水工弧形钢闸门振动的负阻尼

引入了弧形闸门小开度切向振动时因流量随时变化产生的水力负阻尼的表达式,定义了因压杆纵向恒定力及交变力引起的参数共振相应的负阻尼·对弧门振动的不同情况简化为两端铰支承和一端铰支一端弹性支承两种端点条件不同的压杆,并给出了相应的第一欧拉临界力的计算式·由动力方程给出了杆端纵向力的近似算式,根据实验资料给出了作用在支铰上的脉动压力的参考值,为讨论可能出现动力失稳的典型情况奠定了基础·     

弧形闸门面板动水压力计算方法

基于弧形闸门面板动水压力的特性,考虑支铰位置和转动支臂半径对面板水压力的影响,建立计算弧形闸门面板动水压力的半经验半理论公式.通过三个弧形闸门的模型试验结果对公式中的动能修正系数进行拟合,并与规范公式进行分析比较.分析结果表明:该动水压力公式精度较高,使用方便;转动支铰位置和支臂半径均会对面板动水压力产生影响,且面板动水压力存在最小值;在设计阶段可根据实际情况选择合理的弧形闸门支铰位置和转动支臂半径,能够起到减小弧门面板动水压力和降低闸门转动支臂承载力的作用.     

弧形钢闸门支臂稳定性探讨

弧形钢闸门的横梁和支臂组成承重主框架。以往各种规范对支臂稳定计算中框架平面内计算长度系数μ一直没有明确的规定。本文从框架失稳变形分析入手,根据弹性稳定理论的基本原理,推导了两端弹性固定压杆的基本稳定方程,并结合弧门的具体构造特性探讨了弹性固定系数,最后提出了计算长度系数μ的取值范围,可供设计计算中选用参考,并为修订钢闸门规范提供论据。     

弧形闸门支铰整体安装工艺

在弧形闸门安装过程中,支铰起着整个弧门安装定位的核心作用,是弧门运行平稳与否的关键。支铰安装要求精度高,安装测量环境条件差。常规拆开安装消耗时间多,施工困难,我们结合龙滩水电站表孔弧形闸门支铰的实际特点,总结出一套简洁、准确、合理的支铰整体安装工艺。     

深孔弧形闸门在不同运行开度下的结构应力状态

通过深孔弧形钢闸门的水弹性模型试验,对比分析深孔弧形闸门在不同运行工况下的时均应力状态及其变化规律.分析结果表明:深孔弧门在不同运行开度下的结构应力状态不同,其最大应力的位置可因开度变化而发生转移,不同弧门的应力状态及其变化规律既有共同性也有差异.     

基于能量准则的SDOF阻尼减震结构最大地震位移

粘滞阻尼耗能能减小结构地震反应。根据振动等能量准则 ,由地震动力能量方程推导了单自由度 (SDOF)弹性体系的地震最大位移反应与阻尼比的关系。与地震动力时程数值分析方法计算得到的结果对比表明 :该文理论结果较好地反映了 SDOF结构的最大地震位移反应。在地震动特征周期处产生类共振时阻尼减震效果更为显著。利用振动等能量准则方法可较为简便地确定阻尼减震结构体系的最大位移反应和进行减震设计。     

圆弧浅拱面外动力稳定性实验研究

对称作用于拱结构的周期性荷载,一般来说,只引起拱面内的对称振动,然而在一定的条件下可能引起很大振幅的面内反对称振动以及面外对称振动,这是拱结构由于参数共振引起的动力失稳问题。本文针对圆弧浅拱平面外动力稳定问题,基于激振实验,利用APS系列激振器模拟拱顶单点简谐激励,采用BK测振系统测定圆弧拱横向振动响应,测得结构自振模态与阻尼比,通过往返不断扫频方式获得动力不稳定域边界,并与理论结果进行了对比分析,探究了其在周期集中荷载作用下的动力侧倾失稳机理,研究结果表明:当外部激励荷载频率约为结构2倍自振频率时,结构出现激烈的横向参数共振,并且只有外激励幅值大于临界激发力时才会发生参数共振,而阻尼条件的存在影响着临界激发力的大小,外激励幅值越大,参数共振现象越容易发生,该文验证了圆弧浅拱面外动力不稳定域计算结果的准确性,研究成果为拱结构的动力稳定设计提供了一定的参考价值。     

附设侧向支撑的基础隔震建筑的抗震性能研究

提出了一种采用附设系统外的侧向阻尼支撑和基础摩擦隔震的混合控制形式进行隔震设计.以三自由度体系的顶层绝对加速度和隔震层位移反应作为主要研究目标进行抗震性能分析,结果表明:在地震中两参数的反应与支撑阻尼系数、侧向支撑的位置、结构的动力特性、地震波的强度和频谱特性等参数有关.分析了三自由度体系以固结形式、滑移隔震形式以及带侧向支撑的隔震形式的反应谱特性,发现后者的隔震性能略弱于滑移隔震结构,但具有更小位移反应.最后以一个实际工程为例进行分析和优化设计,得到了比原方案更好的设计方案.     

