台风“苏迪罗”行进过程中沿海近地实测风场特性研究

基于厦门大嶝岛台风观测点阵列布置风速仪的现场实测,选取了1513号台风“苏迪罗”在四个不同时间段的风速风向数据,对台风行进过程中的沿海近地风场特性进行了详细分析,得到了台风中心距离观测点400 km、250 km、150 km和120 km时的沿海近地平均风速风向、风剖面、阵风因子、湍流度、湍流积分尺度和功率谱密度函数等参数,研究了各种参数同台风中心距和观测高度之间的关系,结果表明:在台风行进过程中,观测点所测风速的平均风速剖面满足对数律规律,粗糙长度z_0约为4.0 m。阵风因子和湍流度变化较为平缓,二者呈线性变化关系。三个方向上的湍流度比值约为1∶0.8∶0.45,湍流积分尺度离散性大,顺、横风向的功率谱密度函数符合von Karman谱的形式,但竖直方向不符合。该结果对深入了解台风在行进中对固定观测点的影响以及提高沿海工程结构的抗风安全性具有实际意义。

埃尔米特梁单元的分块对角与高阶质量矩阵

埃尔米特梁单元常用的集中质量矩阵,是由挠度自由度对应的一致质量矩阵元素通过行求和或节点积分构造.然而,数值结果表明该集中质量矩阵在求解包含自由端的梁振动问题时,会出现频率精度掉阶现象.本文首先从保障质量矩阵最优收敛性的数值积分精度出发,分别针对三次和五次梁单元,发展了质量矩阵的梯度增强节点积分方案.利用梯度增强节点积分方案,可以得到具有分块对角形式的单元质量矩阵,而其组装的整体质量矩阵除边界节点外仍然呈现对角形式.对于两种单元,其分块对角质量矩阵分别具有4阶最优精度和6阶次优精度.再者,将标准一致质量矩阵和具有同阶精度的梯度增强节点积分质量矩阵进行优化组合,建立了具有超收敛特性的高阶质量矩阵.最后,通过数值算例系统验证了三次和五次单元的分块对角与高阶质量矩阵的频率计算精度.

子结构刚度对巨型框架减振结构体系的动态特性影响

建立随机风载激励下巨型框架减振结构体系的动力方程 ,基于随机振动复模态理论 ,推导位移响应谱及均方响应的计算表达式 ,并对一巨型钢框架减振结构体系在 Davenport风速谱下的响应特性进行了计算 ,讨论了子结构刚度变化时结构体系的减振特性。结果表明 :子结构的刚度变化对巨型框架减振结构体系的减振效果是非常敏感的 ,当子结构的刚度发生变化时 ,可以形成 3个不同的控制机理区域 ,在第一、二区域中能使结构的第一振型得到有效的控制 ,获得好的减振效果。

一种适用于大型工程结构的分散振动控制方法

基于瞬时最优控制算法,提出一种适用于大型结构振动控制的分散控制方法。根据大型结构的有限元模型,将其划分为若干子结构,相邻子结构间的作用力视为对子结构的"附加未知扰动"。在子结构加速度响应部分观测情况下,依次运用卡尔曼预测估计和最小二乘估计法,分别对子结构的状态和子结构间的作用力进行估计,并在此基础上基于瞬时最优控制算法确定各子结构的最优控制力,继而施加于结构对其进行振动控制。将提出的分散振动控制方法应用于美国土木工程师协会(ASCE)提出的20层控制基准问题(benchmark problem),并与传统的集中振动控制方法进行相关振动控制指标的比较。结果表明提出的分散振动控制方法能取得满意的振动控制效果。因此,提出的分散振动控制方法适合应用于对大型结构的振动控制。

基于监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法研究

为快速、准确评估拱桥吊杆振动冲击效应,提出一种基于连续动力监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法。该方法以日常交通荷载作用下吊杆连续动力响应数据为基础,对实时冲击系数进行频次统计,得到标准日概率密度谱;采用车-桥耦合振动数值方法计算吊杆冲击系数,确定与之对应的标准日概率密度谱分位点,给出分位点合理取值建议,并以该分位点的实时冲击系数作为快速估算值。将该方法应用于一座刚性吊杆钢拱桥中,基于动应变监测结果,统计7根吊杆实时冲击系数概率分布,结合车-桥耦合振动数值计算结果进行分析,得到:日常交通荷载作用下,吊杆实时冲击系数概率密度曲线具有良好的稳定性,标准日概率密度谱合理;建议取实时冲击系数标准日概率密度谱上85%~90%分位点对应的实时冲击系数作为吊杆冲击系数快速估算值。

渐开线圆柱齿轮CAPP系统设计

现代化工业对产品的功能结构及更新换代周期提出了越来越高的要求.因而只有采用先进的产品设计手段和方法,不断提高对产品的创新,才能满足社会发展的要求.通过对CAPP技术的研究,根据渐开线圆柱齿轮设计的基本理论,开发了齿轮CAPP系统,同时也一并介绍了系统的总体架构以及主要模块的设计方法.

