基于小波包技术的爆破地震效应计算模型及安全判据研究

采用小波包分解和重构的方法,将复杂的实测爆破地震波速度信号转化为多个简谐波的叠加,将 爆破速度荷载作用下结构的动态响应问题转化为一系列简谐荷载作用下的动态响应问题。通过提出速度因 子的新概念并反映在爆破地震效应计算模型中,考虑了结构动态响应中瞬态响应的影响。同时爆破地震效应 计算模型中又融入了归一化的能量比例,在考虑爆破荷载频率的影响时仅需考虑占有相当能量比例的优势 频率的综合作用。然后,在该计算模型基础上提出了一个新的爆破地震效应安全判据。该判据能反映出爆破 激励荷载作用下结构速度响应大小与结构特性、爆破荷载幅值、频率(包括多个优势频率)、持续时间及能量比 例等参数的关系。最后结合实际工程案例,通过使用基于小波包技术的爆破地震效应计算模型与时程分析 法,分别求解出速度响应幅值并将结果进行对比,验证了所建模型的可行性。     

连体构架避雷针风振计算的简化方法

为简化构架避雷针风振时域计算从而有效降低计算耗时,以单跨和三跨构架避雷针结构为例,根据构架体系的结构特性和风振特点,提出一种简化计算方法,即对每个塔架单独建模并考虑结构刚度和质量系统的一致性和横梁荷载的等效加载,从而对每个塔架单独进行动力计算,并对这种简化方法的合理性进行了验证。研究发现,构架避雷针的频率较小,风振效应较为显著,但在各方向均以一阶振型为绝对主力;构架避雷针的塔架在平面外的荷载耦联效应极小,平面内也仅表现有位移均值的耦联效应:这两个结构特性也为风振简化计算提供了便利。对每个塔架的简化模型,通过在塔架与原横梁连接处设置弹簧和附加质量来实现对原结构一阶振型的等效,并通过影响线法将横梁分布风荷载等效为塔架的集中荷载。由此简化方法所得的结构风振静动力响应结果均与原始结构有良好一致性,并且计算效率得以显著提升。     

水下圆柱壳体固有频率的近似计算分析

水下发射导弹在出、入水以及水下运行过程中,由于流体、水动力以及运动速度的影响,产生附加质量和轴向荷载作用,影响结构振动频率.本文针对水下高速运动结构,给出了流体影响、轴向荷载分别作用以及二者同时作用下,结构频率的固有频率计算方法;并从理论分析、数值模拟和实验研究三个方面对水下的结构的固有频率进行了分析和研究.近似计算表明计算结果具有较好的一致性,而且由于流体和轴向荷载的影响,结构的固有频率有明显下降的趋势,而且对低阶频率影响较大.     

沉管隧道结构的空间受力性态分析

目前沉管隧道的结构设计计算大我和一维弹性地基梁模型,或在此基础上再取若干个横截面进行平面分析。本文以甬江水底沉管隧道为工程背景,采用墙单元和板壳单元建立沉和结构的三维有限元分析模型,用水土分算原理确定沉管结构的水土荷载,对沉管隧道结构水土荷载的空间分布及沉管结构的空间受力性态进行了数值计算与分析,探讨了水位对沉管结构水土荷载值的影响以及沉管板底与基础的部分脱空和沉管顶部覆土厚度等因素对沉管结构内力     

基于荷载形函数的大跨桥梁结构移动荷载识别

大跨桥梁结构中的移动荷载识别是结构健康监测的重要组成部分之一,其作为动力学中的反问题,存在唯一性及稳定性等病态问题。本文首先推导出移动荷载作用下结构响应的卷积形式的离散公式,然后利用有限元理论中的形函数拟合移动荷载,推导出基于荷载形函数的移动荷载识别表达式。将移动荷载的识别转化为荷载形函数拟合系数的识别,降低了需要识别的未知量,减小了逆运算的计算量,消除或减弱逆问题病态性,并提高了计算效率。利用某大跨刚构-连续预应力混凝土桥梁修正后的有限元模型进行数值仿真,考虑路面粗糙度,由模态叠加法计算移动荷载作用下的响应;然后采用荷载形函数方法识别移动荷载,证明该方法在5%以下的噪声时能快速并精确识别复杂桥梁结构的移动荷载。     

核爆炸冲击波作用下土中浅埋刚性结构动力反应分析

本文采用双线性加载、常应变卸载的土壤介质模型,根据一维平面波理论,分析研究、计算了突加线性衰减冲击波荷载作用下土中浅埋刚性结构的动力反应,给出了作用于刚性结构顶、底板上的,包括相互作用荷载和惯性荷载在内的最大动荷载计算曲线,以及顶、底板动荷载随时间的变化曲线。     