高层建筑加强层粘滞阻尼系统的优化分析

提出了一种设加强层的框架-核心筒结构耗能减振系统,利用加强层与外围框架柱二者之间相对大的位移差,布设竖向粘滞阻尼器.基于结构简化计算简图,分别得到了采用假定振型法和有限单元法的数学模型.基于模态阻尼比,参数分析确定了阻尼器的最优阻尼系数.以一个安装了加强层阻尼系统的高层建筑为例,仿真分析了其在地震激励下的动力响应.研究表明,加强层阻尼系统可以大幅提高结构的模态阻尼比,有效减小结构的动力响应.     

截面受损条件下钢框架结构的动力稳定性研究

对钢框架结构在截面受损情况下进行动力稳定性分析,建立截面不同受损伤状态下的钢框架有限元分析模型,分析在不同幅值的地震波作用下结构的最大水平位移。根据第二类动力稳定性理论,得出结构发生动力失稳时的临界地震荷载,并与未受损情况比较,得出底层柱腹板、翼缘处受损将使结构更容易发生动力失稳的结论。     

水工闸门振动稳定性研究

水工闸门在启闭过程中或局部开启时,常发生振动,其中大振幅不稳定性振动或自激振直接影响闸门的安全运行。本文首先讨论水工闸门振动激励和稳定性类型,提出了负阻尼失稳和负刚度失稳两种形式,总结了平面闸门、弧形闸门、水力自控闸门等各类闸门的振动稳定性研究成果,分析了拓动失稳机制及各类失稳型式相互关系,提出了相应的稳定性指标,供工程设计参考,以便设计出无危害性振动的闸门。     

孔隙比对土体动力特性参数的影响-以豫东平原粉土为例

孔隙比是粉土重要的物性参数,影响着粉土的动力特性参数,进而影响到粉土场地的动力稳定性评价.为分析豫东平原粉土孔隙比对动力特性参数的影响规律,利用固定自由型共振柱测试仪,对取自豫东平原地区的粉土进行重塑共振柱试验,研究不同固结压力下粉土孔隙比对动剪切模量和阻尼比的影响.研究发现:不同孔隙比粉土动剪切模量随动剪应变的增大存在相同的衰减趋势,不同孔隙比粉土阻尼比随动剪应变的增大存在相同的增长趋势;固结围压一定时,粉土动力特性参数随孔隙比的增大而降低;在相同试验条件下,小孔隙比粉土的最大动剪切模量大于大孔隙比粉土的最大动剪切模量;用线性函数能较好地拟合粉土最大动剪切模量与孔隙比之间的关系.研究提出了适用于豫东平原粉土的动剪切模量比和阻尼比拟合函数及参数值,为粉土场地动力稳定性评价提供依据.     

核筒悬挂结构的动力特性及参数优化

基于欧拉伯努利梁理论和层剪切模型,应用拉格朗日方程推导了单段核筒悬挂减振控制结构的运动方程.在此基础上通过时程分析评价了结构的减振性能,应用复模态叠加法对结构的响应进行了频域分析,以主体核筒顶点位移和悬挂楼面层间位移响应为优化目标,对悬挂楼面的侧移刚度、阻尼器的刚度和阻尼系数进行优化.分析结果表明,存在最优的侧移刚度和阻尼器刚度使得核筒位移响应最小,存在较优的阻尼器阻尼系数可同时有效抑制核筒和悬挂楼面的响应,所以通过合理设置结构参数能够显著减小核筒悬挂减振结构的动力响应.     