振动荷载对厦门地区红黏土抗剪强度影响的试验与分析

以厦门某建筑工地红黏土为试样,进行振动荷载作用前、后三轴剪切对比试验。通过对试验数据的分析,对振动荷载对试样的黏聚力、内摩擦角、抗剪强度方程、抵抗侧向变形能力等的影响特性进行研究。研究结果显示,在其他试验条件相同的情况下,经振动荷载作用后的红黏土试样黏聚力降低51.72%,内摩擦角减少50%,抗剪强度线向下显著偏移,表明振动荷载不利于红黏土的稳定和承载。研究结论对防治岩土工程和地质灾害等具有一定的理论和现实意义。

沿海混凝土桥梁工程的腐蚀环境评价以及耐久性设计要求

依据JTG/T B07—01—2006《公路工程混凝土结构防腐技术规范》和GB/T 50476—2008《混凝土结构耐久性设计规范》,结合海南一个沿海混凝土大桥的具体环境条件和工程结构情况,对大桥所处腐蚀环境评价中环境分区、环境作用分级以及耐久性设计要求等问题进行了研究。大桥的环境作用分为一般环境、土中环境、海洋环境和滨海环境四个区域。一般环境处于海南东北部沿海腐蚀偏高范围,腐蚀性较高,分级提高加以考虑。土中环境主要由于砖红壤地质腐蚀加重的影响,在工程详细勘探和耐久性设计时给于关注。海洋环境由于海南炎热地区水温高、盐度高会加重腐蚀,耐久性设计中给于考虑。滨海环境主要考虑海洋大气影响范围扩大、影响程度增高、海水入侵和盐渍化影响会不断扩大范围和程度等,对滨海大气和滨海土壤环境的耐久性加以重视。在大桥的设计、施工的不同阶段贯彻和实施规范的技术措施是保证耐久性的关键,对特殊形式和部位的构件和结构耐久性要给于专门措施。

对地下工程几种分部开挖方法的探讨

介绍了几种分部开挖方法的主要特点,对其在软弱破碎围岩特殊地质条件下的实用性进行了对比,重点分析了地表沉降要求对软弱破碎围岩隧道施工工法选择的影响,同时通过计算给出了各种分部开挖法施工受力解析参数,从而结合现场施工经验提出一些有利的建议。

预制装配式混凝土建筑的结构体系和生产方式

引言 为解决建筑业对环境、资源的影响，低碳、节能、绿色、生态和可持续发展等理念广泛应用于建筑中．许多国家通过建立定量的评价体系来降低能源资源消耗。提高对环境的要求。因为主体结构在高层建筑的建造中占据主要部分．主体结构的资源和环境要求更加重要回。从各种有利于主体结构建造中降低能源资源消耗和保护环境的技术来考察．

预制装配式混凝土结构体系的现状和发展展望

我国各地实施的预制装配式混凝土结构体系类型少,建筑的使用功能、高度、层数、抗震设防烈度等适用范围要求严格。保证较高的预制装配率,充分发挥预制、装配提供的技术优势,未来预制装配式混凝土结构技术在构件、结构等方面可以获得很大发展。可以将预应力技术、高强和高性能材料技术、新型结构构件技术等有利于提高构件性能的技术用在预制构件上。可以将隔震和消能减震技术、人工塑性铰、加设支撑、关键部位性能提升技术、主次结构设计技术等有利于提高结构性能的技术应用在建筑结构上。发挥叠合构件部分现浇处理的优势,与建筑和设备专业配合,优化建筑性能和功能。通过预制和装配技术的优势,整合各项材料、构件和结构性能提高技术,扩大结构适用范围的同时,提升建筑工业化技术水平。

隧道工程课程教学改革思考

隧道工程是土木工程学科岩土及地下方向的核心专业课程,理论性、实践性及应用性强,涵盖的知识面广而深。为了满足新时期创新型工程技术人才培养的迫切需要,结合笔者近年来在教学一线所积累的经验及深切体会,以工程科学角度,从教学方式、实践性教学理念、科研促教等方面对隧道工程课程的教学改革问题进行探讨,以期进一步提高教学质量与效果。

厦门小白鹭艺术中心结构方案设计

厦门小白鹭艺术中心是推动海峡两岸艺术交流的重要舞台,属于高大空间建筑。地上3层地下1层,是一座体形复杂,竖向错层较多,平面和竖向不规则的剧场。针对结构方案设计面临的结构体系选择、观众席大悬挑、屋顶大跨、舞台周围高大墙体、高压力柱及海边大悬挑风载等问题,分别采用了框架-剪力墙结构体系、纵向悬臂斜梁式挑台、焊接型钢梁挑檐、钢桁架结构、剪力墙内嵌梁柱和型钢混凝土柱等结构形式,满足了剧场建筑的各项功能要求。

