耐震时程法在大跨连续刚构桥纵向抗震性能评估中的应用

采用简化方法对大跨连续刚构桥的抗震性能进行高效和准确的评估,在该类桥梁的设计和加固改造时是非常必要的。耐震时程法作为一种评估桥梁抗震性能的简化方法,只需要一次时程分析就可以实现桥梁从完好到倒塌的全过程分析。为研究耐震时程法在评估大跨连续刚构桥纵向抗震性能的适用性与精确性,本文以一座大跨波形钢腹板连续刚构桥为研究对象,基于中国公路桥梁抗震设计规范设计反应谱,生成3条耐震加速度时程曲线作为地震输入,同时选择16条天然地震动进行增量动力分析,对比研究了该连续刚构桥地震响应特征。研究结果表明:耐震时程分析结果处于增量动力分析结果的包络线之内,耐震时程法中位值与增量动力分析结果的均值曲线吻合较好,因此,耐震时程分析方法可以作为大跨连续刚构桥抗震性能评估的一种高效率方法。

基于耐震时程法的大跨度钢桁拱桥易损性分析

为克服复杂桥梁结构在地震易损性评估时需要进行大量非线性时程分析的不足,提出一种基于耐震时程法(ETM)的易损性分析方法用于桥梁结构易损性的快速评估。首先,基于ETM合成了若干条耐震时程曲线(ETA),将其与概率地震需求模型相结合。随后,考虑桥梁模型的不确定性,借助OpenSEES建立一座大跨度上承式钢桁拱桥的有限元模型样本库,并分别使用ETM和增量动力分析(IDA)法对其中的桥梁模型进行时程分析并得到典型构件的易损性曲线,将二者结果进行对比以验证ETM的适用性。最后,利用验证后的方法分析该桥各构件纵向地震下的易损性。结果表明:ETM与IDA所得结果的相对误差基本控制在5%以内,说明基于耐震时程的易损性方法可有效兼顾分析效率和计算精度;在纵向地震作用下,上承式钢桁拱桥的引桥墩和交界墩在50%中等损伤概率下的地震动强度指标仅为0.597g和0.972g,远小于其他构件,说明混凝土桥墩为最易损构件;拱肋和立柱在地震作用下发生破坏的概率较小,但拱顶和拱脚相对薄弱;设置固定支座的短立柱在纵向地震作用下易发生损伤,可通过改变拱上立柱的支座布置形式进行优化。

基于ETM的结构地震损伤评估

耐震时程法(ETM)是一种新的结构抗震性能评估方法,它所用的时程曲线具有地震强度随时间而增加的特点。基于《建筑抗震设计规范》(GB 50010—2010),采用最小二乘函数合成了3条耐震时程曲线。以装配式基础隔震结构为例,分别对结构进行10条天然地震波作用下的增量动力分析(IDA)和3条耐震时程作用下的非线性时程分析,对比研究了结构在不同地震强度下的最大顶点位移、最大层间位移角和最大隔震层位移。并将最大层间位移角作为指标代入结构抗震失效概率公式,通过易损性计算即可得到结构在不同耐震时间下的损伤指数期望值,可以此为依据来评估结构的损伤。分析表明,以最大层间位移角作为指标,ETM与IDA所得的结构损伤值吻合程度较高,但其计算量较IDA大大减小,因此对于结构的抗震损伤评估而言,ETM是一个高效的计算方法。

考虑非独立增量过程的风速波动特征建模方法

风速波动特征复杂,对其精确建模对于风电系统安全、稳定、经济运行具有重要意义。为提高风速建模的精度,提出一种风速波动的非独立增量过程(PWNI)建模方法。首先,对风速时序波动特征进行分析,分别阐述风速的短期波动特征和长期波动特征;然后,针对风速短期波动特征,应用统计方法对一定风速范围的时序变化特征进行分析,建立其短期波动模型,并基于长短期记忆神经网络(LSTM)对风速范围进行外推,从而在全风速范围内建立精确的短期波动模型;其次,针对风速长期波动特征,利用权重分析法将其引入模型中,建立考虑长期波动特征的优化模型。以中国华北张家口地区某风电场运行数据为算例,验证了所提建模方法的有效性,算例结果表明,所提方法能实现对风速多尺度波动特征的准确描述。