建筑物内气体爆炸效应简化计算研究综述

根据当前受限空间内气体爆炸效应的研究成果,综述了建筑物内气体爆炸事故发生时室内压力、结构荷载及动力响应的简化计算方法,内容包括室内气体爆燃压力及结构荷载特点、爆燃压力和结构响应计算模型等。重点阐述了基于实验数据的泄爆压力关联式和反映燃气爆燃主要物理过程的压力简化计算模型,并分析了各类计算模型的适用性、存在问题以及爆燃荷载特征对结构响应的影响;探讨了考虑建筑功能特点影响的工程简化计算模型,对建筑物内爆燃压力计算应重点考虑点火位置、爆室几何特征、火焰燃烧速率、湍流效应以及泄爆结构开启过程等因素;对爆燃事故中结构响应的计算,应考虑爆燃荷载时程、结构初始静载与动载耦合、结构支座边界受载变化等因素。     

直坑道内防护门上的爆炸冲击波荷载

为可靠开展抗爆结构设计与评估,基于理论计算与数值分析对直坑道内爆炸冲击波荷载的计算问题进行了研究。定量对比分析了现有不同方法计算结果的差异,基于结构响应对不同方法进行了评价,并结合模型实验对近距离爆炸情况下直坑道内防护门上的设计荷载取值问题进行了研究。结果表明,在进行荷载简化时有必要考虑荷载形式与结构响应的耦合,而现有坑道内爆炸冲击波荷载的简化计算方法普遍没有考虑结构动态特性影响,且相互之间存在很大差异,严重影响设计或评估工作的可靠性;近距离爆炸情况下,取门中线上距门边1/4宽度处的压力或门上平均压力作为坑道内防护门上的设计荷载,在比较宽的结构频率范围内是合理的。研究结果可为坑道内结构的防护设计提供参考。     

压电智能结构荷载识别方法的研究

采用压电智能结构实测荷载的输出响应，基于BP神经网络与有限元逆分析提出一种识别荷 载位置及大小的方法. 首先在结构的不同位置施加单位荷载由有限元方法计算得到网络的学 习样本，经网络作逆分析识别荷载位置，继而通过有限元逆逼近方法确定荷载大小的最小二 乘解. 数值算例表明，该方法计算速度快、精度高，不受结构几何形状和边界条件的限制， 用于识别实际压电智能结构不确定荷载的位置及大小是可行的.     

大跨屋盖结构考虑模态耦合的等效静力风荷载

基于荷载响应相关法提出了一种计算大跨屋盖结构等效静力风荷载的新方法. 该方法不 再分别计算结构的背景响应和共振响应,而是采用完全二次型组合法直接计算结构的整体动 态响应;而且这种方法能够考虑多阶模态的贡献和各阶模态响应间的耦合效应. 最后,将一 大跨屋盖结构(深圳市民中心)作为实际工程应用案例,计算了它的等效静力风荷载,并将 其与其他方法的计算结果进行比较,以验证方法的有效性.     

预应力等效荷载的应用及非线性阶段计算方法

等效荷载概念在预应力结构的研究和设计中存在广泛应用．依据等效荷载的经典定义,对线性变换后预应力等效荷载是否变化进行论述,指出采用等效荷载法计算预应力混凝土受弯构件在使用阶段的预加力反拱值时,应取用净截面刚度．针对工程界提出的一些观点,用解析方法证明直线、抛物线组合线型力筋的预应力作用仍可用等效荷载法计算,以及等效荷载法并不存在与预应力筋线型相关的局限性．为回答无粘结、有粘结预应力筋应力增长后等效荷载是否变化的问题,提出实时等效荷载的概念,建立了预应力混凝土梁实时等效荷载的计算方法．推导基于实时等效荷载的承载力极限状态平衡方程,并证明其与将预应力筋完全作为抗力材料的平衡方程具有等价性．最后,介绍了实时等效荷载运用于预应力结构非线性阶段变形计算时所体现的优越性．     

FCAD——计算机辅助设计钢筋砼框架结构施工图软件系统简介

传统的建筑结构设计要经过:(1)结构选型,内力分析;(2)构件设计与计算;(3)绘制图纸等三个工序。一个熟练的工程师需要一个月的工作量,计算方法多采用简化法,精度较差。 本软件系统(简称FCAD)在结构选型确定的条件下,只要输入结构本体和荷载数     

冲击波对齐地表盒形结构与介质的相互作用

本文对受冲击波作用的齐地表盒形结构的动力响应计算提出了一个考虑二维因素的一维简化力学模型,并用拉普拉斯变换法给出了考虑结构底部地基效应和侧壁剪力的通用计算公式,文中分析了反映二维效应的两个无量纲参数§(质量比)、η(尺寸比)以及侧壁剪切影响系数β对结构—介质相互作用的影响,给出了在地表突加线性衰减荷载作用下埋设在常见的砂粘土中的齐地表刚性结构的底板最大动反力及顶、底板上最大设计动荷载随§、η和β的变化曲线。结果表明,在受冲击波荷载的地基基础,桩基,导弹发射井以及齐地表工事等结构的动力计算中,考虑结构—介质相互作用的二维效应是十分必要的。     

