爆破地震动三向荷载分量对结构动态响应研究

爆破地震动的地面运动对建筑物的作用是多分量的，以前，主要集中在单向竖直地面运动作用的结构响应方面，很少考虑多维地震动作用下的结构响应。通过时程分析方法分析在多维地震动作用下的结构响应，并与单向地震动作用下的结构响应进行比较，得出了结构受单向地震动荷载作用时的响应都明显比三向地震动荷载作用小，特别是爆破地震动荷载主频越小时差值越大；对于各单向地震动荷载作用，当爆破地震动荷载主频较小（约小于基频的10倍）时，水平方向地震动荷载作用的结构响应明显比垂直方向地震动荷载作用时大，而在较高频率段，两者相差不大（垂直向略大）的结论。     

超大地面荷载下盾构工作井叠合结构的力学响应

为了解决现行盾构工作井的设计缺乏对超大地面荷载作用的验算问题，通过开展室内缩尺模型试验，研究盾构工作井从施工期到服役期在超大地面荷载下地下连续墙与主体结构侧墙所构成叠合结构的力学响应，并考虑盾构工作井周围土体中地下水的作用，探讨土体抗剪强度减小对超大地面荷载最大值的影响。结果表明：在超大地面荷载作用下，盾构工作井中隔墙的抗压刚度较大，以受压的形式承担了大量的荷载效应，导致叠合结构上部容易发生低应力水平下的整体水平位移，进而在围护结构底部发生失稳，导致整体破坏；主体结构侧墙在施工期的初始挠度及叠合结构整体水平位移使得叠合结构中地下连续墙承担了大部分内力；通过观测室内缩尺模型中叠合结构的变形量，由模型数据换算得到盾构工作井顶部极限超载为445.5 kPa,远大于盾构工作井周围土体地基承载力特征值130 kPa,验证了采用地基承载力对超大地面荷载下地面硬化进行设计的安全、可靠性。     

灾害荷载下弹塑性结构系可靠度的近似计算

引入荷载粗糙度来描述荷载作用效应与结构抗力离散程度的相对关系；在参考有关文献对灾害荷载作用的统计特征进行分析后，指出灾害荷载作用可处理为无限粗糙的荷载作用，结合失产图分析得出弹塑性结构在无限粗糙荷载作用下的体系可靠度可近由结构最弱失效路径决定，最后通过算例验证了文中的结论。     

灾害荷载下弹塑性结构体系可靠度的近似计算

引入荷载粗糙度来描述荷载作用效应与结构抗力离散程度的相对关系；在参考有关文献对灾害荷载作用的统计特征进行分析后，指出灾害荷载作用可处理为无限粗糙的荷载作用；结合失效图分析得出弹塑性结构在无限粗糙荷载作用下的体系可靠度可近似由结构最弱失效路径决定．最后通过算例验证了文中的结论．     

荷载效应组织系数的统计方法

根据实测数据，以多车道公路桥梁车辆荷载效应组合为背景，基于ＩＳＯ２３９４提出的原则，探讨了荷载效应组合系数的统计方法，以合理确定参与组合的各种荷载的设计值。     

车辆荷载影响下深基坑开挖稳定性分析

为分析车辆荷载对深基坑开挖稳定性的影响,文章将车辆荷载分别等效为集中静荷载和均布条形荷载;以实际工程为例,使用Midas/GTS软件,分别建立集中静荷载、均布条形荷载及无车辆荷载作用下的深基坑开挖有限元模型,计算并分析该基坑的锚索应力、桩顶水平位移、基坑外地面沉降值,并与实际监测数据进行对比。分析结果表明:车辆荷载对深基坑开挖的稳定性是有一定影响的;基坑周边支护结构距离车辆荷载越近,支护结构的内力及水平位移受车辆荷载影响越大;将车辆荷载等效为集中静荷载,数值模拟结果与监测数据符合较好。文中分析结果可为类似基坑工程中考虑车辆荷载的影响提供参考。     

交通荷载作用下矩形隧道结构动力响应研究

浅埋矩形隧道受复杂车辆动荷载的作用,其自身稳定性和安全性极易受到影响。为探讨复杂交通荷载组合作用下浅埋矩形隧道结构动力响应特征,以扬子江某新建下穿矩形隧道新建工程为研究对象,通过构建三维有限元模型,研究交通荷载组合作用下隧道结构的瞬态加速度、速度和位移动力响应规律。研究结果表明:地面交通荷载所引起的位移响应值占总响应值的24.4%～40.0%,地面交通荷载引起的振动响应明显;矩形隧道顶板受地面交通荷载影响最大;当地面行车与隧道内行车方向一致时,各自所引起的振动响应传播方向相反,易使隧道侧墙部位发生水平剪切损伤。研究结果对评价交通荷载作用下矩形隧道结构安全性及结构设计提供一定的理论依据。     

