地铁车站的振动台试验与地震响应的计算方法

介绍了对上海市区的典型软土地铁车站结构进行的振动台模型试验 ,及根据试验数据建立的地铁车站地震响应的分析理论和计算方法进行的研究及其取得的成果 .内容包括模型试验的种类及其目的、模型土动力特性的确定及其模拟方法、模型箱构造的特点及其模拟技术、动力分析的计算原理与方法 ,以及对试验数据进行的拟合分析及其结果 .采用拉格朗日差分法对振动台模型试验进行了数值拟合分析 ,计算结果表明土体和结构模型的加速度响应 .结构模型表面的动土压力以及结构构件的应变规律的计算结果与试验结果基本吻合     

土-桩-结构相互作用对独塔自锚式悬索桥地震响应的影响

为研究土-桩-结构相互作用对独塔自锚式悬索桥动力特性及地震响应的影响规律,利用有限元软件Midas/Civil建立了2个空间有限元成桥状态模型,分别采用J.Penzien集中质量模型模拟的桩土边界和承台底部固结边界,并对结构进行了动力特性分析和不同地震工况下的非线性时程分析.研究结果表明,土-桩-结构相互作用延长了结构自振周期,且对主塔参与的振型影响很大.与基础固结模型相比,考虑土-桩-结构相互作用的结构在地震作用下的内力响应减小20%左右,而桥塔位移响应增大约50%,主梁位移响应增大约3%.因此,此类结构抗震设计时需基于不同控制目标选择不同的基础处理方式.     

动力离心模型试验中微混凝土抗滑模型桩的设计

利用动力离心模型试验研究分析了地震条件下抗滑桩加固边坡的稳定性。通过试验找出了一种合适的微混凝土配合比,基于模型相似比尺理论研制出了4种不同桩径的微混凝土抗滑模型桩,根据相似比尺关系换算出了所能模拟的50倍原型桩的抗弯承载能力。进行了两个动力离心模型试验。试验表明:研制的微混凝土桩抗弯承载力可以在离心机加速度为50 g条件下再现抗滑桩的静力破坏或动力稳定等一系列动力响应特征。这说明原型材料模型桩能够有效地用于揭示弹性动力响应以及破坏现象。     

楔形桩的动力响应与试验研究

假设桩体为弹性,桩周土体通过平面应变模型描述,利用Laplace变换和阻抗传递法求得桩顶动力响应.对数值结果进行参数分析,讨论了桩土特性对楔形桩动力响应的影响,并且通过模型试验验证了理论的正确性.结果表明:1)存在临界桩径比,使得楔形桩的桩底反射信号难以判读,临界桩径比随桩长增大而增大;2)楔角和桩长对楔形桩的动力响应有较大的影响,对于桩尖直径为0的小直径楔形桩,桩长对其动力响应影响不大;3)土体的剪切波速和纵向分层性对楔形桩的动力响应会产生较大影响;4)模型试验结果与理论解符合,反映规律一致.     

空间框架式机墩振动的计算与模型试验分析

空间框架式机墩具有结构简单、施工方便、利于机组安装和检修等优点,因而在中、小水电站得到普遍采用。对该结构的动力特性研究就更具有工程实际意义。该项试验研究是陕西省新庄水电站“机墩原型动力分析与试验研究”的组成部分。模型是原型的三分之一,模型Ⅰ采取机墩顶部自由方案,模型Ⅱ是机墩顶部加有电站厂房主梁的约束方案(实际上还有厂房楼板及风道壁的约束),这部分约束对机墩动力特性的影响目前均被许多设计和工程单位所忽略。通过对模型Ⅰ、Ⅱ的振动计算与动力试验,本文经过分析比较。得出忽略机墩顶部约束对机墩动力特性判据的定量差异。理论与试验结果均证明:机墩顶部约束不能忽略。众所周知,在水力发电工程中,如果对机墩结构各阶共振区判断错误,则将给水电站的安全运行带来不可设想的后果。模型试验是采用共振峰值法测试了机墩结构的前四阶自振频率,又分别进行了垂直水流脉动压力,水平离心惯性力、两相和三相短路电磁冲击扭矩作用时机墩结构的动力响应试验、得出了各种干挠力作用下机墩结构各测点的位移历程响应及其位移最大值。每阶段振动试验前,均对所用测振仪和传感器进行了系统配套标定,试验时仍按原仪器的配套编号测振,因此,振动试验数据是可信的。本文振动计算,是按空间有限元法进行,分别以空间梁单元和三维块体单元对机墩模型Ⅰ、Ⅱ的前十阶自振频率和动力响应均作了电算,采用SAP-5动力程序,在7760电子计算机(三机部六三一所)进行,并对计算成果作了分析讨论。本文的试验,计算成果与分析讨论,可供水力发电工程的设计与施工单位参考。     

