平面刚架结构对地震载荷动力响应的几个特点

本文利用有限元方法,分析了平面刚架结构对地震载荷的随机动力响应问题。一个具体算例的数值结果表明:当平面刚架结构受水平或竖向地震的单独作用时,位移的响应值均与载荷保持线性关系,但后者比前者在数值上高一至二个量级;当结构受水平和竖向地震共同作用时,位移的响应值主要决定于竖向地震的大小,只有当水平地震的强度远大于竖向地震时,才需考虑水平地震的影响;再者,正确地模拟结构的基础约束,对响应值的正确预测关系甚大。     

地震作用下采用UHPC铺装钢箱梁斜拉桥阻尼器参数优化

为探究采用UHPC铺装的大跨径钢箱梁斜拉桥的结构自重增加对桥梁地震响应的影响,并为其选用合理的约束体系,优化减隔震装置参数。以Ⅷ度区的榕江特大桥为研究对象,采用CSI Bridge有限元分析软件构建了全桥有限元分析模型,开展不同约束体系下桥梁结构地震响应的对比分析,并对纵向设置黏滞阻尼器的最优约束体系进行参数优化;建立地震作用下结构关键截面处地震响应与阻尼器参数间的非线性关系,基于敏感性分析确定阻尼器参数的合理取值。研究结果表明:采用UHPC铺装的大跨径钢箱梁斜拉桥,在地震作用下其塔、墩关键截面处的弯矩、剪力、位移响应值均较采用沥青混合料铺装时的响应值有一定的提高;通过在塔梁间设置阻尼器,可以有效减小由于钢-UHPC组合桥面结构重量增加对桥梁抗震性能带来的不利影响;分析阻尼器参数变化对地震作用下桥梁结构内力响应和位移响应的影响,可看出阻尼系数对其影响占主导地位,速度指数相对较弱。对比各阻尼器参数工况下桥梁结构的地震响应值,最终选定该桥梁结构的黏滞阻尼器参数分别为阻尼系数C=3 000、速度指数α=0.3。该研究可为高烈度地震区相似桥梁结构的约束体系选取及阻尼器参数优化提供参考。     

钢筋混凝土框筒结构振动台试验研究

本文通过几何比例为1：20的15层钢筋混凝土框筒结构的一系列振动台试验，分析了框筒结构的自振频率和振型的变化规律，研究了在单向(水平或竖向)和双向(水平与竖向)地震作用下的框筒结构的动力反应及其破坏饥理，着重探讨了竖向地震对框筒结构地震反应的影响．实验结果表明，在弹性范围内，框筒结构在水平和竖向地震波作用下，当水平地震波保持不变时，结构的竖向加速度反应随竖向地震波量级的增大而增大，而水平位移和水平加速度反应保持不变．竖向地震是引起结构破坏的主要因素之一，因此在设计时应考虑竖向地震的作用．     

中央扣对悬索桥地震反应的影响

文章运用大型结构分析程序Midas/Civil,在地震波作用下,对某三塔悬索桥的地震反应进行数值模拟,分析了中央扣的设置对三塔悬索桥的动力特性的影响。结果表明,中央扣的设置加强了主缆与加劲梁的联系,增大了结构的整体刚度,在地震作用下能有效的约束加劲梁的竖向位移和纵向位移,并使中塔的纵向位移响应变小,但是设置中央扣加大了结构的内力,在抗震设计时必须要考虑这种不利影响。     

竖向动态荷载作用下沥青路面力学响应分析

在动荷载作用下,沥青路面结构的应力、弯沉值变化规律同静载作用时不同。应用有限元程序NASTRAL对沥青路面在竖向动态载荷作用下的路面结构响应进行了数值模拟,分析了二维平面应变模型动态响应规律。指出在竖向动态荷载作用下,随着车速的增加,路面的最大弯沉将减少,其值视动载作用时间不同而为静载作用时的几分之一到十几分之一。当载荷消失后,路面内各计算点的应力值迅速减小,尤其竖向应力减小幅度更大。路面最大弯沉值与路面内各计算点的应力最大值出现时间不同,应力在载荷消失后立即达到最大值或延迟时间非常短,而弯沉最大值延迟时间相对较长。     

横向有限应变对张力腿平台空间涡激振动响应的影响

为研究张力腿平台的动力响应问题,基于Hamilton原理,根据克希霍夫假设以及拉格朗日函数,得到张力腿海洋平台空间运动的运动方程和边界条件,运用有限差分法对运动方程和边界条件进行离散,最终采用吉尔法求解微分方程组.采用半经验Morison公式模拟流体力的作用,在不同水流流速作用和涡旋脱落载荷共同作用下,比较了横向有限应变对空间涡激振动响应的影响.计算结果表明:当涡旋脱落频率接近结构的固有频率时,横向有限应变对涡旋脱落载荷作用方向的横向位移响应将产生较明显的影响,可产生超过30%的偏差.然而,即使在涡旋脱落频率不靠近结构的固有频率时,横向有限应变对水流作用方向的横向位移响应和轴向位移响应都有很大的影响,可产生100%以上的偏差.     

