重庆市跨座式单轨交通系统动力试验研究

针对重庆轻轨实施详细的动力试验。测试轨道梁和墩的固有振动特性;测试轨道梁和墩在试验列车以不同速度行车、制动工况下的应变、位移、加速度动力响应,并进行了列车行车舒适性试验。在实测结果的基础上分析各工况下轨道梁和墩应变、位移及加速度的最大动力响应结果,并分析动力响应值及其动力系数与行车速度的关系。对比分析动力试验结果及理论计算结果,并参照铁路桥梁相关检定规范,结果表明轨道梁系统具有良好的结构强度和刚度,动力性能良好,单轨列车则具有良好行车舒适性。此外针对轨道梁的固有振动频率讨论其安全限值问题。试验及分析结果为该类型轨道交通系统的设计、检测评定及相应规范或标准的制定提供重要的基础资料。

海底管道管跨段在内外流体作用下的竖向动力特性研究

根据在复杂的海洋环境条件下 ,管道的动力特性受到内外流体的综合作用影响 ,呈现与陆地管道不同的特点。研究了结构受到外界流体所产生的涡激作用 ,同时考虑管内恒定流的影响 ,利用有限元方法对海底管道管跨段竖向振动的微分方程进行求解。在此基础上得出了管跨段在不同外流流速情况下 ,内流流速与结构动力响应幅值的关系及其对管跨段振动频率的影响 ,并进一步探讨了管跨失稳时的极限管内流速与跨长的关系 ,这些结论对于海底管道设计具有一定实际指导意义。

钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥动力试验及车桥耦合振动分析

对跨径140 m的铁路钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥进行全桥动力试验。采用脉动法测试其自振特性;动载试验中试验列车分别以不同速度匀速通过桥面及以一定速度在指定位置处制动,测试各工况下桥跨结构的应变、位移、加速度的时程响应,并将实桥测试结果与该桥的车桥耦合振动计算结果作比较分析。结果表明:该桥具有良好的竖向和横向刚度及结构强度,整体动力性能良好,而通过列车对桥跨结构有一定的冲击作用;实测动力响应及其动力系数结果与理论计算结果相符较好,两者随着列车运行速度的增大而呈现相同的规律性;列车运行具有较好的安全性与舒适度;该类型桥梁适用于大跨度铁路桥梁。

铁路尼尔森体系提篮拱桥动载试验与车桥耦合振动分析

为检验桥跨结构动力性能,对112m跨铁路尼尔森体系钢管混凝土提篮式系杆拱桥进行了动载试验。测试其自振特性,并测试试验列车以不同速度通过桥跨和以一定速度在特定位置制动时桥跨结构应变、位移、振幅及加速度等动力响应,并将测试结果与车桥耦合振动计算结果进行对比分析。研究结果表明,该桥具有良好的竖、横向刚度和结构强度;列车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用,运行列车具有良好的安全性与舒适度。

大型抽水蓄能机组轴系的动特性研究

以广州蓄能水电厂１ 号机组的实际结构为例，首先应用Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法建立了计算机组自振特性的动力学模型，并分析了机组的自振特性及油膜轴承刚度对它的影响。然后结合Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法与Ｗｉｌｓｏｎ－θ法［５］编制了轴系的瞬态响应计算程序，给出了机组在几种典型外载荷作用下的瞬态响应。该模型的建立将加深对水轮机组动特性的认识。

薄膜结构的动力反应分析

基于动力分析的Newmark法和非线性分析的全Newton-Raphson迭代法,编制程序进行薄膜结构的非线性动力反应分析;利用主应力-主应变判别准则确定褶皱区域并采用修正本构矩阵法考虑局部褶皱引起的物理非线性;通过案例分析总结了薄膜结构振动形态的波动性和非线性特点;分析了马鞍形薄膜结构在风荷载作用下的动力反应,讨论了膜材褶皱对薄膜结构动力反应的影响。

钢管组合大跨越输电塔结构动力特性研究

利用有限元分析软件ANSYS建立了钢管组合大跨越输电塔SZK系列的杆梁混合分析模型,采用子空间迭代法得到了结构的前5阶模态,对比以实测所得的周期近似公式,经过修正得到了该类结构的不考虑导地线影响的更加精确的第一阶周期计算公式.文章进一步考虑导地线的影响,研究不同垂直档距下输电塔的动力特性,了解了结构动力特性的变化特点,并引进考虑导地线影响的周期放大系数,修正了第一阶周期计算公式.分析研究对输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义.

