考虑桥梁约束的桥墩复合基频近似算法

针对实际工程中桥梁上部结构对桥墩顺桥方向振动具有不可忽略的约束作用,在能量法的基础上推导出了顶端受桥梁约束的桥墩复合振动基频计算公式.将基频表示成各惯性元和复原元所组成子系统的频率合成,其中惯性元为桥墩自身分布质量和顶端附加质量,复原元为约束的变形、桥墩的弯曲变形和剪切变形.然后用有限元建模来验证该方法,并分析了顺桥方向约束刚度和墩顶附加质量对桥墩基频的影响.计算结果表明,导出的公式具有足够的精度,可以满足一般工程的要求.     

封闭圆柱腔内旋转点声源声压的近场频域解

在圆柱腔壁面为声学硬壁面的假定下，利用圆柱腔体空间内的格林函数导出了圆柱腔内旋转运动点声源空间声压的近场频域解；进而利用该频域解计算分析了旋转简谐单极子点源的声学特性。计算分析表明：由于考虑了壁面的影响，在圆柱腔体内，点声源旋转频率和源频率的变化将改变声压的空间指向性；源频率和旋转频率的增加伴随明显的多普勒效应，同时基频声压沿圆柱腔体轴线的分布从比较平缓变为明显波动；沿半径方向基频声压也波动变化。     

双薄壁墩连续刚构桥基频的统一计算模式

为研究双薄壁墩连续刚构桥基频计算公式并建立其统一表达式,基于能量原理在给出振型函数的基础上提出了高墩连续刚构桥基频的一般表达式;以典型高墩连续刚构桥梁为例,通过改变系梁的数量、位置、刚度,构造了多种不同的桥梁结构形式,建立了相应的有限元分析模型,研究了系梁设计参数对桥梁结构自振特性影响的一般规律,分析了具有系梁构造的高墩大跨连续刚构桥基频理论计算公式,并对高墩连续刚构桥基频的一般表达式进行了修正,给出了基频的统一计算模式,最后对该模式的可行性进行了实桥验证。结果表明:设置系梁后,连续刚构桥的基频至少增大了15%;随着系梁与桥墩刚度比值的增大,高墩连续刚构桥基频明显增大,两者呈一定的函数关系;本文提出的基频统一公式计算值与桥梁基频实测值误差为3%。研究成果可为此类桥梁抗震设计及结构评估提供参考。     

基于BP神经网络的风电机组钢混组合式塔架结构频率预测

风电机组塔架结构固有频率设计是风力发电结构体系设计的基础。针对风电机组新型钢混组合式塔架（“混塔”）结构固有频率传统理论计算和有限元法计算的不足,提出了基于BP神经网络算法进行频率预测的新方法。首先,利用有限元计算和分析,确定了训练模型的特征量和标签;然后,利用32个有限元计算样本,基于BP神经网络算法训练了可用于混塔结构频率分析的模型。经验证,该方法对混塔的一阶频率预测误差仅约为0.1%,具有很高的准确性;利用不同的样本集训练的模型也能快速准确预测混塔一阶频率,说明算法具有高度的稳定性;该方法还可用于预测混塔的多阶频率,结果仍显示出高度的准确性。此外,与基于有限元的频率计算相比,该方法具有突出的计算效率。整体上,本文提出的基于BP神经网络的混塔结构固有频率预测新方法,具有高度的可行性、精准性和高效性,可为风力发电机组塔架结构体系设计提供重要的指导。     

钢球—限位系统隔离桥梁结构水平地震作用的试验及分析

本文对钢球—限位桥墩基础隔震系统进行了模型试验,并用数值方法对这种隔震系统限位装置的刚度与隔震效果进行了一些比较计算,结果表明：该隔震系统能有效地隔离水平地震力作用,且其限位装置刚度的合理选择,对桥墩隔震效果是更加有利的。本文提出的桥墩基础隔震方法具有较好的工程应用前景     

带弹性隔板的矩形贮箱中流弹耦合振动问题

研究了带弹性隔板的部分充液的矩形贮箱中液体晃动与弹性隔板振动的耦合问题．对防晃板的上下两部分中的液体分别采用不同的速度势函数,确定了双势函数满足的复杂边界条件和防晃板振动满足的边界条件,采用能量法导出了耦合频率的方程;通过数值计算得到了基频随隔板位置及刚度变化规律．     

高耸结构与地基基础相互作用的风振响应分析

利用平稳随机过程谱展开式定理和传递矩阵法,本文导出矩阵形式的高耸结构考虑变刚度阻尼地基影响的风振计算公式,编制了通用电算程序.用该程序计算一座具有现场风振测试结果的钢筋混凝土烟囱的响应.结果表明:理论值与实测值吻合较好,地基柔性使结构基频比刚性地基基础算得的基频小26%.文中还通过传递矩阵法和振型分析法的比较,发现交叉项贡献比相应高振型贡献大.只有计及交叉项贡献,两种方法计算的结果才一致.     