深埋高地应力隧道不同支护时机求解方法对比研究

为确定深埋高地应力隧道的合理支护时机,提高支护结构质量,降低支护成本,依托某高原深埋高地应力隧道,采用安全系数法、位移增量法和塑性区法分别求解支护结构的合理支护时机,并对比分析不同支护时机求解方法的适用性。结果表明:1)3种求解方法计算得到的洞壁屈服分布规律是一致的,均呈现出拱顶和仰拱比拱腰和拱脚更容易发生屈服的规律;2)不同支护时机求解方法的求解结果不同,在同等埋深下,采用安全系数法计算得到的安全距离大于采用塑性区法和位移增量法计算得到的安全距离;3)通过工程类比法发现,采用安全系数法求解支护时机更为合理,而塑性区法和位移增量法相对于安全系数法过于保守。

大跨度斜拉桥地震易损性分析

摒弃传统易损性分析假定,采用增量动力分析方法,提出改进损伤指标参数,对脉冲地震波和非脉冲地震波进行对比,定量分析桥梁结构损伤程度.首先,建立大跨度斜拉桥精细化有限元模型,使用增量动力分析方法,进行大跨度桥梁2100次非线性时程分析;然后,以斜拉桥桥墩墩底、主塔塔底和支座系统为研究对象,选取合适的损伤指标建立各构件在不同损伤状态下的限值;最后,根据桥梁构件在各级地震作用下的损伤概率,为桥梁抗震提供参考意见.

考虑桩-桩剪切作用的连锁墙时空变形分析

为合理分析连锁墙自身特性和时空因素对其受力变形的影响,需要对常规的基坑围护结构二维增量法进行改进。开展连锁墙界面剪切试验,获得不同注浆材料下的桩-桩界面特性,并基于此推导出连锁墙总刚度矩阵表达式。将考虑桩-桩相互作用的连锁墙刚度引入基坑围护结构三维增量法,同时在基于Sigmoid函数的墙体位移-土压力关系公式中引入时间变量,采用考虑位移与时间的非极限土压力取代极限土压力,并利用Merchant黏弹性模型模拟基坑暴露状态下m值随时间的变化特性,由此建立一种连锁墙时空变形分析方法。通过工程案例验证方法的合理性,并分析不同工况下的连锁墙变形与内力。试验与计算结果表明:采用M20和M30砂浆作为注浆体时,连锁墙中桩-桩界面的受力-变形可分为5个阶段,该切向行为可简化为理想弹-塑性模型;界面剪切刚度和峰值剪应力随着注浆砂浆等级的提高而增大,而临界相对位移则较为接近;增加界面剪切刚度和接触长度可提升连锁墙的整体刚度,从而扩大坑角效应的作用范围;采用常规等级砂浆注浆体对于减小连锁墙中部最大侧移的作用有限;连锁桩桩身弯矩随其时空变形的增加而增加。研究成果为连锁墙时空变形分析提供了一种较为合理的计算方法,可为连锁墙基坑的设计优化和变形控制提供参考。

基于耐震时程法的输电塔抗震性能评估

为研究输电塔结构在地震作用下从弹性、弹塑性至倒塌过程中不同阶段的性能水平,建立两塔三线体系数值模型,提出了一种基于耐震时程法的极限性能易损性分析方法以全面评估输电塔的抗震性能。先用逐步增量动力分析方法评估耐震时程法的合理性,以位移系数作为极限损伤指标进行破坏等级划分,建立基于耐震时程法的概率模型进行易损性分析并获取不同地震强度下输电塔的超越概率。结果表明:耐震时程法能较好地预测不同地震强度下输电塔的响应,相对于IDA方法可以极大地提高结构的计算效率;9度地震烈度下该输电塔生命安全受影响的概率小于2%,表明该塔抗震性能较好。因此对输电塔进行抗震性能分析时可以采用耐震时程法以加快计算效率。