四角锥体系三层网架的动力分析

三层网架是基于双层网架的一种新的结构形式 ,适用于大跨度屋盖类结构。三层网架具有刚度大 ,内力分布均匀 ,节省钢材 ,制作安装方便等优点。本研究根据子空间迭代法和振型迭加反应谱法 ,用For tran 90语言编制了网架结构动力分析程序 ,对 5种不同形式的四角锥体系三层网架在不同跨度、不同高度、不同场地和不同烈度区的自振特性及其竖向地震反应进行了分析研究 ,指出了三层网架的自由振动特性及其竖向地震内力分布规律。分析结果表明

桥梁结构动力特性的有限元分析与试验研究

固有频率、振型等是反映结构动力特性的模态参数,是评价桥梁动力性能的重要依据。本文以西基桥为例,基于ANSYS平台建立了该连续刚构桥梁的有限元计算模型,并对其进行模态分析,得出了相关模态参数。在此基础上结合自由振动和环境随机振动测试结果,对该桥的自振特性进行了分析。结论可为同类型桥梁的动力特性分析提供参考。

脉动风荷载作用下声屏障动力响应分析

针对高速铁路脉动风荷载对声屏障影响问题,基于有限元法建立插板式声屏障有限元模型进行动力响应分析。分析比较1跨和8跨声屏障模型自振特性,得出声屏障结构不会发生共振、但相邻声屏障板的振动会相互影响的结论。同时研究车速及立柱间距对结构动力响应的影响,结果表明结构最大位移和最大应力都会随车速、立柱间距的增大呈非线性增大,其中,立柱间距增大会使结构出现多个响应峰值。综合考虑分析结果、结构自重和经济因素,推荐插板式声屏障设计时立柱间距合适范围为1.6 m^2.0 m。

埋深对黏性土动剪切模量和阻尼比影响试验研究

动剪切模量和阻尼比是两个重要的土动力学参数,在场地地震反应分析中是不可或缺的基础内容。本文通过对取自江苏地区的397个原状黏性土样进行自振柱试验,深入研究了土的埋藏深度对各类土的最大剪切模量、动剪切模量比和阻尼比与剪应变的关系影响,结果发现:各类土的最大剪切模量均随埋深的增大而增大,二者在统计意义上呈指数关系;埋深对黏性土的动剪切模量比和阻尼比与剪应变关系曲线也有较明显的影响,且这种影响的程度随埋深的增大而减小;动剪切模量比和阻尼比关系曲线受埋深变化影响的敏感性因土类的不同而有明显差异,从本次结果来看,埋深对粉质黏土与粉砂互层的影响最大,对淤泥质土和粉土的影响次之,对黏土和粉质黏土的动力特性影响最小,且每种土动剪切模量与剪应变的关系和阻尼比与剪应变的关系受埋深的影响表现出了不同的变化趋势。此外建立了土层模型进行了地震反应分析,验证了考虑埋深对土动力学参数影响的必要性,在工程上具有一定的参考意义。

薄板自由振动的边界元法解析

从薄板自由振动的微分方程式出发,依据弹性薄板理论和振动理论,运用边界元法(BEM)研究了薄板横向自由振动的动态特性。计算中采用薄板横向振动问题的基本解,推导了均匀、各向同性薄板的边界特性方程,应用频率扫描的方法求解其固有频率。算例表明采用本文的方法计算简便,具有足够的解析精度。

不同水深环境下桥梁群桩基础动力特性

强烈地震作用下,水与群桩基础的互相作用问题一直没有得到很好解决。本文使用结构自由振动衰减力锤激励的方法对深水桥梁群桩基础考虑水影响下的动力特性进行了有益的探索与研究。以某深水桥梁群桩基础为工程背景,设计制作试验水池及缩尺比为1/30的九桩模型,介绍了在不同水深环境下进行模态试验的方法;同时利用有限元分析软件ADINA建立了水-结构相互耦合作用的三维实体有限元模型,对其动力特性进行了理论分析。通过比较不同水深环境下结构振动一阶侧弯与扭转阵型的试验与理论分析结果,验证了本文针对群桩基础结构模型所用的自由振动衰减模态试验方法是成功的;在考虑水-结构相互耦合作用后,结构的振型周期延长,频率减小;随着水深增加,结构频率变化越大。

单层鞍型网壳的抗震性能分析

采用子空间迭代法计算单层鞍型网壳的自振特性,利用圆管截面空间梁系弹塑性本构关系,用时程分析法计算单层鞍型网壳的弹塑性地震响应,通过对SDAP和ANSYS有限元程序计算结果比较分析,总结出单层鞍型网壳的自振特性、地震内力响应及地震内力系数随参数的变化规律。