强震下钢筋混凝土连续梁桥非线性动力响应分析

为了探索连续梁桥的地震损伤演化和破坏历程,在连续梁桥1∶3模型地震振动台台阵试验基础上,对该模型桥进行了非线性动力响应分析,考虑了主梁与桥台间以及横向挡块之间的碰撞效应对地震响应的影响,弥补了模型试验未考虑碰撞效应的不足.分析结果表明:数值分析结果与振动台试验结果较为吻合,两跨连续梁模型的主要破坏模式为墩柱破坏,中墩墩底为关键截面;纵向地震动作用下该模型结构加速度反应谱小于17.4 m/s2则结构不发生倒塌破坏;若考虑桥台对主梁的纵向约束作用,则主梁加速度响应增加、主梁位移减小、墩柱受力减轻,且该约束作用随接触间隙减小而越发显著;若考虑梁和挡块之间的碰撞,则主梁加速度增大,墩柱受力随着间隙的增加而增加.该研究成果可为后续连续梁桥的抗倒塌设计和抗震加固提供参考.     

基于三台阵振动台的多塔自锚式悬索桥抗震性能试验研究

福州螺洲大桥是多塔自锚式悬索桥,其结构造型新颖,静动力性能复杂. 为了研究这种新型结构的动力性能,基于三台阵振动台系统,开展多塔自锚式悬索桥模拟地震振动台试验,并与数值分析结果进行相互校验. 在详细介绍试验目的、设计原则、测点布置及试验工况的基础上,对结构动力特性及模拟地震振动台试验结果进行分析. 结果表明： 该桥型基本振型为中塔纵弯与主梁反对称竖弯耦合振动;地震作用下中塔的地震响应较为不利,其响应值大于边塔. 因此,在动力响应分析及后期运营监测时应重点监控中塔的动力响应. 同时,有限元模型的数值分析结果与试验结果吻合较好,验证了数值分析模型的准确性,为后续数值分析提供了基准有限元模型.     

采用拉索支座的桥梁振动台试验

以南昌朝阳大桥为背景,设计了半结构振动台模型试验,介绍了模型设计的过程.根据桥梁是否采用拉索支座,将模型分为拉索支座体系与摩擦支座体系两种,选取了南昌朝阳大桥场地人工波与El Centro地震波进行两种体系下模型振动台试验加载.分析了各工况下结构关键位置的响应,分析解释了拉索支座限位原理.结果表明,在地震作用下,墩梁位移响应较小时,拉索支座具备与普通摩擦支座相似的减震特性;而在墩梁位移响应较大时,拉索支座通过为主梁提供瞬时加速度,控制墩梁位移,限制其进一步增加.     

高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应研究

目的研究桩土相互作用和行波效应对高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应的影响.方法采用有限元程序,建立跨度为(70+3×127+70) m的曲线刚构桥有限元模型,采用动态时程分析方法,分析了桩土相互作用和行波效应在不同参数取值下的桥梁结构地震响应.结果纵桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力增大30%～40%;横桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力减小17%～25%.考虑桩土相互作用,将显著增大墩顶和墩底截面纵桥向内力,减小横桥向墩顶和墩底内力;考虑地震波传播速度引起的行波效应,使得桥墩内力在不同桥墩之间呈现更加不均匀分布状态,增大部分桥墩破坏的危险;由于地震波入射角度不同而引起的行波效应时,入射角度为0°时各个桥墩内力和位移响应略大于10°和-10°两个入射角度的激励结果.结论地震波入射角度引起的行波效应时对该类桥型地震响应影响较小.桩土相互作用对该类桥型的动力特性有一定的影响.随着桩土弹性连接土介质参数的增大,结构体系的自振频率也随之增大,但结构的低阶振型基本未变.     