混凝土高坝仿真分析的混合算法

我国混凝土坝最大高度已达300 m,由于应力水平高,高坝应力比较重要,需进行仿真分析,笔者提出的分区异步长算法。可使仿真计算的时间减少,计算效率提高,本文提出混凝土高坝仿真分析的混合算法,即在仿真分析中,温度场采用常规有限元算法,应力场采用分区异步长算法。由于温度场计算本来就比较快,而且计算条件较复杂,采用常规算法,程序较简单,费时也不多。应力场计算量大,采用分区异步长算法,可有效节省计算时间,本文提出的混合算法兼顾了计算精度与计算效率两方面的要求。

多服务台混合制排队模型M/G/s/K的仿真研究

为更快、更方便地得到一般服务时间的多服务台混合制中M/G/s/K排队系统在达到稳定之后的系统状态,通过离散化处理仿真时间方法,并借鉴时间步长法的思想,给出一种基于Matlab编程的仿真算法。通过实验说明了该方法的有效性。对于处理此类排队问题提供了一个新的方法。

Newmark积分方法在负刚度时的数值稳定性分析

为了获得Newmark积分方法在负刚度时的适用性,研究了Newmark积分方法在负刚度时的数值稳定性分析方法并对其稳定性进行了分析,分析了Newmark积分方法中的参数、阻尼和分析步长对积分方法稳定性的影响规律.结果表明其稳定性与正刚度时差异较大,在负刚度时不再具有无条件稳定性.对于正刚度时常用的Newmark积分参数α=1/4、δ=1/2,在负刚度时仅当分析步长大于某一值时积分方法才能保证稳定性,因此难以同时满足稳定性和准确性的要求.推荐了通过选取合适的Newmark积分参数获得稳定性的方法.为Newmark积分方法用于分析具有负刚度的结构时的适用性提供了依据,也为积分方法的合理选择提供了参考.

结构抗震分析的耐震时程方法

耐震时程法是一种新的生成地震加速度时程的方法,其典型表征在于随着持续时间的增加,地震动强度逐渐增大,且任一时程的反应谱曲线与目标反应谱吻合。采用非线性最小二乘函数合成了基于我国抗震设计规范反应谱的耐震时程曲线,并研究了该方法的精度和可靠性。以耐震时程曲线和7条地震动作为输入,对比分析了弹塑性SDOF体系和7层钢筋混凝土框架结构的响应特征。结果表明,耐震时程分析结果处于7条地震动增量动力分析结果的包络线之内,其结果宏观上表现为多个地震动输入结果的平均值;耐震时程法能有效地预测结构的抗震效应且计算效率高。耐震时程法将为不同类型结构的地震响应分析与预测,结构抗震动力试验输入,结构的抗震性能评估等提供一种新的分析手段。

含双时滞振动主动控制系统的稳定性分析

采用增量谐波平衡法求得了含双时滞振动主动控制系统的周期解,并利用庞加莱定理对周期解进行了稳定性分析,得到了系统周期解关于时滞量和反馈控制增益变化的稳定性区域.分析了稳定性区域随时滞量和反馈控制增益的变化规律,结果表明,两个反馈控制增益的相对大小决定着与之相关的两个时滞对系统稳定性区域影响的大小,当时滞量和反馈控制增益匹配适当时,可以使系统保持稳定状态.此结果可为时滞反馈控制策略的设计提供依据.

基于新的圆锥补偿结构的姿态算法（英文）

提出基于一种新的圆锥补偿结构的捷联惯导姿态算法。与传统的姿态算法不同,新算法中同时引入了角速率和角增量用于圆锥补偿(适用于角速率输入或角速率和角增量同时输入)。基于所提出的圆锥误差补偿结构,引入时间泰勒方法进行圆锥误差补偿优化设计,并定义了两种性能评价模型,以分别用于一般圆锥和机动环境下的姿态算法性能评估。将新的姿态算法与传统角增量输入的姿态算法通过仿真进行了对比分析,结果表明,在相同的采样频率和姿态更新周期以及相同的圆锥和机动环境的条件下,新的五子样姿态算法的性能明显优于传统角增量输入的五子样姿态算法。