钢筋混凝土建筑物振动特性的高度效应研究

建筑物振动特性对于结构抗震设计有重要的理论价值,其中自振周期和阻尼比是2个主要的动力参数。对福州地区129栋不同高度钢筋混凝土建筑物进行振动测试,并统计建筑物的基本特征,研究了高度在21~99m范围内建筑物的自振周期和阻尼比随建筑物高度变化的规律。结果表明:建筑物自振周期随高度增加而增大,有良好的相关性,自振周期约是高度的0.018 63倍;长短轴向自振周期也随高度的增加而增大,长轴向自振周期约是高度的0.014 56倍,短轴向自振周期约是高度的0.018 46倍;随着建筑物高度的增大,阻尼比、长轴向阻尼比和短轴向阻尼比这三者在一定的范围内近似均匀分布,对高度的敏感性低,其中建筑物阻尼比的平均值为4.44%,与建筑抗震设计规范所取的定值5%是比较接近的。研究结论:可为蓬勃发展的高层钢筋混凝土建筑物的初期设计提供科学依据。

钢管组合大跨越输电塔线体系简化模型研究

利用有限元分析软件ANSYS建立了钢管组合大跨越输电塔线体系有限元分析模型,采用子空间迭代法得到了单塔结构的前18阶模态和体系的前600阶模态,通过对比分析,定性地得到了导地线在侧向(X向)和纵向(Y向)施加给铁塔的刚度耦合效应。同时推导了塔线体系的理论简化计算公式,得到了比较实用、直观的等效刚度模型。最后通过引入适当的等效刚度系数,分析了输电塔线体系简化模型的动力特性,一定程度上验证了简化模型的合理性。分析研究进一步揭示了导、地线对输电塔的耦合作用规律,对输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义。

MATLAB在结构动力学中的应用

通过两个实例介绍了MATLAB语言在结构动力学中的应用,通过结构的自振频率、振型以及动力响应在MATALB中的实现,说明了MATLAB在结构动力学计算中的强大功能及其编程的便捷性,使科技人员真正地从繁杂的计算中解放出来.

玻璃采光顶预应力索桁架支承体系动力特性

为了提供玻璃采光顶预应力索桁架支承体系抗风和抗震研究的理论基础,寻求其动力特性主要影响因素及影响量,采用连续化理论研究了其动力特性.以圆形平面玻璃采光顶预应力索桁架支承体系为例,考虑温度变化及几何非线性影响,基于动力学理论建立了该体系非线性振动方程.通过Galerkin方法,将偏微分方程转化为常微分方程,并采用L-P法及KBM法对常微分方程进行了求解.结合算例讨论了温度变化、振幅、外激励等因素对玻璃采光顶预应力索桁架支承体系非线性振动的影响.算例表明,预应力索桁架支承体系固有频率随着温度的升高而减小,其自振频率随着振幅发生变化,非线性振动呈现"硬弹簧"特性,非线性自振频率高于线性振动频率,在简谐荷载激励下的稳态振动是稳定的周期运动.

砾石掺量及侧限压力对黏土类土石混合体动力特性的影响分析

黏土类土石混合体常作为路基填料在工程中广泛应用,然而其在交通荷载作用下的动力特性方面研究较少。为此,本文以0.05 Lc(Lc为圆柱试样直径)为土体、块石分类阈值,根据土石混合体中砾石掺量、侧限压力的不同,采用自振柱仪对其在小应变(10^-6~10^-4)下的动剪切模量和阻尼比进行研究。结果表明:土石混合体最大动剪切模量随砾石掺量的增加而不断增大,且在20%~40%掺量区间内增幅最大,随侧限压力的增加而增大,且增幅逐渐变小;在应变幅值相同的条件下,动剪切模量衰变程度随砾石掺量的增加而不断减少,且在20%~40%掺量区间内减幅最大,随侧限压力的增加而减小,且减幅逐渐变小;最小、最大阻尼比随砾石掺量和侧限压力的增加而减少。结合试验结果分别从颗粒“骨架”结构性、动态结构稳定性、材料密实度、能量耗散等方面阐述块石掺量和侧限压力对土石混合体动剪切模量和阻尼比的影响机理。最后采用优化Hardin-Drnevich模型建立砾石掺量、侧限压力与土石混合体动力特性参数(最大动剪切模量、参考剪应变、最大阻尼比、最小阻尼比)之间的估算公式,以期为土石混合路基的动力设计和施工提供指导。

横观各向同性圆球壳的自由扭转振动

本文用弹性动力学理论研究横观各向同性圆球壳的轴对称自由扭转振动问题,求出位移和应力的解析表达式,揭示了壳体在子午线方向和半径方向的耦合振动特性,文末算例给出不同几何尺寸和材料性质圆球壳固有频率和振型的数字计算结果.