超高层建筑施工塔吊的动力特性和地震响应规律研究

由于施工塔吊的广泛性和周转使用期限为20年甚至更长,致险地震发生概率也会相应增加。为了研究超高层建筑施工塔吊抗震性能,通过对某实际工程中的动臂式塔吊进行了现场监测并获取其实测自振频率,同时以此为依据对塔吊有限元模型进行有效修正。在此基础上,为了探究超高层建筑在施工过程中塔吊的地震响应规律,分析地震作用下超高层建筑与塔吊的耦合效应,结果表明,超高层建筑—塔吊模型存在多个共振区域,滤波后的时程分析进一步验证该结论。在超高层建筑施工过程中,塔吊爬升过程中有两次地震响应放大现象,需要重视其抗震性能的动态变化。探讨塔吊的动力特性随施工过程的动态发展规律和破坏效应,发现塔吊的应力热区集中在塔身的顶部和起重臂根部,在大震下易出现相应位置的弯折破坏。     

超高层建筑施工塔吊的动力特性和地震响应规律

由于施工塔吊的广泛性和周转使用期限为20年甚至更长,致险地震发生概率也会相应增加。为了研究超高层建筑施工塔吊抗震性能,通过对某实际工程中的动臂式塔吊进行了现场监测并获取其实测自振频率,同时以此为依据对塔吊有限元模型进行有效修正。在此基础上,为了探究超高层建筑在施工过程中塔吊的地震响应规律,分析地震作用下超高层建筑与塔吊的耦合效应,结果表明,超高层建筑-塔吊模型存在多个共振区域,滤波后的时程分析进一步验证该结论。在超高层建筑施工过程中,塔吊爬升过程中有两次地震响应放大现象,需要重视其抗震性能的动态变化。探讨塔吊的动力特性随施工过程的动态发展规律和破坏效应,发现塔吊的应力热区集中在塔身的顶部和起重臂根部,在大震下易出现相应位置的弯折破坏。     

基于环境振动的某设置防震缝结构的动力特性

对于设置防震缝的既有相邻结构,防震缝的塞缝和盖缝处理措施可能引起相邻结构间的动力相互作用,由此引起的模态会增加模态参数识别的复杂程度.以利用悬臂构件形成防震缝的某钢筋混凝土办公楼为例,该办公楼由主楼、东楼和西楼三部分组成,在各相邻结构内分别进行环境振动测试,利用频域分解法对其模态参数进行识别,得到了主楼和东楼的四阶及西楼的两阶自振频率、阻尼比和振型.由于各相邻结构间存在因防震缝的填缝措施引起的相互作用,导致一个结构的自振频率和由相互作用产生的频率混杂在一起.各结构有限元模型的自振频率和振型与识别结果吻合较好,但由于结构间的相互作用增强了整栋建筑的整体性,主楼和东楼的有限元模型的第三阶扭转频率均小于识别结果.对设置防震缝的相邻结构来说不应总是假定相互之间是独立的.     

基于模态柔度理论的结构损伤诊断试验研究

利用多参考点脉冲锤击法的输入输出动力信号获取结构的模态柔度,可以对结构进行损伤识别,设计了一根钢筋混凝土简支梁和一块钢-混凝土组合板的静动力试验.对不同损伤状态下的简支梁和组合板进行了动力测试,得到其模态柔度矩阵,并用来预测结构在荷载作用下的位移.简支梁试验结果表明,随着损伤程度的加深,结构自振频率降低,阻尼比增大,柔度增大,但自振频率只能判断结构损伤的出现,模态柔度则能够综合全面地反映钢筋混凝土简支梁结构的损伤位置和损伤程度.组合板试验表明,在线弹性状态下,动力测试与静力测试获得的模态柔度矩阵相差很小.设计了支座刚度变化、连接件损伤和横向支撑破坏这3种损伤工况,并用这3种工况来模拟实际桥梁结构可能出现的损伤状况.通过对比结构损伤前后的模态柔度位移信息,成功实现了组合板的损伤识别.     