钢筋混凝土结构施工期荷载分析

为了对施工期钢筋混凝土结构的可靠性进行研究，需要对施工期荷载进行分析，本文基于施工期钢筋混凝土结构荷载的变化特点，建议了施工期荷载随时间或空间变异的概率模型；基于对几种荷载效应组合方法的评述，建议以Wen Y K法为施工期荷载效应组合的方法。     

轨道交通振动荷载下砌体结构的安全标准研究

以2～4层砌体结构为研究对象,利用IDTS3850测试得到铁路沿线地面振动信号。通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行实体建模,定义了材料的失效应力,将测得的地面振动信号输入结构底部单元进行有限元分析,并考虑了轨道交通引起的不同频率的地面振动荷载,求得了相应频率下砌体结构单元失效前后的地面振动临界速度峰值,并确定了砌体结构的振动安全标准。     

爆炸作用下土中竖井结构荷载分布规律

为研究爆炸作用下非饱和黏土中竖井上荷载分布规律，开展了8组土中竖井受侧向爆炸作用模型试验及24组数值模拟计算。通过对比数值模拟与试验结果，验证了数值模拟计算合理性。根据试验及数值模拟计算结果，分析了竖井上荷载的时空分布规律，提出了能够合理描述荷载轴向、环向空间分布的预测公式。结果表明：(1) 荷载轴向上是钟形分布，并且随着装药距离的增加分布越发均匀，且可以认为荷载在一定轴向范围内是同时达到的；(2) 荷载环向呈现明显的时空不均匀性，侧压系数和背压系数都随着装药距离与结构直径比值的增大而增大；(3) 分别采用修正的正态分布曲线和三角函数曲线描述荷载的轴向和环向分布是合理的。预测公式可以用于竖井结构抗爆分析。     

空中轨道结构车-轨耦合模型试验研究

介绍了新型预张弦索空中轨道结构的原理与受力特点,设计了63m结构的1∶15模型并进行了试验.通过不同弦索张拉力、不同移动荷载和不同行车速度三个因素的近90种组合,对空中轨道结构的部分静力与动力性能进行了研究,对移动荷载和行车速度影响下的弦索应力响应、结构动态挠度变化进行了测试.通过对动力放大系数的分析,提出特定张力、荷载与速度间的关系,为空中轨道真实结构的研究和应用提供理论依据.     

车辆荷载作用下埋地管道动力响应分析

铺设在农田、荒地的埋地管道容易受地面车辆荷载的影响,管道在其作用下一旦达到强度极限就会产生安全问题。本文建立车-管-土耦合模型,分析车辆荷载作用下埋地管道的动力响应,得到不同时刻埋地管道的应力分布规律。再建立管道减荷有限元模型,分析不同轮压下承压板宽度对管道减荷的效果,得到管道中部等效应力与承压板宽度的对应关系。结果表明：埋地管道任一点处的力学响应与车辆荷载作用点的距离成负相关,承压板宽度与其对埋地管道的减荷效果成正相关,不同宽度的承压板存在承载力极限。该研究结果为车辆荷载作用下埋地管道的减荷提供了参考依据。     

基于时间元模型的复杂桥梁结构移动荷载识别

为研究桥梁结构在移动车辆荷载反复作用下的疲劳损伤机理，利用有限元法建立复杂桥梁结构模型，同时为提高计算精度，承载主梁单元形函数采用5次Hermitian插值函数，并得到桥梁的离散振型与模态参数；利用归一化的第1类Chebyshev正交多项式作为响应和荷载的时间有限元形函数，基于加权残值法建立了移动荷载识别的时间元模型；为解决荷载识别的不适定性，利用截断奇异值分解的正则化方法由应变和位移响应得到移动荷载的稳定解．数值分析结果表明，该方法能有效地识别复杂结构的移动荷载，识别精度高，抗干扰能力强．     

大跨度斜拉桥在车辆动力加载作用下的振动响应计算与监测

大跨度斜拉桥形式多样，结构轻柔，动力响应明显。为研究车辆动力加载作用对大跨斜拉桥的影响，基于健康监测系统长期监测数据建立车辆-桥梁动力相互作用分析模型，并编写相应计算程序。以福州市青洲大桥为工程背景，对随机车流进行模拟，考虑不同车辆类型及随机车流动态加载作用，建立车辆-桥梁动力平衡微分方程，验证车桥耦合振动模型，计算不同工况下由车辆载重、车距、车速等汽车荷载引起的桥梁振动响应。研究结果表明：车辆载重是影响桥梁位移变化的重要因素；控制行车间距有利于控制桥梁位移；行驶车速的提升和车辆数量的增加会在一定程度上引起主梁振动响应的加剧。研究成果可为大跨度斜拉桥的结构设计以及安全运营提供参考。     

