水中悬浮隧道锚索横向动力特性分析

考虑流体-结构偶联效应和悬浮隧道锚索的几何非线性特点,建立了悬浮隧道锚索非线性振动方程,并通过ANSYS有限元软件的二次编程,在时域内实现了方程求解,分析了悬浮隧道锚索在非线性横向升力作用下的动力特性。计算结果表明：锚索的轴力和锚索中部的最大位移都随锚索的预张力增加而显著下降;在非涡激振动的情况下,随均匀流速度的增加,锚索中部的最大位移有所增加,但是在涡激共振的情况下,锚索中部位移有跳跃性增加;随着锚索长度的增加,锚索中部的最大位移变小,轴力随之增加;锚索的倾斜角度对锚索的轴力和位移的影响基本一致,随角度的增加,轴力和位移均先减小,后增加。     

参数激励作用下水下悬浮隧道锚索的稳定性研究

为研究水下悬浮隧道锚索在索端参数激励作用下振动的稳定性,建立锚索的参数振动数学方程并用伽辽金法对其进行简化后,采用Lyapunov指数法判断锚索振动的稳定性,分析锚索索端激励幅值、频率和系统阻尼比对锚索振动稳定性的影响.计算结果表明:随着索端激励幅值的增加,不稳定区域逐渐增大,当索端激励频率为锚索固有频率2倍左右时,锚索最易发生失稳,锚索振动系统阻尼比越大,锚索越易趋于稳定状态.     

水中悬浮隧道在波浪荷载作用下的动力响应

文章针对水中悬浮隧道在波浪荷载作用下的动力响应问题,运用Airy线性波浪理论计算由波浪引起流体速度势,在此基础上求得作用在悬浮隧道上的作用力.由于全球范围内还没有建成一座水中悬浮隧道,计算实例参考国外拟建悬浮隧道设计参数,计算并分析了入射波高和浮重比对悬浮隧道横荡位移和垂荡位移的影响.     

随机波浪作用下的水中悬浮隧道力学模型实验

为了解随机不规则波作用下水中悬浮隧道(submerged floating tunnel,SFT)的力学特性,通过1∶80的物理模型实验,得到了2~6 cm波高下悬浮隧道管段断面压强分布和锚索张力的时间历程曲线。研究表明:(1)SFT断面压强大小随波高增大而增大,基于速度势的边界元法衍射理论估算得到的垂向波浪力较水平波浪力大2%~12%;(2)在随机不规则波作用下,悬浮隧道管段锚索张力时间历程曲线呈现出明显的随机性质。同时由于锚索的自振频率落入波浪的频率范围内,锚索的自振模态被激发,模型强迫振动周期约为8 s。     

悬浮隧道锚索多阶涡激非线性振动

为研究悬浮隧道锚索高阶涡激非线性振动,建立了悬浮隧道锚索在涡街和参数激励作用下振动的数学方程,并用多阶伽辽金法对其进行了化简,运用四阶龙格-库塔法进行了数值求解.通过一系列数值算例对流作用下悬浮隧道锚索的多阶涡激振动响应进行了分析.结果表明:涡街单独作用时,第一阶谐振响应最大,二、三阶谐振响应逐渐减小;产生涡激谐振的模态响应最大,其他阶的模态响应很小.参数激励单独作用时,一阶参数振动的响应最大,二、三阶参数振动的响应逐渐减小;产生参数振动的模态响应最大,其他阶的模态响应很小;锚索的高阶涡激非线性振动不可忽视.锚索产生参数振动时,是否产生涡激谐振对模态响应的影响不大,涡激振动仅为参数振动提供恒定扰动的作用.     