组合荷载作用下钢筋混凝土框架梁内力的方法研究

在钢筋混凝土框架结构的房屋设计中,结构构件的内力计算是整个框架结构设计的基础.其中梁的设计是框架结构设计中的一个重要组成部分.本文根据力学原理,提出了荷载组合的原理,得到一种在组合荷载作用下框架梁内力的实用计算方法,适用在荷载的最不利组合情况下计算梁的内力;接着分别叙述在横向荷载作用下与竖向荷载作用下梁中内力的算法,最后将横向荷载与竖向荷载进行组合,在荷载的最不利情况下算出梁中的内力,为工程优化设计提供了有力的依据.     

波浪作用下网帘的水动力载荷和变形计算

 离岸水产养殖中的网箱养殖逐渐成为全球水产养殖业的主导．海洋环境中网箱的水动力荷载对网箱结构的整体设计提出了更高的要求．本文建立了一种计算波浪荷载下网帘结构水动力和变形的数值计算方法,利用质点杆单元模型模拟网帘结构,通过Morison 公式求解网帘结构在波浪荷载下的受力,得到网帘结构的空间分布,同时运用迭代法对网帘结构结点受力及运动变形时的位移进行数值迭代计算,通过双目测距系统对网帘结构变形测量的结果,获得等效弹性系数,并对数值结果进行了验证．     

基于小波分析与子结构法的未知风荷载作用下高层剪切结构参数识别方法研究

对于未知风荷载作用下高层剪切结构,通过子结构理论将其余部分对子结构的效应作为外荷载施加给子结构,并建立风荷载作用下的动力方程。应用函数的小波多尺度逼近方法将产生低频响应的风荷载表示为尺度函数的线性组合,根据动力方程构造结构参数和低频小波系数的识别方程。用最小二乘法识别结构参数和低频小波系数,由识别的参数和结构响应计算未知激励。分析结果表明,该方法对结构参数的识别误差在2%以内,有一定的抗噪性。     

兼顾静动荷载的结构拓扑优化方法

为避免考虑瞬态动力性能时拓扑优化的高计算成本,满足工程快速设计的需求,获得主要静动荷载作用下的合理结构形态,本文提出了一种低计算成本的兼顾静动荷载的结构拓扑优化方法。施加的动荷载是地震等效荷载,用振型分解法和抗震规范中的反应谱曲线确定;通过结构形态、动力特性和地震等效静载的相互反馈和作用实现了考虑结构动力特性的拓扑优化;此外,还提出方法的自动进化策略。算例表明,方法可有效实现兼顾静动性能的拓扑优化。     

挡土结构物随机地震响应分析及动力可靠度研究

本文提供了一种简单的确定性数值方法,来分析在平稳随机地震荷载作用下的结构随机地震响应及动力可靠度。该方法基于有限元动力分析软件,以单位加速度脉冲函数作为地震荷载的输入,当计算出结构的脉冲响应函数后,再运用傅立叶变换得到随机激励和结构响应之间的传递函数,由此来计算结构的均方根响应和峰值响应。基于此方法,分析了挡土结构物在平稳随机地震荷载作用下的位移、弯矩、基底水平合力、基底竖向合力以及沿墙高的土压力极值的随机地震响应及动力可靠度。从分析结果可以看出:用Kanai谱模型的计算值比欧进萍谱模型的计算值更趋保守,而把响应过程当作马尔可夫过程似比泊松过程更精确。     

极值型风荷载作用下大型结构可靠性分析

研究了在极值型风荷载作用下大型结构的可靠性。结构的破坏以结构刚度矩阵奇异为依据，首先列举结构的主要破坏模式，其次利用增量载荷法求出的结构的安全余量方程，然后将极值型风荷载正态化，计算出各主要破坏模式的破坏概率，并用二阶窄界限理论计算大型结构的可靠性。最后以一大型输电塔为例进行了可靠性计算     

后加混凝土-砌体组合结构简化计算模型研究

后加混凝土构件的加固方法是在原有砌体结构外部新增钢筋混凝土构件,形成一种新型的组合结构．本文提出了考虑连接节点的后加混凝土构件-砌体组合结构的简化理论计算模型,并推导了不同构件的等效计算公式．考虑均布分布荷载和倒三角分布荷载作用,对组合结构的变形、剪力分配进行计算分析．计算结果从定性方面验证了本文提出的简化计算模型的可行性和有效性．同时针对某实际工程进行理论计算,与三维空间模型在弹性阶段的计算结果进行对比,从定量方面验证了本文提出的简化计算模型的准确性．