大跨斜拉桥结构健康监测实验室模型试验平台

本文基于山东滨州黄河公路大桥,建立面向结构健康监测的实验室模型试验平台.基于相似理论,分析模型相关参数的相似关系,确定模型缩尺比、材料和截面尺寸,并对模型附加质量和斜拉索进行合理地简化.采用ANSYS建立物理模型的三维空间实体有限元数值分析模型,实体建模能较好的体现模型局部特征和模拟损伤.模型制作采用分段整体浇注,分段之间设计连接件连接,模拟斜拉桥施工顺序进行实验室组装,基于影响矩阵法对斜拉索进行张拉成桥.建立了包括传感器系统、静动力加载系统、数据采集系统和数据处理四大部分的完整试验体系,并对隔离出的桥塔和桥面板子结构进行了静动力试验,对全桥模型进行了动力测试.子结构和全桥模型的试验结果与有限元计算结果,以及原桥实测值都吻合较好,验证了斜拉桥模型的准确性和试验平台的有效性.试验系统的建立,为结构健康监测技术提供了一个试验研究平台.     

大跨桥梁参数识别响应面方法中的近似函数及样本选取

以某大跨斜拉桥实验室物理模型设计参数与动力特性之间复杂的隐式关系为对象,分析响应面模型中近似函数和试验样本对回归模型精度的影响。首先推导多项式和径向基函数响应面模型的建模方法,然后基于斜拉桥三维空间模型的有限元动力分析,比较分析完全二阶多项式与几种径向基函数模型在设计域和扩展设计域内以及噪声污染情况下的回归精度。最后对几种少量样本的试验设计方法和响应面试验设计方法进行了分析。结果表明,径向基函数模型各方面性能优于多项式模型,响应面实验设计方法优于其他方法,少量样本可采用D优化设计,较多样本情况下以中心复合设计较佳。     

考虑地基-结构-散粒体相互作用时贮仓结构的静动力研究——[Ⅰ]实验研究

对贮仓结构的静、动力问题进行了系统的实验研究 :考虑到地基———结构———散粒体的相互作用 ,设计并完成了不同地基上的筒仓模型的静、动力试验 (包括模型制作、试验和测试方案 ,数据输入输出及处理 )。根据对多种工况试验的观察 ,得出结论 :在地基水平振动的情况下 ,贮仓内绝大部分的散粒体与仓壁没有相对运动 ,只有一小部分散粒体脱离仓壁与贮仓有相对运动     

考虑地基—结构、散粒体相互作用时贮仓结构的静动力研究——[I]实验研究

对贮仓结构的静，动力问题进行了系统的实验研究：考虑到地基－结构－散粒体的相互作用，设计并完成了不同地基上的筒仓模型的静，动力试验（包括模型制作，试验和测试方案，数据输入输出及处理）。根据对多种工况试验的观察，得出结论：在地基水平振动的情况下，贮仓内绝大部分的散粒体与仓壁没有相对运动，只有一小部分散粒体脱离仓壁与贮仓有相对运动。     

机械构件刚度模型实验的相似准则

本文针对机械构件刚度模型实验,应用量纲分析法推导出其静动弯曲及静动扭转刚度相似准则,并对模型设计的相似准则和实验精度作了简要说明。     

第十届亚洲土木工程邀请赛某参赛模型结构设计与分析1)

第十届亚洲土木工程邀请赛的题目为制作一个可承受静载荷和动载荷的弯桥,要求模型具有足够的承载力和合理的刚度,且模型质量尽可能小。针对西南交通大学代表队的参赛作品,从材料力学性能、桥梁概念设计、数值优化等几方面,阐述了结构优化步骤和方法,对比了静、动力仿真分析 和实体模型试验,总结了模型设计的优点和不足。本文可为今后的类似赛事提供参考。     