带圆开孔的弹性约束适度椭圆板的自由振动分析

采用弹性理论并结合边界摄动技术,对带中心圆孔的适度椭圆薄板的自由振动基频进行了分析．当薄板的内边界受弹性约束,外边界为自由,导出了自由振动基频的解析解．同时,利用ANSYS软件进行了数值模拟,通过经典边界条件下基频结果的对比,验证了基于本文理论解的计算结果的精确性．本方法可以有效用于处理具有曲线边界的薄板结构的自由振动问题．     

地铁引发地面振动分析中阻尼矩阵构成模式的探讨

以某地铁区间线路为例,建立二维有限元分析模型,通过数值计算,分析了瑞利阻尼和柯西阻尼两种阻尼矩阵构成模式对地铁引发地面振动响应计算结果的影响,并与采用滞后阻尼假定的频域解进行了比较,讨论并提出了不同阻尼矩阵构成模式在地铁引发地面振动分析中的适用范围及有效性.数值结果表明:在地铁振动分析中,应选择结构基频和荷载卓越频率作为控制频率来确定阻尼瑞利矩阵.与瑞利阻尼模型相比,应用柯西阻尼模型能达到较好的计算精度,但会增大动力分析的计算量.     

航空发动机模拟机匣动力学模型修正研究

针对有限元建模中由于各种误差(如建模误差等)会给计算结果精度带来影响的问题,提出了一种利用模型修正来提高有限元计算结果精度的方法。首次使用了一阶优化方法,以所测试的模态频率和振型为参考,对有限元模型进行修正。首先,以某航空发动机模拟机匣为研究对象,对其进行模态测试,得到其模态频率和振型。然后,以机匣的前10阶计算模态频率与测试模态频率之间误差最小为优化目标,使用Nastran软件对各部件有限元模型中单元的弹性模量进行了修正,并计算了模型修正前后的机匣模态频率和振型,同时与测试模态频率和振型进行对比。结果表明,修正后的有限元模型计算结果与测试结果吻合良好,二者模态振型一致,模态频率的最大误差不超过1%。由此说明修正弹性模量的模型修正方法合理、可行,适用于工程上大型复杂结构的有限元准确建模。     

Horizontal bridge-soil interaction assessment by dynamic testing

This paper presents a methodology to assess the real longitudinal stiffness of a bridge including the foundation-soil interaction. The method is based on a dynamic test of the bridge complemented by structural identification. The experimentally obtained natural frequencies of the bridge in the horizontal and vertical planes are used to derive, via a parameter identification procedure and a dynamic model of the bridge, the most approximate values of the Winkler coefficients simulating the interaction of foundation with ground. The theoretical background of the procedure is first presented and then demonstrated on a prestressed concrete highway bridge with a total length of 2040 m (normal span length of 40 m). The bridge is located near the sea coast, and large variations in the soil properties were observed between the piers. As a consequence, it was not possible to assess in a reliable way the actual global stiffness of this bridge (due to the interaction of deck, piers, abutments and foundations) in front of horizontal forces (vehicle braking, earthquake, wind and so on) based on the results of the geotechnical survey. The dynamic excitation in the longitudinal direction was easily achieved by means of controlled vehicle braking at different points on the bridge. The results show the feasibility of using dynamic testing with vehicle braking as excitation to deduce the correct behavior of the bridge under the effect of horizontal loads.     

钢筋混凝土桥墩弯剪数值分析模型

基于修正的压力场理论MCFT(The Modified Compression Field Theory)和纤维单元模型建立了钢筋混凝土桥墩的弯剪数值分析模型,以MCFT理论确定桥墩的剪切力-剪切位移关系,并与考虑桥墩弯曲变形的纤维单元模型组合,共同考虑桥墩的弯-剪-轴力耦合作用.通过与六个弯剪破坏控制的圆形截面钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果的对比,对分析模型进行了验证.主要认识结论为基于MCFT理论可准确地计算弯剪破坏桥墩的屈服荷载、极限荷载和弹性阶段剪切刚度,剪切开裂是引起钢筋混凝土构件剪切力-剪切位移关系刚度突变的主要因素,而弯曲开裂与纵筋屈服对刚度的影响较小;分析模型对弯剪破坏桥墩的滞回曲线、弯曲与剪切变形成分均进行了较为准确的模拟分析.     