基于PSS/E的功率振荡增量分布计算

介绍了基于PSS/E的功率振荡增量分布的理论计算方法,提出将复频域法与时域辨识法结合起来,以获得功率振荡增量在全网中的分布。首先用经典模型表示发电机,通过PSS/E软件计算振型、频率与参与因子,根据参与因子确定施加扰动的机组;然后将发电机用详细模型表示并考虑励磁系统,借助时域辨识获得功率振荡增量分布。通过对典型的4机2区域系统以及新英格兰系统的仿真,比较了理论计算方法与新方法的结果,证明了新方法的有效性。最后计算了华东电网某个区域间振荡模式的功率振荡增量分布情况。

非线性时滞反馈控制系统超谐共振分析

采用增量谐波平衡法求解了非线性时滞微分方程的超谐共振解,研究了时滞、反馈控制增益、激励幅值、非线性项系数等系统参数对系统超谐共振响应的影响,分析了超谐共振响应随系统参数变化的规律。结果表明:三次谐波与一次谐波振幅的比值随时滞量呈周期性变化;反馈控制增益对系统超谐共振的影响与非线性项系数和激励幅值有关;随着非线性项系数和激励幅值的不断增大,三次谐波项与一次谐波项振幅的比值都是先增大后减小,而且减小的趋势逐渐减弱;一次谐波成份在振幅中占主导地位。

输电线路覆冰与微气象参数和覆冰时间的研究

微气象对输电线路覆冰形成有着决定性的影响,而目前存在覆冰与微气象的相关性研究不全面、不深入的问题,因此研究与分析输电线路覆冰形成与微气象对防冰抗冰工作具有重大意义。针对上述问题,基于覆冰与微气象环境试验,采用控制变量法分别研究了覆冰质量增长与环境温度、风速、降水量及覆冰时间的关系,结果表明:覆冰质量增长与环境温度、风速及降水量呈类似抛物线的函数关系,同时这种关系也决定了必然存在一个最有利于形成覆冰的环境温度值、风速值及降水量;并且在相同的微气象条件下,覆冰增长速度保持恒定,与覆冰时间无关,仅与微气象参数的改变有关。

时变计数法模型及其验证

为了克服传统计数法用于时变疲劳损伤分析时需对前一时刻已计数历程重复计数的缺点,文中借鉴结构动力分析的增量法思路提出了逐步进行增量应力时程计数的时变计数法模型,即将前一时刻的计数结果和残波与当前增量时程的计数结果和残波联合,经过简单但合理的处理,方便地给出当前时刻的总计数结果,从而有效地避免了已计数历程的重复计数过程,显著提高了计算效率。通过理论分析,简单直观地说明了建议的时变计数法的高效性,且可发现其效率随着所关注时刻数量n的增加而明显提高。最后,分别以简单的虚拟随机应力时程和实际结构风致振动应力历程为对象,对建议方法与常规雨流类计数法进行了详细的比较,验证了时变计数法模型的准确性和有效性。

基于耐震时程法的进水塔结构抗震性能分析

进水塔结构作为水电站的进水建筑物,其抗震性能对水电站的安全运行有重要意义。以沙牌水电站的高耸独立进水塔结构为研究对象,应用3条耐震时程曲线对其进行抗震性能分析与评估,并将计算结果与天然地震动下的增量动力分析结果进行比较,对比分析进水塔塔顶位移、基底剪力及地震损伤历程。实例研究表明:耐震时程法可以较好地分析结构的抗震响应,与增量动力分析结果的均值相匹配。耐震时程法可以利用较少的时程分析得到不同动力强度作用下的结构响应,且计算结果精度好、效率高,为进水塔结构的抗震性能分析提供一种新的手段。

导航地图信息实时增量法

鉴于电子地图数据现势性在导航中的重要性,本文提出一种导航地图实时增量法。该方法能够根据导航仪历经路径所观测到的交通建设变化状况,实时修正、增加或删除地图底层数据库的信息数据;同时,还具备自动记忆与标识驾驶者行驶路线的智能化与优化功能。观测信息的采集由导航仪外接图像传感器及其信号处理器予以实现。