厦门砂土地震反应分析及液化防治措施研究

阐述了地震力作用下饱和砂土液化机理及其液化影响因素,分析了厦门地区砂土的地震反应特性;依据建筑抗震设计规范的规定,综合考虑各液化影响因素间的相关性,提出了符合厦门砂土动力特性的砂土地基液化防治措施;并以厦门麦德龙商场强夯法处理可液化砂土地基为例,采用动力触探试验和标准贯入试验分析检验了强夯法在砂土液化防治中的效果;结果表明防治措施效果良好,对厦门地区建设工程的安全和稳定具有一定的指导意义。

厦门演武跨海大桥混凝土结构耐久性的质量控制

本文通过厦门演武大桥工程实例,对跨海桥梁混凝土结构耐久性的质量控制进行了探讨。研究认为,通过采用环氧树脂涂层钢筋、高性能混凝土、防腐涂料外涂层保护以及加强施工过程中的质量管理等多种有效措施,可以实现对跨海桥梁混凝土结构耐久性的质量控制。

厦门钟鼓山原有隧道衬砌厚度和外侧围岩缺陷的无损检测

为建设厦门城市快速交通干线,需要对钟鼓山原有隧道进行扩建。在拆除已有隧道衬砌和开挖外围围岩时,确定原有隧道衬砌厚度和外侧围岩的空洞、破碎、断裂等情况,对施工安全和施工方案制定非常必要。为此,采用探地雷达技术对原有隧道衬砌厚度和外侧围岩状态进行了检测。在隧道顶部布置三条沿隧道方向的检测线,用雷达探头分别对隧道的衬砌厚度和外部岩层缺陷进行探测,结果发现衬砌厚度很不均匀,厚度0.36～1.2米,多处与外部岩石直接接触。衬砌外侧有多处空洞、破碎、断裂或空洞伴有严重的破碎等危险情况存在。拆除衬砌时必须采取针对这些部位的安全措施,这为施工提供了明确的指导,从而保证工程的顺利完成。

基于桥梁结构健康监测的无线传感系统自愈性研究

目前,对于大型桥梁结构健康监测的无线传感系统的应用研究正处于探索阶段,本文根据大型桥梁结构健康监测的需要,提出一种基于多跳的簇型无线传感器网络架构,以支持长距离、多测量点的大型桥梁结构健康监测。论文在介绍该系统的软硬件构架的基础上,重点阐述以备用中继节点方式实现网络自愈功能,使系统具有一定的自我修复功能,以提高系统的稳定性。

利用模态截断技术分析多点连接主次结构耦合系统的地震反应

建立了多点连接主次结构耦合系统的数学模型,并利用模态截断技术求出各自的模态响应传递函数和位移响应,以主次结构系统的位移功率谱密度函数在整个频率域内的积分得到位移响应的均方根值并与精确解进行比较.算例表明,即使在只取主次结构前几阶模态的情况下,该方法仍具有很高的精度;将次结构视为MTMD(复合调频质量阻尼器)系统来控制主结构的位移均方响应,分析了主次结构的质量比、次结构的刚度质量比和模态阻尼比等因素对控制效果的影响,算例表明,次结构的刚度质量比是影响控制效果的关键因素.

无网格法驱动径向基函数前置卷积神经网络

卷积神经网络通过卷积核的移动加权提取样本点的局部特征,而无网格法基于节点信息构造具有核近似特点的形函数进行离散建模,两者的内在相似性为采用卷积神经网络加速无网格计算过程提供了有利条件.但是基于传统卷积神经网络的改进无网格法包含较为繁琐耗时的非线性参数求解.为了克服这一问题,本文充分利用无网格法能够灵活构建数据样本的优点,提出了一种径向基函数前置卷积神经网络模型.该网络通过径向基函数的前置,提前激活输入数据,实现了非线性变换和数据特征维度跃升,随后再将数据传入传统卷积层得到输出.由于所提网络模型具备线性求解的特点,能够有效提升预测精度与计算效率.在数值算例中,通过对比无网格法直接计算结果、传统卷积神经网络和所提的径向基函数前置卷积神经网络预测结果,系统验证了所提网络模型的有效性.

高压异径管应力-冲蚀耦合损伤特性及结构优化

冲蚀损伤是管道失效的主要原因,通过数值模拟研究了高压异径管的应力-冲蚀耦合损伤演化特性。将自定义应力-冲蚀模型嵌入COMSOL Multiphysics,分析了流速、出口压力、质量流率、粒径、上游段长度等参数对内高压异径管冲蚀损伤演化的影响,并对异径管过渡段进行优化设计,提出了最佳几何构型。研究表明:在应力-冲蚀耦合下,上游段长度未达到临界长度前,最大冲蚀速率随着上游段长度的增大而增大,且冲蚀热点会不断下移。一旦上游段长度达到临界值,冲蚀形貌便会趋于稳定。管内应力的增加会引起管壁冲蚀加剧,且随着应力不断接近管道屈服应力,应力加速效应会更加显著,而流速、颗粒粒径、颗粒浓度是影响应力-冲蚀的主要因素。此外,冲蚀率随着过渡段倾角θ的减小而减小,不同流速下过渡段倾角的最佳取值存在差异。综合考虑成本及结构安全性,笔者认为θ=10°~15°为异径管的最佳构型。