集装箱码头岸桥结构的动力相似分析与试验验证

基于动力相似理论,推导了集装箱码头岸边起重机（简称岸桥）原型结构和1∶50缩比模型的相似比例因子;利用锤击模态试验和地震振动台试验分别获取了1∶50缩比模型的动态特性和地震响应;同时,使用ANSYS软件对原型结构相应的动态行为也进行了系统地分析.研究结果表明,1∶50缩比模型能够准确地预测出其原型结构的动态特性和地震响应,并能为后续的研究提供一个可靠的试验模型.     

车辆单神经元模型参考自适应控制算法研究

针对智能车辆油门控制系统,提出了一种单神经元模型参考自适应控制算法.首先通过实验研究获得油门控制系统的传递函数,再以该函数获得的数学模型为依据设计了自回归滑动平均模型（NARMAX）神经网络,并对系统输出进行离线辨识和在线预测.采用免疫模糊思想改进二次型单神经元控制算法,构建基于NARMAX神经网络预测的模型参考自适应控制系统,定义了一种评价车辆纵向运动的目标函数,采用浮点遗传算法寻找各控制器的最优值.仿真结果表明,NAR-MAX神经网络可辨识和预测车辆油门系统的动力特性,与免疫模糊和二次型单神经元算法相比,单神经元模型参考自适应算法的阶跃响应速度显著提高.     

基于小波神经网络的工业以太网延时预测控制

随着网络控制研究的兴起,对工业以太网延时进行补偿成为研究的重点方向.针对网络延时给网络控制系统带来的问题,提出用小波神经网络对工业以太网延时进行预测,根据输入的过去时间延迟序列预测输出下一采样时刻的网络延时值.预测模型的参数通过训练算法实时更新,以保证预测输出的准确性.对实际工业以太网延时数据样本的预测分析表明,该预测模型能够有效预测延时.为进一步说明延时预测效果,将延时预测模型应用于网络控制系统进行延时的预测与补偿,系统仿真结果证明了预测模型预测的准确性及补偿的有效性.     

应用反向传播神经网络算法的发动机动态总压畸变预测

为提高动态总压畸变预测的准确性,通过引入反向传播神经网络算法,研究其在紊流相关中的可行性和准确性.结果 表明:反向传播神经网络可应用于紊流相关以预测动态总压畸变;采用单个工况进行自我预测时,神经网络显示了良好的预测能力,预测结果与试验值吻合很好;采用反向传播神经网络法,5个工况作为样本预测各工况紊流度时,样本工况的平均紊流度与试验值一致,而测试工况中个别工况的平均紊流度与试验值有些偏差,网络的设置和训练需要进一步研究,以提高网络的预测能力.从与最小二乘法的预测结果对比来看,神经网络法是一种更有前途的预测方法.     

基于PCA-BNN的页岩气压裂施工参数优化

国内外学者在已有大量国外页岩压裂样本数据的前提下,开展了基于机器学习的页岩气压裂有效期预测及压裂参数优化的研究。随着近年来中国F气田不断地规模开发,积累了大量的压裂施工、生产动态、解释成果数据。通过利用已有的200口井的压裂施工历史数据及储层物性参数建立贝叶斯神经网络模型来优化压裂施工参数。选取对压裂效果有影响的储层物性参数、完井参数、压裂施工参数,用皮尔逊相关系数法分析11个参数的相关性;用主成分分析法（PCA）进一步降维处理,以降维后的主成分作为贝叶斯神经网络模型的输入参数,以压裂效果评价指标（有效期）为输出参数,引入贝叶斯方法自适应调整正则化系数避免神经网络过拟合,生成三层贝叶斯神经网络预测模型。用200口井中90%的井数据作为训练集,10%的井数据作为测试集,对该模型进行训练,实验结果表明,训练后该模型预测测试集的相对误差均值在5%以内,可以用来优化压裂施工参数。     