桥墩-冰塞-局部冲刷相关问题研究进展

桥梁建设改变了河流的边界条件、水流条件和河床泥沙的运动状态,冬季河流中有冰塞出现时则产生相互影响作用.近年来,基于冰塞稳定性力学分析,开展了桥墩影响下冰塞稳定性研究,所得桥墩影响下冰塞稳定性判别公式计算结果和实测资料能够较好得吻合;研究了桥墩对河道卡封以及临界流凌密度的影响,计算得到的临界流凌密度与实验值较为接近;介绍了明流、冰盖下桥墩周围局部冲刷等方面的相关研究工作,得出了冰盖条件下桥墩局部最大冲刷深度的回归经验公式,结果表明该公式具有很好的适用范围.对冰塞条件下桥墩附近局部冲刷问题探索性地开展了试验研究,研究表明,冰塞条件下的局部冲刷与冰盖条件下有着很大不同,不仅冲刷深度要大的多,而且桥墩周围局部冲刷过程与冰塞厚度变化相关.在冰塞条件下,桥墩处的最大冲刷深度和最大冲刷长度均随流速增大而增大,冲刷坑尾部淤积沙丘高度也受到流速的影响.就相关研究难点和今后需要进一步开展的研究工作进行了分析和展望.      

爆炸冲击作用下预制节段拼装桥墩的动态响应与损伤分析

为研究爆炸冲击作用下预制节段拼装桥墩的动态响应与损伤，采用ANSYS/LS-DYNA建立圆形截面预制节段拼装桥墩受爆的三维实体分离式模型。通过与已有实验结果的对比分析，验证了该模拟方法的可靠性。基于该模型，研究了爆炸冲击作用下节段长细比、初始预应力水平及桥墩体系对圆形截面预制拼装桥墩动态响应与损伤的影响规律。结果表明:减小节段长细比使墩身由剪切破坏逐渐变为节段间相对位移，并减小墩身的整体侧向位移；提高初始预应力水平可以在一定程度上提高桥墩的抗爆性能；爆炸冲击作用下混合体系桥墩兼具完全节段和整体现浇桥墩的破坏特征。     

敷设多孔吸声材料声腔特征值分析的径向积分边界元法

由于Helmholtz方程的基本解是频率的函数,因此传统边界元法在处理声场特征值问题时具有天生的缺陷。本文采用Laplace方程基本解生成积分方程,通过径向积分法将在此过程中产生的域积分项转化为边界积分。此方法克服了传统边界元法系数矩阵对频率的依赖,同时克服了特解积分法对特解的依赖,并通过对表面声导纳的多项式逼近,将敷设多孔吸声材料声腔特征值问题转化为矩阵多项式,从而避免了复杂的非线性求解。通过数值算例验证了算法的有效性。     

斜拉桥桥索张力测量

本文主要介绍了斜拉桥桥索张力的测量原理，指出了目前人们常用的直接频差法的不足之处，提出了一种确定斜拉桥桥索基频的新方法．后一种方法无论从理论还是从测量上都优于前一种．实测结果证明了这一点．     

Stability of masonry piers

An analytical and a matrix displacement approach is utilized to obtain a load-deflection relationship of columns made of a material which can resist little or no tension. The theoretical investigation covers piers subject to eccentric loads. A rigorous solution is presented along with an approximate finite element method involving an incremental, step by step approach.     

Chaotic motion and internal resonance of forced surface waves in a water-filled circular basin

The objectives of this paper are to investigate the chaotic motions and internal resonance of nonlinear surface waves generated by a harmonic vibration applied to the side wall of a water-filled circular basin. The harmonic forcing consists of a component with a frequency near twice a fundamental resonance frequency of the basin and a smaller component with a frequency near the fundamental frequency. The amplitude equation for the excited eigenmode corresponding to the fundamental frequency is derived and the existence of chaotic motion of this equation is studied by Melnikov method. At certain critical radii of the basin, twice the fundamental frequency is also a resonance frequency and the so-called internal resonance takes place. Eigenmode corresponding to this resonance frequency can also be excited.     

简谐激励作用下轴向运动梁横向振动特性分析

为分析简谐激励作用下轴向运动梁的横向振动问题,采用单元数目及长度固定不变、节点参数在不同时间步下无缝传递的节点生死方法,建立了时变系统的动力学有限元模型,通过已有实例验证了模型的准确性和有效性。在此基础上,分析了架设速度、激励力频率和幅值对某型平推式军用桥梁架设过程横向动力响应的影响规律。结果表明,在架设过程中,当桥梁的时变固有频率与激励力频率接近时,桥梁位移动态响应呈共振的特点,据此提出了减小某型平推式军用桥梁架设过程动力响应的措施。