箔片轴承结构阻尼的评价

为了更好地研究箔片轴承的动特性和稳定性，得出与实验结果相符合的评价方法，首先对国内外几种有关箔片轴承库仑阻尼的研究方法进行了比较，根据阻尼和刚度分离评估的思想，考虑箔片之间和箔片单元之间的相互作用，基于能量耗散的思想提出了一种有效的箔片轴承阻尼评估方法，最后对双层同向自由平箔结构箔片轴承的结构阻尼进行了详细分析和数值比较．结果表明：就结构参数而言，在小偏心率时，结构阻尼对稳定性和动态参数的影响较大；在大偏心率时，其影响则相对不明显．     

锚杆支护下两向不等压深埋隧洞受力与变形弹性分析

为了给引水隧洞隧址选择和支护参数设计提供理论参考,采用均匀化方法,基于复变函数理论,推导了非均匀应力场下锚杆支护时深埋圆形隧洞的应力及位移弹性解析解,并给出了洞周切向应力及径向位移随围岩弹性模量、侧压力系数、锚杆长度、半径和环向间距等参数的变化规律。通过算例分析,得出以下结论:（1）随着围岩弹性模量的增大,隧洞洞周各点的切向应力和径向位移均减小,且对围岩弹性模量（单位:GPa）在[5,10]区间最敏感;（2）侧压力系数在（0,1]区间时,洞周最大切向应力和径向位移随其增大而减小;在[1,2]区间则相反,并对侧压力系数在[1,2]区间更敏感;（3）随着锚杆长度的增大,洞周的切向应力和径向位移逐渐减小;随着锚杆半径增大,洞周的切向应力逐渐增大,径向位移逐渐减小;而随着锚杆环向间距的增大,洞周应力和位移的变化趋势与锚杆半径的规律相反。     

挖掘机提升系统的动载荷计算

考虑到挖掘机提升系统多自由度模型下动载荷计算的复杂性,在设计初期,将提升系统的传动件如轴、齿轮和联轴节及结构件均视为刚性元件,只将提升钢丝绳视为弹性元件,并不考虑阻尼的影响,提出了将挖掘机提升系统的多自由度模型简化为二自由度模型.通过拉格朗日方程法对在堵转工况下斗杆垂直于动臂、斗杆全伸出位置进行计算,得出提升钢丝绳的动载荷系数,并与多自由度模型下求得的动载荷系数比较.结果表明,在初步设计中可用二自由度模型代替多自由度模型,达到简化计算的目的.     

MTVMD对结构减震参数优化及偏离性分析

研究了MTVMD（multiple tuned viscous mass damper）对单自由度结构在简谐荷载作用下的参数优化设计及减震效果,分析了结构参数变动时系统的鲁棒性.以位移和加速度动力放大系数为优化目标,运用改进模式搜索法搜寻MTVMD最优参数.分析表明,增加质量比和子TVMD个数,MTVMD的减震性能增强,且结构参数变动时,系统鲁棒性增强.考虑阻尼器在实际工作状态时的参数可能会偏离最优参数,假定各子TVMD参数偏离服从正态分布,利用蒙特卡罗试验法对比分析了STVMD（single tuned viscous mass damper）和MTVMD自身参数最不利偏离状态时的减震有效性和可靠性.数值结果表明,STVMD的减震有效性和可靠性与子TVMD个数正相关,MTVMD则存在一个最优子TVMD个数使得减震有效性最佳;STVMD和MTVMD减震性能与参数最大偏离率负相关.     

基于FDV模型的土体中部分埋入端承摩擦桩的水平动力阻抗

利用Winkler弹簧-阻尼器来描述桩土之间的动力相互作用,得到了分数导数黏弹性(FDV)模型描述的土体的刚度系数和阻尼系数.利用传递矩阵法并考虑埋入部分和外露部分桩基的连续性条件,求解了基于FDV模型的土体中部分埋入端承摩擦桩的水平振动,得到了桩顶的水平动力阻抗.研究了分数导数的阶数、外露部分桩长和土体本构模型参数对桩水平振动的影响.研究表明:分数导数的阶数和本构模型参数对部分埋入桩的水平动刚度有一定的影响,而对其等效阻尼的影响很小;外露部分桩长对水平动力阻抗的影响较大.     

淤泥对平面钢闸门启门力影响的数值仿真分析

为了准确模拟闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力的影响,将闸前泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,闸门在开启过程中,粗颗粒之间的碰触和相对滑动产生了摩擦剪切应力,而细颗粒之间的絮凝作用在闸门开启的瞬间提供了极限剪切应力,这两种剪切应力之和称为泥沙临界屈服应力.闸门启动时,必先克服临界屈服应力.基于VOF（volume of fluid）的三维非稳态两相流k T-εT模型,引入宾汉体模型,考虑泥沙临界屈服应力,建立起闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力影响的数值仿真模型,并应用该仿真模型计算了天津宁车沽防潮闸在闸前有泥沙淤积情况下的启门力,计算结果与实测资料吻合较好.