基于多元线性回归和BP神经网络的单井能力预测

为提高单井能力预测的精度和可靠性,提出利用地震属性数据,结合多元线性回归方法和BP神经网络方法进行预测。首先提取了研究区目的层的地震属性,然后利用多元线性回归方法和BP神经网络方法建立了单井能力与地质、地震属性之间的函数关系,得出了半定量-定量化的单井产量设计模型,并且验证了模型的预测结果。结果显示:单井能力预测精度总体在80%以上,其中BP神经网络模型预测精度更高,吻合度更好,证明了利用多种地震属性联合预测单井产能是一种卓有成效的方法。     

基于Chebyshev神经网络的非线性动态系统预测

针对非线性动态系统的预测常受到噪声或其他过程的耦合影响,使得规律变得难以发现的问题,提出了以一组Chebyshev正交基函数作为神经网络中各隐神经元的激励函数的新型的Chebyshev基函数神经网络预测模型.将该模型作为非线性动态系统预测模型,并采用基于粒子群和模拟退火组成的文化基因算法优化神经网络的权值,可以达到很高的预测精度和很好的预测结果.Chebyshev神经网络与传统的BP(back propagation)神经网络相比,工作量大大减少,加快了收敛性.文化基因算法用于确定权值的Chebyshev神经网络分别与粒子群和模拟退火优化的Chebyshev神经网络相比具有更好的拟合效果.     

神经网络在光栅系统动态测量精度分析中的应用

设计了一种基于计量光栅的光栅全系统动态测量精度分析装置。针对实验所得的此光栅系统在五种不同速度下的动态测量误差，对误差特性进行了分析，并应用ＢＰ神经网络进行其误差分布特性的预测及动态测量误差的预报，结果表明ＢＰ神经网络可用于动态测量中的误差预报，从而可为动态测量误差预测、修正与补偿提供有效的手段和依据。     

考虑动力相互作用的变电站数值模拟和损伤评估

基于主-子结构动力相互作用机理、隐式动力学数值模拟分析及振动台试验,对考虑主-子结构相互作用的变电站结构体系的抗震性能及破坏模式开展了系统研究,分别从内力、位移、加速度等多方面进行了结构体系的地震反应分析,得到了电气设备与主体结构的相互作用机理及电气设备的动力放大系数,并定量分析了动力特性和地震响应值;提出了主体结构的抗震性能目标;基于位移修正系数法建立了变电站主体结构的层损伤评估模型和整体损伤评估模型,并通过振动台试验验证了所提出损伤评估模型的正确性.研究结果对同类生命线工程和具有复杂设备工业建筑的抗震设计和震损评估具有重要借鉴作用.     

高强钢筋高强混凝土框架结构拟动力试验研究

采用MTS公司生产的液压伺服加载系统对1/2比例单跨二榀二层框架模型进行拟动力试验,研究配有高强钢筋高强混凝土框架结构抗震性能.试验采用经过调幅的具有不同地震加速度峰值的3种地震波作为激励进行加载,共采用11种工况.重点研究了这种结构在地震过程中动力特性的变化、裂缝出现情况、滞回性能、弹性和弹塑性阶段的地震反应及抗震性能.试验结果表明:此类高强混凝土框架结构具有较好的抗震性能.该试验研究成果为在地震区采用高强混凝土框架结构提供了一条有效的途径.     

神经网络在CB油田储层预测和储层厚度计算中的应用

根据ＣＢ油田的特点提出了利用神经网络进行储层预测和计算地层厚度的方法。将传统的储层预测方法与人工神经网络相结合，能较好地解决ＣＢ油田的储层预测问题。利用神经网络的非线性映射特点实现了地震特征与地层厚度之间的映射，从而可以准确地求取地层厚度。用该方法设计了２口探井，实际钻井结果表明，这种方法的预测结果准确、可靠。