对于高耸结构模态的分析研究

本文通过一个工程实例,采用有限元软件sap2000经行模态分析,模拟高耸结构的动力特性,然后对其进行振型分解反应、弹性动力时程分析、自振特性分析、静力pushover分析、几何非线性分析、弹性屈服分析、稳态和功能谱密度分析等计算。     

纳西族民居结构特点及其抗震性能

引入反映纳西族民居木结构榫卯连接的半刚性单元,建立了纳西族民居的三维有限元模型,对其进行了动力特性分析以及地震时程响应分析,得到了纳西族民居结构的自振周期、频率和位移、加速度时程曲线,进而得到振型与位移响应的关系,并对抗弯承载力及抗剪承载力进行了验算。结果表明,纳西族民居的木结构具有很好的抗震性能。     

采用橡胶支座的超高层框架-核心筒结构抗震性能的研究

为研究采用橡胶支座对某超高层大厦抗震性能的影响,利用有限元软件Midas gen分别建立了3种不同方案有限元模型,对模型进行模态分析和动力时程分析计算,对比分析3种不同方案有限元模型的自振特性和水平地震作用下的位移及内力响应。分析结果表明,在底层和层间竖向构件底部加装橡胶隔震支座都具有较好的隔震效果,尤其是基础隔震体系能够较好地控制地震作用下的结构内力和增大结构的延性,从而达到隔震的效果。     

基于ITD法的光岳楼木结构模态参数识别

结构模态参数识别是结构动力响应分析的前提和基础,其中自振频率是反应结构动力特性的重要模态参数指标.因此,准确计算自振频率是分析光岳楼的动力反应的关键.本文依据泰斯特动态监测设备实测测点的振动数据,采用ITD法计算得到了光岳楼木结构的自振频率,并与STD法和OP.Polylscf算法计算得到的光岳楼木结构的自振频率进行了比较.研究结果表明:采用ITD法和STD法计算得到的光岳楼木结构的第1阶频率比较接近,但与OP.Polylscf算法计算得到的光岳楼木结构的1阶频率相比略偏小,这主要由于光岳楼历经多次维修加固,致使其整体刚度有所增大.而采用ITD法和STD法计算光岳楼木结构的其他各阶频率均大于采用OP.Polylscf算法的计算结果,除了第3阶频率的误差大于10%外,其余各阶误差均小于10%,说明采用ITD法计算光岳楼木结构的自振频率具有较高的精度.     

动力特性分析在钢-混凝土组合梁桥施工监控中的应用研究

为了研究钢-混凝土组合梁桥的施工阶段动力特性,以一座实际工程为研究对象,对其施工阶段动力特性进行数值模拟分析,并采用基于环境激励的模态参数识别理论对施工阶段的动力特性参数进行识别,将动力特性参数识别结果与数值模拟结果进行对比分析。结果表明:施工期间临时墩支撑强度、混凝土浇筑质量以及强度形成情况对桥梁自振频率有较大的影响;施工阶段动力特性分析可以得出施工阶段实际状态与理论状态偏差产生的原因,能够较好地反映出钢-混凝土组合梁桥施工阶段的整体受力状态,在保证施工阶段安全、受力合理方面能够起到一定的作用,在桥梁施工监控中具有一定的应用前景。     

基于振动测试的博物馆储藏柜动力特性分析与数值模拟

地震作用下,储藏柜的加速度、速度响应及后续的防震研究均与其动力特性相关.为了得到博物馆储藏柜在不同工况下的动力特性,利用振动信号采集系统进行环境振动测试,并通过模态识别理论进行识别,分析层数、荷载参数对储藏柜动力特性的影响.建立不同层数的储藏柜有限元模型,并基于优化理论和实测结果对模型进行修正.结果表明:6层储藏柜初始状态的前两阶自振频率为13.70Hz,17.90Hz;拆解过程使储藏柜的连接变弱,自振频率降低8.8%;随着层数的增加前两阶自振频率基本呈先增加后减小的趋势.随着荷载的增加,自振频率基本呈增加的趋势,基频最大增幅在7%左右;储藏柜动力特性的变化是连接刚度与荷载大小的综合体现;修正后各个模型的动力特性与实测动力特性有较好的一致性.     

