰大多数明显,横向或以横向为主、双向模态除双向第2阶(即横向第1阶)谱峰明显外,其他较小,甚至未能识别;排架柱以弯曲振动为主,纵向低阶、高阶模态横梁分别以平动或转动刚体振动、弯曲振动为主,横向模态横梁为平动或不动刚体振动;两种方法识别出的模态频率误差较小,SIMO法结果更为可靠,尤其是低阶模态。从低阶识别精度、试验工作量及操作便捷性而言,排架结构环境激励模态试验选择单向SIMO法优于双向MIMO法。

排架支承式渡槽结构自振特性的分析

本文对排架支承式渡槽结构的自振特性进行了分析、研究,得出了排架支承式渡槽结构自振特性的一些规律,为渡槽结构的抗风设计提供了参考依据。

排架式渡槽流—固耦合动力特性分析

本文分析了排架式渡槽横向流—固耦合动力特性 ,计算结果表明 :排架式渡槽流—固耦合系统的模态可分为两类 :一类为“流体振荡模态” ,以流体的晃动为主 ,反映了流体固有晃动模态在耦合系统中的影响 ;另一类为“结构振荡模态” ,以结构的振动为主 ,反映了结构固有振动模态在耦合系统中的影响 .提出了两种特征值问题的计算方法 ,将其应用于实例计算 ,讨论了两种方法的优缺点 .

强震作用下大型排架式U型渡槽的损伤破坏分析

强震作用下排架式渡槽结构易发生损伤开裂破坏,使结构整体抗震性能发生改变。基于混凝土塑性损伤本构模型,采用等效弹簧模拟桩-土之间的动力相互作用及温降法模拟槽身三向预应力钢筋作用,应用时域分析法对某大型排架式U型渡槽在强震作用下的动力响应规律及损伤破坏发展过程进行分析,得到强震作用下排架式渡槽的破坏模式及抗震薄弱部位,研究排架式渡槽结构的整体抗震特性。研究表明,在强震作用下结构损伤破坏较大区域主要集中于下部排架盖梁、连系梁与排架柱交接的部位,可能出现混凝土开裂现象,是该排架式渡槽结构的抗震薄弱环节,而槽身整体破坏性较小。对于地震烈度较高地区的排架式渡槽结构,应重点关注下部支撑结构的抗震安全性。

排架渡槽-水流固耦合体隔震分析

以排架渡槽为研究对象,建立3维渡槽-水流固耦合体计算模型,设置板式橡胶隔震支座,通过Mooney-Rivlin应变能密度函数模型模拟橡胶材料的本构,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体间的耦合动力作用问题,针对不同水深工况,计算分析渡槽-水流固耦合体自振频率以及在地震作用下的位移、应力和水体晃动波高。研究结果表明:渡槽横槽方向为结构刚度最小方向,隔震支座的设置降低了渡槽结构的刚度,延长结构的自振周期;在地震作用下,槽体与水体间的流固耦合作用使得槽身内壁两侧的应力较大;隔震支座的设置增大渡槽结构的位移响应以及槽内水体晃动的幅度,但有效降低渡槽各部位的应力响应,提高渡槽结构的抗震性能。

考虑土-结构相互作用渡槽流固耦合体风振响应分析

以排架渡槽为研究对象,分别建立考虑土-结构相互作用(SSI)效应和不考虑土-结构相互作用(SSI)效应下的三维渡槽-水流固耦合体风振计算模型,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体的耦合相互作用问题,针对不同水深工况,分别计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的动力响应。研究结果表明:考虑SSI效应使得渡槽结构横槽向抗风刚度降低,导致结构风振位移响应增大;渡槽结构各部位最大主应力随槽内水深增大而增大,考虑SSI效应渡槽结构主应力稍大于不考虑SSI效应渡槽结构主应力;在脉动风荷载作用下,水深是决定渡槽倾覆力矩和动水压力的控制因素,土-结构作用的影响较小。

排架支承式渡槽自振频率的简化计算方法

本文对于排架支承式渡槽自振频率的简化计算方法进行了研究,对于竖向力、柱和横梁的刚度的相对变化对结构自振频率的影响也进行了研究,从研究结果可发现随着竖向力的增加该结构的自振频率逐渐降低,柱和横梁的刚度的相对变化对于结构的自振频率有比较大的影响。本文的研究成果可为渡槽结构的设计计算提供了参考依据。

高排架梁式渡槽排架应力分析及支座位置的优化设计

结合湖北省宜昌市红光渡槽,利用ABAQUS有限元软件分析梁式渡槽排架结构的应力分布规律,然后,对初步设计的墩帽上支座的位置进行优化设计,使墩帽的应力分布得到改善。结果表明,高排架的横梁部位容易产生拉应力,是强度校核的重点部位;通过对支座位置的优化,可以改善混凝土墩帽的应力分布状况。

基于XFEM的渡槽单向地震动作用下裂纹开展分析

以排架渡槽为研究对象,建立了基于ABAQUS平台的扩展有限元法的二维橡胶支座排架渡槽线弹性计算模型。计算了不同地震波激励下渡槽结构的裂纹开裂扩展及在动态变化循环过程中渡槽结构的等效应力,对比分析了不同地震波作用下渡槽结构的裂纹开裂范围及损伤程度。研究结果表明:XFEM能够较好地模拟渡槽结构的裂纹开裂和扩展情况;连梁与排架柱节点以及排架柱底部是排架渡槽的抗震薄弱部位。

排架式渡槽风致响应的数值风洞模拟

针对渡槽结构的抗风安全问题,以某排架式渡槽工程为例,建立了渡槽结构—风场流固耦合三维数值风洞模型,采用AR模型合成具有空间和时间相关性的脉动风时程模拟真实风场,研究了在脉动风作用下风场的绕流规律及渡槽的风致响应。结果表明,数值模拟计算的脉动风的放大系数与现行规范给出的风振系数相近,可知本文方法具有一定的可行性。

渡槽的病害与加固方法综述

针对近年来渡槽破坏较为严重的现状,概括了渡槽的病害形式,分析了渡槽的病害产生机理,分别总结了槽身、排架、基础、地基较为常用的维修加固方法,为今后渡槽的维修加固提供参考。

基于有限元法的渡槽排架结构性态分析

针对我国西北寒旱灌区的渡槽基础和排架易在高矿化度地下水侵蚀和冻融交替作用下出现建筑物结构稳定性和整体性态衰退的问题,采用大型数值分析软件ANSYS对受侵蚀前后渡槽排架的结构进行了计算和分析,探索渡槽在不同工况下的应力和变形规律。分析结果表明:在只有竖向荷载的情况下,侵蚀前后渡槽结构变形分布规律基本相同。x向位移最大值均出现在渡槽两端上部区域,y向变形以跨中区域最为明显,z向以渡槽排架的顶部附近变形最为明显。