MR智能隔震结构在随机激励下的动力响应

采用双过滤白噪声模拟地震动,采用虚拟激励法,对装有MR阻尼器的智能隔震结构进行随机响应分析,算例表明,与被动隔震结构相比,在几乎相同的失效概率条件下,智能隔震结构的隔震层位移明显减小,显示了智能隔震结构的优势。     

悬浮隧道管体运动对锚索涡激振动的影响规律

根据锚索式悬浮隧道的运动特性,假设锚索是两端铰接的非线性梁模型,并将管体运动简化为两自由度的质点运动,将其视作一种参数激励。考虑锚索长期处于海流环境下,其顺流向涡激力和管体横荡运动方向一致,锚索的运动响应可能会产生明显变化。建立锚索的非线性顺流向涡激振动方程,并通过Galerkin方法和Runge-Kutta方法对该方程进行求解,选取典型悬浮隧道的结构进行数值分析,结果表明：在锚索前三阶模态中,相比于一阶模态幅值,二阶和三阶模态幅值是一个很小的量,可以忽略不计;参数激励可以使锚索更快进入稳定状态,且对振动幅值的增加有显著影响;参数激励对顺流向涡激振动的影响程度与锚索顶端的端部激励幅值和频率有关。     

结构非平稳地震反应分析的随机虚拟激励算法

讨论了非平稳激励下结构的随机地震反应,应用随机虚拟激励算法,推导出了结构响应的概率分布函数和概率密度函数的计算公式。算例表明本文的方法是行之有效的。     

大跨度斜拉桥在多点随机地震激励作用下的响应分析

以南京第二长江大桥南汊桥为例,采用随机振动分析方法研究了地震动的空间变化特性,包括行波效应、部分相干效应以及局部场地效应对大跨度斜拉桥地震响应的影响.研究结果表明:与一致地震激励相比,地震动的空间变化特性可以使斜拉桥的地震响应改变30%;同时考虑行波效应、部分相干效应时的地震响应接近于仅考虑行波效应时的地震响应;行波效应对斜拉桥地震响应的影响明显大于部分相干效应的影响;在加速度均方根相同的随机地震作用下,斜拉桥在软场地条件下的地震响应明显大于在硬场地条件下的响应,中等场地条件下的地震响应介于两者之间.     

悬浮隧道锚索黏弹性阻尼器的最优阻尼系数

以锚索和黏弹性阻尼器组成的系统为研究对象,建立锚索-黏弹性阻尼器的振动方程;通过伽辽金法得到系统的振动常微分方程,然后进行复特征值分析,得到锚索可能达到的最优阻尼比以及相应的最优阻尼器系数,分析锚索的倾角和垂度对锚索最优阻尼比的影响。研究结果表明：锚索各阶模态达到最优阻尼比时对应的最优阻尼器系数不同;模态阶数越高,对应的最优阻尼器系数越小;锚索垂度的存在,使得锚索的面内一阶模态最优阻尼比比其他模态小;锚索倾角、垂度的变化仅影响锚索的面内一阶模态最优阻尼比,对其他模态最优阻尼比无影响。     

圆形洞室预应力锚索的地震动力响应

针对锚索在本身预应力及动荷载作用下轴向力可能产生损失、降低抵抗洞室变形能力的问题,采用有限差分数值分析方法,通过构造简单洞室模型,分别对简化的地震动载荷进行纵向压缩、横向剪切数值模拟.结果表明:由于洞室尺寸相对于无限空间较小,动载荷作用时洞室几何形状引起的挠动有限,因此锚索内动应力引起的变化较小;锚索安装角对该作用力的大小有很大影响;波动频率越高,该作用力越大;波动的类型影响不大.     