单层短程线网壳结构模型试验研究

模型试验是全面掌握工程结构基本特性的有效手段之一。根据模型相似理论设计并制作了单层短程线网壳结构模型,同时设计了可动砝码加载方案,加工制作了砝码及支托。对结构杆件进行了材料拉伸试验,对结构模型进行了静载试验和模态试验研究,成功获得了结构模型的静内力分布规律及模态参数。试验结果与有限元计算结果对比分析表明,静载试验结果与有限元计算结果吻合较好,模态试验结果与有限元计算结果吻合稍差。所采用的加载方案、试验手段及分析方法对类似的模型试验研究都具有一定的参考价值,所得到的试验数据为大型空间网格结构实际工程的在线损伤识别及健康监测研究提供了第一手资料。     

STRUCTURE DESIGN AND ANALYSIS OF A COMPETITION MODEL FOR THE 10th INTER-UNIVERSITY INVITATION CIVIL ENGINEERING COMPETITION1)

第十届亚洲土木工程邀请赛的题目为制作一个可承受静载荷和动载荷的弯桥,要求模型具有足够的承载力和合理的刚度,且模型质量尽可能小。针对西南交通大学代表队的参赛作品,从材料力学性能、桥梁概念设计、数值优化等几方面,阐述了结构优化步骤和方法,对比了静、动力仿真分析 和实体模型试验,总结了模型设计的优点和不足。本文可为今后的类似赛事提供参考。     

CFRP索斜拉桥的结构动态测试研究与分析

为获知CFRP索斜拉桥的动力特性,推动CFRP索斜拉桥在我国的发展并积累经验,对国内首座CFRP索斜拉桥分别进行了基于环境激励和锤击激励的结构动态特性测试研究,对不同测试方案的试验结果进行了对比分析,结果表明脉动测试与锤击激励测试结果在对应的频率值误差小、振型相似;环境激励测试法从测试的可行性、方便性及测试所得频率成分的组成上较锤击激励测试法更为丰富.     

超长桩竖向极限承载力预测与动力稳定性分析

应用突变理论建立了超长桩在竖向静荷载作用下的尖点突变模型,推导得到了超长桩的竖向极限承载力预测公式.在静荷载分析的基础上,引入动荷载,建立了超长桩在动静组合荷载作用下的双尖点突变模型,并对其动力稳定性进行了分析.动力分析表明:动静组合荷载作用下超长桩的振幅H、频率关系q与结构非线性系数a三者之间符合双尖点突变模型；超长...     

海上风机动冰力模型试验相似律研究

相似律在模型试验中发挥着非常重要的作用,虽然目前静冰力模型试验的研究比较全面,但还没有一个完整适用的动冰力相似律作为动冰力模型试验基础.本文针对冰激结构振动中动冰力模型试验相似律,基于弹性相似与柯西(Cauchy)相似的联合相似准则,提出了两种动冰力相似律.建立并改进了能够反映冰与结构水平相互作用的相互作用系数.以NR...     

斜拉桥合理成桥状态确定的一阶分析法

本文建立了斜拉桥索力优化的非线性规划模型，其中以斜拉桥主梁和索塔的弯曲应变能为目标函数，以各斜拉索的索力为设计变量，结构的应力及索力为约束条件，采用一阶分析法进行求解，用以确定成桥合理状态的索力。在计算中，考虑大跨度斜拉桥各种几何非线性因素的影响，并列出了优化模型的具体表达式及优化过程中的关键求解策略。应用该法和空间非线性有限元分析程序分析了某千米级斜拉桥方案的合理成桥状态，计算结果表明：该方法简单、有效。     

斜拉桥合理成桥状态确定的序列二次规划法

本文首先介绍斜拉桥合理成桥状态的概念和现有的斜拉桥索力优化方法。然后基于序列二次规划(SQP)算法,提出了一种用于确定斜拉桥成桥合理状态的实用方法,序列二次规划法。该方法通过建立斜拉桥索力优化的非线性规划模型,以斜拉桥主梁和索塔的弯曲应变能为目标函数,以各斜拉索的索力为设计变量,结构的应力和索力为约束条件,并计人大跨度斜拉桥各种几何非线性因素的影响,采用强次可行序列二次规划法进行优化求解,确定斜拉桥成桥合理状态的索力。运用该方法和空间非线性有限元分析程序分析了某斜拉桥的合理成桥状态,计算结果表明该方法简单、有效。     