豫南燕山期花岗岩蠕变特性及非线性蠕变损伤模型

豫南信阳地区燕山期高钾钙碱性 I型花岗岩分布广泛,岩石性质对深埋地下洞室围岩开挖及支护设计具有重要影响。以豫南某大型水电站地下厂房区花岗岩为研究对象,在对其地质分布情况及矿物成分调查测试基础上,进行三轴压缩蠕变试验,揭示了围岩蠕变特性及加载过程中的损伤演化性质,采用等时曲线法进行花岗岩蠕变长期强度分析。考虑蠕变过程中岩石发生的损伤累积,建立变黏性系数的黏壶元件,并代替传统西原正夫模型中Newton黏壶,构建了能够描述加速蠕变阶段的蠕变损伤模型。研究结果表明：在整个蠕变过程中,花岗岩的总变形量以瞬时弹性变形为主,最终的蠕变破坏表现出脆性剪切破坏的特征;围压对剪切裂缝的扩展具有主要抑制作用;长期强度随围压增大而减小,与常规三轴试验结果相比,长期强度分别下降6.37%和21.0%;采用Levenberg-Marquardt优化算法+通用全局优化算法对非线性蠕变损伤模型进行参数辨识及拟合,理论值与试验值吻合较好,验证了非线性蠕变损伤模型对于岩石全过程蠕变特征描述的合理性及适用性。研究成果对保障豫南燕山期花岗岩地区的工程建设优化设计和安全建设具有重要意义。     

超高层建筑施工期风载变形的实时动态监测方法与应用

为了研究超高层建筑在施工期风荷载位移变形的监测问题,通过对GNSS-RTK各星系组合的定位测量精度进行对比试验,建立GNSS-RTK三种星系组合实时动态监测方法。进一步,以在建的天津高银117大厦为监测对象,应用该方法对大厦施工期风荷载位移变形进行监测分析。结果表明：GNSS-RTK三星系组合的坐标中误差和定位点云离散度最小,方法精度最高;就不等高同步攀升施工法施工下的大厦风载位移变形而言,其低矮的外框(66层)比高耸的内筒(95层)要大;大厦的外框和内筒均存在横向的位移变形,基于此,施工过程中应适当调整外框与内筒同步攀升的步距,以避免外框与内筒发生碰撞造成结构损伤,确保大厦的安全。     

TCA2003全站仪在拉西瓦水电站工程中的应用

TCA2003全站仪是近几年问世的测量机器人。利用它对大中型水电站施工控制网、变形监测网进行外业观测,具有精度高、功效高、所获取的数据准确可靠等优点。在拉西瓦水电站施工测量控制网及其变形监测网施测过程中使用TCA2003全站仪的经验和同行进行交流。     

高层建筑GPS—RTK高精度定位测量研究

采用高精度GPS--RTK静态测量模式,将2台GPS基准站置于地面上的基准控制网点上,通过时CPS—RTK定位测量系统的测量,测算出楼面控制点在施工坐标系中的具体坐标。并通过全站仪来照准待放样点在楼层顶面上的具体位置,以达到精确测量和放样的目的。优点：可以消除传统方法中的累积误差,提高建筑结构垂直度;不受观测孔限制,测量和放样的精度高,操作简便,工作效率较高。此方法的扩展使用性强,可用于其他不同的施工项目中。     

盾构隧道施工对既有桩基沉降及管片受力的影响分析

在城市轨道交通建设中,盾构法施工以其特有的技术优势得到推广使用。而盾构掘进过程中近距离下穿(侧穿)建筑物时会引起其周围土层应力、应变、位移等性质的改变,对既有建构筑物产生影响,尤其是在建(构)筑物受土体应力变化影响比较敏感的情况下,更容易产生破坏,危及建筑物的安全。本文根据某市轨道交通一号线工程地质情况,利用MADIS模拟盾构掘进过程,分析盾构掘进过程中土层的应力和位移变化对车站站房桩基础及盾构管片的应力变化的影响,总结盾构掘进过程中站房桩基础及不同工况下盾构管片的应力变化规律,以便采取相关措施减少盾构掘进过程对既有建(构)筑物基础的影响。     