受演变随机地震激励结构的时变功率谱分析

将受演变随机地震激励的结构响应自谱密度与互谱密度计算归结为简单统一的算式，并以两个多自由度例题对方法予以直观的说明，通过计算效率的比较，表明对这类问题，使用Ｎｅｗｍａｒｋ逐步积分法比之使用Ｄｕｈａｍｅｌ积分可以得到更好的效果。     

地铁隧道非线性地震响应动力分析

地铁隧道抗震研究是当今地震工程界重要的研究方向。对广州地铁四号线地铁隧道进行了地震响应非线性有限元分析。采用动力有限元数值分析方法,提出估算地铁隧道地震响应永久变形的有限元计算模型。通过动力有限元方法确定地铁隧道的残余变形量,将各个时刻重复通过计算所确定的残余位移累加得到地震作用后地铁隧道的永久变形量。通过分析地铁隧道的永久变形量确定地铁隧道地震响应稳定性,为地铁隧道地震稳定性分析提供了参考依据。     

随机参数结构体系的随机地震响应计算方法

基于虚拟激励法和摄动随机有限元法,推导了单自由度体系复合随机动力响应问题的计算方法,并在灵敏度分 析中有效地消除了长期项的影响.算例表明,该法数值分析结果与Monte-Carlo随机模拟结果比较,具有理想的精度.     

人行桥在行人荷载激励下的非平稳随机响应

采用虚拟激励法和微分求积法相结合的DQ-PEM法研究在行人荷载激励下人行桥的非平稳随机响应.与以往的虚拟激励法不同的是该方法以简单谱模型为基础,建立行人强迫函数的谱密度,求得多自由度体系人行荷载下的多模态.通过工程算例验证该方法的准确性与有效性,并进一步讨论不同速度和不同约束条件下梁式结构受行人荷载作用的随机振动问题.     

平稳随机过程激励下模糊随机梁的动力响应分析

基于梁结构几何尺寸和物理参数客观存在的模糊随机性,对时域上的结构位移响应的模糊随机相关函数矩阵以及频域上结构位移动力响应的模糊随机均方值分别进行理论推导,再通过随机变量的矩法对结构应力响应模糊随机均方值的数字特征值进行推导.最后通过一个12杆算例对所提理论的适用性进行了验证.结果表明,在对结构动力响应进行分析时,其参数的不确定性的影响不能忽略.     

地震动非平稳性对大跨度空间结构随机地震响应的影响

为了进一步完善大跨度空间结构的随机地震响应分析理论,提出了一种简便的、近似计算非平稳地震激励下结构峰值响应均值的算法,数值模拟了某体育馆大型网壳结构在平稳和非平稳地震激励下的随机地震响应．研究表明,考虑地震动的非平稳性后,各杆件的峰值响应会有不同程度的减小,约7．51％～23．3％;同时考虑行波效应和地震动非平稳性时,在地震激励的初期阶段,结构响应方差会发生变化,但不会给结构的峰值响应均值带来明显差异;不同地面视波速时,峰值响应均值的减小程度不同．由此得出,所提出的近似算法能够大幅度地减少大跨度空间结构随机地震响应分析的计算量;对于大跨度空间结构的随机地震响应分析,尤其当结构的阻尼比和自振频率很低时应考虑地震动的非平稳性;在分析地震动非平稳性的影响时,应同时考虑地震动的行波效应．     

随机激励下载荷谱识别

采用逆虚拟激励法进行载荷识别，识别结构所受平稳随机激励的功率谱密度，在钢悬臂梁和有机玻璃框架上进行了多次试验，识别的载荷与实际值符合得较好，同时研究了相干和不相干随机激励两种情况下载荷识别结果的异同，通过实测数据讨论了不同噪音对识别结果的影响。此方法的优点在于识别未知载荷的准确性、计算的高效性和对频响函数病态的克服能力。     

非线性滞变体系的随机地震反应及动力可靠性分析

将地震地面运动模拟为平稳过滤有色噪声,利用统计线性和复模态分析理论将Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ－Ｂａｂｅｒ－Ｎｏｏｒｉ（ＢＷＢＮ）拢缩滞回恢复力模型推广应用于多自由度滞体系,求得了多自由度非线性滞变体系的随机地震反应;并运用结构延性和耦能的重破坏准则进行了非线性滞变 动力可靠性分析。