磁流变阻尼器受控平面L形框架结构的多维减震

为分析加入磁流变阻尼器(MRD)框架结构的多维减震性能和扭转震动特性,采用MATLAB软件开发了未控和MRD受控平面L型框架结构的空间计算模型程序,在三向地震荷载作用下分别对未控和MRD受控模型进行了动力时程分析,对结构典型节点X、Y、Z向的位移时程响应、加速度时程响应、结构的各层位移、加速度、层间位移角以及空间扭转震动响应进行对比。结果表明：用MATLAB开发的未控和MRD受控平面L型框架结构的空间计算模型程序能有效计算结构的多维地震响应;MRD可以有效减小平面L型框架结构的多维位移和加速度时程响应;MRD可以有效减小平面L型框架结构的各层最大位移、加速度和层间位移角;合理地布置MRD能够稳定地发挥耗能作用,并能有效减小平面L型框架结构的扭转震动响应。     

一种由平面矩形单元转化而来的十字形平面刚架单元

文章提出了一种用平面刚架结构来替代平面问题连续体的有限元方法,将平面连续体离散为5结点15自由度矩形单元,再将矩形单元转化为十字形平面刚架单元;先求出外载荷作用下平面刚架结点位移、结点力,再由虚拟力求梁横截面变形引起的十字形单元结点力,将各次所求结点力叠加,得矩形单元结点力;并编制计算程序,进行数值计算和比较,表明该方法可行。     

大跨度混凝土悬挑空腹桁架结构地震响应研究

以某市规划展览馆工程为背景,对混凝土大跨度悬挑空腹桁架结构的地震响应进行详细分析研究。用有限元软件ANSYS和MIDAS,建立了包含框架柱、桁架、楼盖梁板的整体结构的空间力学模型,并对该模型作详细的反应谱分析和弹性时程分析。研究表明:结构X向、Y向布置未出现薄弱部位,双向地震作用耦合性不明显,结构的水平抗震性能良好;悬挑桁架竖向抗震能力较弱,且双向水平地震作用对悬挑端竖向位移的耦合性明显;悬挑桁架根部杆件的内力响应最大,为桁架抗震能力薄弱部位,地震影响不明显;悬挑桁架中部、端部杆件的地震影响显著,内力响应较小;进行抗震分析时,做双向水平地震、三维地震作用分析有其必要性。     

梁拱组合人行天桥三维地震响应特性分析

梁拱组合人行天桥是典型的空间结构,由于跨越结构重心高度高于桥面,其地震响应特性将与常规人行天桥存在较大差异。为了探究梁拱组合人行天桥的地震响应特性,以某梁拱组合人行天桥为研究对象,运用Sap2000建立了空间动力计算模型,采用非线性时程法详细研究了该梁拱组合人行天桥的地震响应特性及其影响因素。结果表明:竖向地震对梁拱组合人行天桥产生不利影响,必须考虑竖向地震的三维地震响应分析才能充分反映其地震响应特性;跨越结构相对位移响应较大,墩的响应较小,墩的抗侧移能力发挥有限;跨越结构地震稳定性较差,地震中容易发生倾覆落梁;梯道、支座滑动性能和跨越结构重心高度是跨越结构地震稳定的重要影响因素。     

强空间影响的结构抗震分析

为了正确计算空间影响较强的结构物的地震作用，本文建立了考虑有剪切变形影响及两端带刚性域的单根空间杆件的刚度阵和质量阵计算公式，精确地反映了空间结构物的刚度和质量分布情况，为正确地计算结构物的周期和进行抗震分析，提供了可靠的依据，算例表明，第一自振频率的计算值与其实测值相吻合，且其对应的地震作用所引起的内力起控制作用。     