车辆荷载对公路路基的动力作用研究

分析了路面工况对车路动态响应的影响,研究了不同车速对路面动态响应的影响,讨论了不同质量的车辆对路面的动载作用情况.结果表明:在竖向上随着深度的增加动应力呈衰减趋势;车—路耦合产生的动载作用受路面工况的影响较大,路面等级越低(路况越差),车辆对路面的动载荷越大;车速增加,车辆对路面的动载荷也随着增大;在相同条件下,重型车辆较轻型车辆对路面的动载荷要大很多,即重车对路面的破坏作用更为严重.     

港口道路堆场水泥混凝土铺面荷载应力计算

针对港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构的荷载应力计算问题,将其上作用的流动机械荷载、集装箱荷载简化为单轮(单箱脚)荷载、单轴(单列箱)荷载和多轴(多列箱)荷载等图式,采用不等平面尺寸双层板力学模型,提出了港口道路、堆场水泥混凝土铺面面板和基层荷载应力计算的一般式,分析了旁侧轮、旁侧轴、单列及多列箱、板平面尺寸、基层超宽以及接缝传荷等因素对面板和基层荷载应力的影响规律,比较了有限元结果和公式荷载应力的一致性和精度,结果可用于港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构荷载应力估算.     

垂直发射飞行器地面风荷载响应

垂直发射飞行器竖立在发射台上时,往往要受到地面风的作用,这将引起飞行器的振动响应,并影响到发射前的准备工作。将垂直发射飞行器简化为圆柱形悬臂梁,利用随机振动理论,建立了飞行器任意风向的响应。并对CZ—2、土星IB气动弹性模型在地面风荷载下的动态响应进行工程计算,与试验结果有良好的一致性。     

复合交通荷载下叠合式公轨合建隧道动力响应

叠合式公轨合建隧道不同于其他公轨合建隧道,汽车-列车荷载作用下其动力响应也有所不同。为研究复合交通荷载下叠合式公轨合建隧道动力响应,用激振力法、元胞自动机、汽车动力模型模拟列车荷载、车流和汽车荷载,用有限元软件Plaxis3D分析了不同荷载及有无垫层工况下隧道的动力响应。结果表明：公路隧道、铁路隧道分别主要对汽车荷载、列车荷载产生加速度响应,铁路隧道的加速度响应要明显大于公路隧道,约为后者的20倍;隧道不同位置处,对两种交通荷载的应力响应情况不同,铁路隧道应力响应主要受列车荷载控制,但当公路隧道中有大型车辆通过时,会对铁路隧道应力响应产生较大影响,甚至起到主导作用;公路、铁路隧道之间设置垫层会增大公路隧道的动力响应,但同时会减小公路隧道下方土层的刚度差异进而减小其应力值,综合作用下,设置垫层后公路隧道的应力状态会有所改善。     

基于精细积分的桥梁移动荷载识别精度分析

为了识别作用于桥梁结构的移动荷载并对识别的敏感性进行分析,比较各参数对识别结果的影响,首先有效地将桥梁结构振动微分方程转化为精细积分方法的一般形式,进而得出荷载识别精细积分方法的HPD-S格式;基于Matlab仿真技术,重点讨论测量噪声、模态数、车速及采样频率等几个主要参数对识别结果的影响。仿真算例表明,该识别方法对模态数不敏感,但对采样频率敏感性较高,车速与测量噪声是影响荷载识别精度的主要因素。通过选择适当的参数,该方法可以有效地识别桥梁结构的移动荷载,从而为工程应用提供技术指导。     

基于行走行为研究的人群荷载作用下人致振动分析

以生物力学和交通领域相关研究为基础，提出了一种精细化的随机人群荷载作用下的人致振动分析方法。该方法首先以生物力学领域试验数据为基础，拟合人步行速度与步频之间的关系式，采用交通领域研究人流集度与人流速度关系模型，结合目前结构领域关于单人荷载模型的研究，建立精细化的随机人群荷载模型，推导该人群荷载模型下的结构动力平衡方程，采用自编程序对该方程进行求解，得出结构的人致响应。最后通过ISO2031标准对结构的人致振动舒适性进行评价。本文所建立的荷载模型，可以较好的考虑人群荷载对结构的作用，避免了目前人群荷载作用下人致振动分析参数取值的盲目性。