地铁风道近接下穿既有地铁车站引起的结构变形

为保证北京某新建地铁风道工程近接施工安全,借助FLAC3D软件对该风道CRD工法的施工过程进行动态数值模拟。计算模型为地层结构模型,土体材料模型采用摩尔-库仑准则。结果表明:既有地铁车站最大沉降量为2.54 mm,发生在该车站东南出入口及风道结构转接的位置,车站与出入口的连接处最大沉降量为0.63 mm。靠近新建地铁风道开挖一侧的既有车站出入口侧墙最大水平位移为0.49 mm,车站与出入口连接处的纵向最大水平位移为0.28 mm。新建地铁风道工程对既有地铁车站整体结构变形影响较小,既有车站最大沉降量及轨道最大差异沉降值均在安全范围内。该研究为地铁工程的设计与施工提供了有益参考。     

致密油藏自发静态渗吸实验及影响因素

渗吸作用对于致密油藏的注水开发有着重要意义,理想情况下自发渗吸驱油效率可以达到50%以上,目前国内外学者对致密储层的自发静态渗吸研究不够系统和深入,导致对致密储层岩石中的渗吸机理仍然不是十分清楚。针对以上问题,选取典型致密储层天然岩芯,模拟地层温度和压力,开展了致密储层自发静态渗吸实验,系统研究了岩芯长度、岩芯孔隙度、地层水矿化度、岩芯渗透率、初始含水饱和度、界面张力及润湿性对致密储层渗吸驱油效率和渗吸速度的影响程度,定量评价了不同因素下渗吸驱油效果的变化规律和影响程度。实验结果表明,影响渗吸驱油的主要因素为润湿性、岩芯孔隙度,渗透率、界面张力、初始含水饱和度次之,岩心长度及矿化度对渗吸驱油效率的影响最弱,作用强度最小,研究结果对致密储层开展注水开发调整提供了一定的理论和实验依据。     

基坑爆破施工对邻近建筑物的动力响应研究

以深圳地铁某车站基坑开挖遇硬岩爆破施工为工程背景,分析了基坑爆破开挖对邻近建筑物的震动加速度及速度响应规律。结果表明:爆破施工引起会引起邻近建筑物的震动,建筑物的最大震动响应出现在炸药爆破过程中,随后逐步衰减致稳定。震动沿建筑物各个方向的响应增长或衰减情况有所差异,震动响应随着程高增加而增大,随着水平X方向距离和水平Y方向距离增加而减小;且水平Y方向响应衰减程度大于水平X方向;该建筑物各个监测点的震动速度均在工程安全规定范围内,在车站基坑爆破过程中处于安全状态。     

考虑地层蠕变效应的桥梁桩基施工对邻近运营地铁隧道的影响

为研究桥梁桩基施工引起地层蠕变行为对邻近地铁隧道安全运营的影响,依托实体工程,采用卸荷条件下黏土蠕变特性试验确定了隧道周围土体的蠕变模型,通过数值模拟手段(FLAC3D软件)与现场监测相结合的方法,分析了桩基开挖期间地铁隧道的竖向位移、水平位移和应力分布状态。结果表明：广义Kelvin本构模型能够较为准确的描述黏土体开挖卸荷时的蠕变效应;桩基开挖后,邻近地铁隧道衬砌位移不断增大,随后进入稳定状态;随着桩基开挖数量的增加,地铁隧道竖向位移和水平位移总体表现为下沉和向外收敛趋势;桩-隧最小净距越小,桩基施工对隧道影响越大,采用隧道双侧布桩的施工方式,能够有效降低桩基开挖时隧道拱腰的累计水平位移,有利于地铁隧道的安全稳定运营。     

基于GPS定位原理的轨道外部几何参数测量系统

 利用GPS 定位全天候、高效率、低成本的特性,设计出一种新型的轨道外部几何参数测量系统.该系统由卫星系统、加载接收机的轨检仪、控制网和GPRS 发射站组成.测量前,先构建边连式同步图形扩展式带状轨道监测控制网,并在现有的轨检仪上加载GPS 接收机.测量过程中,轨检仪沿轨道运动:GPS 控制网中4 个GPS 基站与轨检仪上GPS 流动站实时采集定位信息;定位信息经双差处理和整周模糊度解算后,得到RTK(real-time kinematic)观测量,确立轨道中心线;结合轨检小车测出的轨道内部几何参数和轨道中心线,解算出轨道高程.静态实验与外场试验结果表明:该测量系统自动化程度较高,静态观测误差在0.5 mm 以内,动态误差在15 mm 以内,完全能够满足轨道外部几何参数高精度测量的要求.