三跨刚架弯矩分配传递无限次的闭合解

多高层建筑框架在竖向荷载作用下的内力,在近似分析时,通常采用分层法,按无侧移刚架用弯矩分配法求解。该文对分层后的单跨、双跨与三跨刚架用弯矩分配法对结点的不平衡力矩进行无数次分配传递,求得无数次分配弯矩和传递弯矩之和,得闭合解。     

1875年黔南地震的初步分析——兼与“贵州地震史资料汇编”作者商榷

1875年6月8日地震,在我省地震史料中,占有极其重要的地位。它既是我省一次独立的最大地震事件,又是黔南地区影响面积最大的一次破坏性地震,也是黔、桂、湘地区一次重要地震。对于该次地震,与最近发表和文献中涉及到在对该地震的认识上存在着重大分歧,提出商榷。     

最小势能原理在刚架稳定问题中的应用

文中将最小势能原理分析单根压杆稳定的方法,推广应用到刚架稳定计算,提出一种计算刚架临界荷载的新方法,较传统的位移法简便。     

轨道车车架强度及刚度的研究

对某型号轨道车车架所受外力进行了分析,建立了该车架离散为板梁组合结构的有限元模型。应用GTSTRUDL大型通用结构分析程序计算出车架的应力和位移场分布,从强度和刚度观点对车架的性能进行了分析讨论,为进一步改进设计提供了理论依据。     

无限长空间板在轴对称荷载作用下的位移和应力分析

运用汉克尔变换导出了无限长空间板在轴对称荷载作用下的位移和应力解答,并通过与完全位移约束下的有限深地基模型、半无限大弹性地基模型和文克尔地基模型进行比较,分析它们之间的异同.分析结果表明:当H→∞时,无论底部是光滑刚性支承约束还是完全位移约束,在法向集中力作用下得到的水平面位移结果与半空间体的布希涅斯克位移解答在水平面上的位移是一致的;当H→0时,底部是光滑刚性支承约束与底部是完全位移约束取极限得到的文克勒地基基床系数是不同的.     

用一个线阵CCD检测刚体瞬态平面运动的研究

介绍高速外触发式远距离驱动线阵ＣＣＤ传感器及其数据采集系统,利用该套系统测试刚体的瞬态平面运动,获得了被测刚体的角位移、角速度及其特定点的位置、角速度。测试结果与其他方法的测试结果比较,比较吻合。     

剪力墙数量对框架——剪力墙结构弹塑性性能的影响

利用弹塑性静力、动力分析软件PUSH＆EPDA，对两栋框架一剪力墙结构进行了静力弹塑性和动力时程分析，考察在剪力墙具有不同数量和框架具有不同基底剪力系数这两种情形下框架的延性系数．研究结果表明，在强震作用下，当框架具有相对较小的基底剪力系数时，一旦剪力墙遭到破坏，将使框架产生较大的弹塑性位移响应，甚至导致结构的倒塌，不断增加剪力墙的数量有时将加剧这种态势；但是当框架具有较大的基底剪力系数时，框架的位移响应随着剪力墙数量的增加而逐渐减小．通过对计算结果的分析，给出了一些有益的结论，供设计人员参考．     

剪力墙数量对框架─剪力墙结构弹塑性性能的影响

利用弹塑性静力、动力分析软件PUSH&EPDA,对两栋框架─剪力墙结构进行了静力弹塑性和动力时程分析,考察在剪力墙具有不同数量和框架具有不同基底剪力系数这两种情形下框架的延性系数.研究结果表明,在强震作用下,当框架具有相对较小的基底剪力系数时,一旦剪力墙遭到破坏,将使框架产生较大的弹塑性位移响应,甚至导致结构的倒塌,不断增加剪力墙的数量有时将加剧这种态势;但是当框架具有较大的基底剪力系数时,框架的位移响应随着剪力墙数量的增加而逐渐减小.通过对计算结果的分析,给出了一些有益的结论,供设计人员参考.     

计及铰链间隙的机械臂动力学建模与仿真

工程中的机械多体系统都存在铰链间隙问题,铰链间隙使系统的约束条件、自由度数目和拓扑结构发生变化.根据Hertz接触定律和Coulomb摩擦定律,建立了含间隙平面旋转铰的力学模型;采用几何变形约束法和模态缩聚技术描述了柔性机械臂的非线性变形;同时考虑两个旋转铰的间隙特性和柔性臂的弹性,最终采用Kane方程建立了含铰链间隙的刚-柔机械臂系统的动力学模型.以Mathematica软件为编程工具.对含两个铰链间隙的双刚性臂系统进行了仿真计算,得到了更加真实的动力学响应.