基于首超破坏机制的大跨斜拉桥抖振动力可靠性分析

分别采用泊松分布和马尔可夫过程，给出了在一次强风作用下以及在设计基准期内桥梁结构某一特定截面或节点的抖振动力可靠性分析方法。然后，考虑斜拉桥的结构特点及其承受风荷栽的具体情况，确定了以斜拉桥的主梁系统为研究对象的结构体系抖振动力可靠性分析模型。在此基础上，采用串联失效模式，建立了斜拉桥主梁系统抖振动力可靠性分析过程。本文采用有限元法分析结构的空气静力响应。为了快速、准确地计算结构的抖振响应，考虑气弹力与抖振力的联合作用以及多模态耦合效应，采用有限元法和虚拟激励法相结合分析结构的抖振响应。最后，以某大跨斜拉桥为工程背景，对其主梁系统进行了基于刚度要求的抖振动力可靠性分析。     

大跨度斜拉桥非线性振动模型与理论研究进展

斜拉桥的非线性动力学问题一直都是力学、结构和桥梁领域的研究热点.随着新材料(如碳纤维增强聚合物索)和新施工工艺的发展,斜拉桥的跨越能力不断得到提高,从而在桥梁建设中更具有竞争力.然而,斜拉桥跨度的增大和新材料的应用使结构变得更轻和更柔,使结构的非线性振动问题比以往更为突出,可能危及桥梁安全.基于课题组近年来对斜拉桥非线性动力学的研究,围绕大跨度斜拉桥的非线性建模理论及动力学问题,较为详细地评述近十年来国内外的研究进展情况.主要从斜拉索非线性动力学模型、梁的非线性动力学模型、索-梁组合结构的非线性动力学模型、斜拉桥整体非线性动力学模型与理论、以及斜拉桥的非线性振动实验等几个方面对斜拉桥非线性建模方法、力学模型、数学模型、求解方法及相应研究成果进行评述和讨论.研究结果表明,斜拉桥由于多柔性索和大跨度梁的耦合问题,以及环境载荷的复杂性,导致其具有丰富的非线性动力学行为.同时由于高维非线性系统求解方法的欠缺,整体斜拉桥非线性动力学行为又相当复杂,深入研究面临很大困难.最后,基于未来斜拉桥的发展趋势和可能面临的突出问题,对斜拉桥非线性振动问题今后的发展方向进行了探讨和展望.      

斜拉桥的静,动态电测法测试和频谱分析

本文用电测法对独塔斜拉桥的桥塔锚固区、索管及钢梁锚固区在静、动态不同工况下的应变和应力进行了测量和分析，并利用高速数据采集系统和快速付里叶变换（简称ＦＦＴ）对动载工况下的应变───时间响应信号进行了频谱分析，为优化工程设计和桥的合理使用提供了可靠的参考依据。     

斜拉桥索力优化的强次可行序列二次规划法

提出了一种斜拉桥索力优化的实用方法-强次可行序列二次规划法. 该方法通过建立斜拉 桥索力优化的非线性规划模型，以主梁和索塔的弯曲应变能为目标函数，斜拉索的索力为设 计变量，结构应力和索力为约束条件，计入大跨度斜拉桥各种几何非线性因素的影响，采用 强次可行序列二次规划算法进行优化求解，确定斜拉桥成桥合理状态的索力. 运用该方法对 某斜拉桥进行索力优化，结果表明该方法简单、有效.     

独塔斜拉桥的环境振动试验与分析

桥梁环境振动试验具有简单方便和花费少等优点.本文以吉林市临江门大桥为工程背景,通过动力试验,研究了该桥在天然脉动荷载作用下的固有特性.采用结构分析软件ANSYS建立全桥的空间模型,计算该桥的固有特性.有限元计算结果与动力试验结果比较吻合.结果表明,环境振动响应足以识别出该桥所感兴趣的模态,可作为该桥的有限元模型修正、损伤检测、使用状态评估和健康监测的基础.