模态叠加法计算地震加速度时程反应的几个问题

针对模态叠加法进行结构加速度时程反应分析,讨论了广义坐标积分步长、模态截断和离散位移时程求导三个问题对加速度时程反应误差的影响。并提出了振型加速度贡献系数的模态截断指标。以简谐荷载作用下单自由度体系的地震反应和三条地震波作用下的5层框架结构的地震反应为例进行数值计算。算例分析结果表明：当广义单自由度计算的离散时间步长小于1/32倍的自振周期时,加速度反应的误差小于5%；对于加速度时程反应而言,基于振型参与质量选取的模态数偏少,应基于振型加速度贡献系数作为模态截断的依据；由离散位移时程经中心差分法所得加速度的误差与直接由模态叠加法所得的基本相同,而FFT方法所得加速度时程存在虚假的高频振动而误差较大,采用低通滤波可有效降低误差。     

基于BP神经网络的桥梁移动荷载识别精度

为了识别作用于桥梁结构上的移动荷载,基于反向传播神经网络方法,开展了输入参数对荷载识别精度影响的分析.首先利用ANSYS模拟移动集中力通过简支T梁桥,得到了主梁跨中位移、速度和加速度时程曲线;其次基于MATLAB建立反向传播神经网络结构,分别将桥梁结构的位移、速度和加速度动态响应数据作为反向传播神经网络的输入参数,移动荷载大小作为输出参数,研究不同输入参数对荷载识别精度的影响;然后分别选取位移和速度、位移和加速度、速度和加速度以及三者组合的工况进行多参数输入的优化设计;最后,以某4跨预应力混凝土连续T梁桥工程为背景,以重车下的竖向加速度实测数据验证了该反向传播神经网络用于识别实桥上简单移动荷载的可行性.结果 表明:利用反向传播神经网络进行移动荷载大小识别时,单输入参数的识别精度由高到低依次为加速度、速度、位移,建议在实际工程中采用较易获取的加速度数据作为输入参数进行荷载识别;多参数组合输入可以提高移动荷载的识别精度,其中速度和加速度组合可以实现较优的识别效果;实测数据证明了该反向传播神经网络用于简单的实桥荷载识别是可行的.相关研究结果可为桥梁载荷识别及桥梁结构的性能评价提供参考.     

基于粒子滤波的结构参数和荷载同步识别方法

在输入荷载未知的情况下,为解决结构参数和荷载的同步识别问题,将速度、位移、结构参数和输入荷载同时作为状态值构建状态空间方程,选用非线性性能较好的粒子滤波辨识结构参数与荷载.针对利用加速度进行荷载识别时出现的漂移问题,采用梯形积分和零相位高通滤波,通过测试得到加速度计算速度、位移数据,并运用计算值更新粒子滤波求得的速度、位移状态值,从而消除漂移现象.数值算例表明,文中方法能同时识别结构参数和荷载值,与真实值的误差较小,可有效解决识别过程中荷载识别值漂移的问题.     

基于LSTM网络的车辆动态荷载识别方法

为了识别车辆的动态荷载,提出了一种基于长短时记忆网络的方法.该方法以桥梁加速度响应为输入,采用有限的数据集,实现车辆动态荷载的识别.建立了车桥耦合模型进行验证,以60组桥梁加速度响应为输入,以相应的车辆动态荷载为输出,通过训练长短时记忆网络来反演车辆动态荷载,并讨论了环境噪声及路面粗糙度对识别效果的影响.结果表明：测试集的车辆动态荷载识别误差平均值均小于5%;车辆动态荷载识别误差不随噪声水平变化,且平均误差小于5%;车辆动态荷载识别误差随着路面粗糙度等级的增加呈现略微增加的趋势,平均误差小于5%.在不同噪声及粗糙度水平下,长短时记忆网络均可用于车辆动态荷载的识别.     

人行荷载作用下大跨度梁加速度反应谱研究

加速度响应是舒适度评价体系的重要指标,同时由于结构设计阶段方案的频繁变更,如何快速有效地计算结构的加速度响应尤为重要。首先基于标准行人激励荷载模型,采用APDL建立大跨度简支梁在标准行人激励下的有限元的计算模型;然后对不同步频、阻尼、跨度及边界条件下的动力反应进行时程分析,得到最大加速度反应谱曲线;最后与部分学者推荐的结果进行比较分析。总体而言,标准行人激励荷载模型较为准确;且通过有限元分析消除了数值分析时用梁的挠曲函数代替梁横向位移反应产生的误差;并且解决了用第1振型加速度响应代替结构的加速度响应结果偏小的问题。     

高层建筑抗震设计振型数目选取原则

针对<建筑抗震设计规范>中高层建筑结构抗震设计时振型数目选取规定不明确的问题,研究了高层建筑结构抗震计算中诸多影响因素与振型选取的关系.经过动力学分析,认为不同的高振型会影响基底剪力沿结构高度的分布;振型参与质量是基于基底剪力等效得到的反映各阶振型对基底剪力贡献大小的参数;高层建筑抗震计算的振型数目选取与振型参与质量有关.研究结果表明:高层建筑结构抗震设计中高振型的影响不容忽视,在底部剪力和顶端位移误差小于5%的情况下,累计质量参与系数应大于90%;对于不规则结构,动力荷载参与系数应大于95%.     

站台雨棚风振响应及参与振型分析

研究火车站站台雨棚多振型、振型交叉项及荷载谱交叉项对风振响应的影响,并分析计算应考虑的结构频率范围.根据两个火车站的风洞试验及其站台有限元分析,采用频域方法,计算考虑参与振型数量、是否考虑振型交叉项和荷载谱交叉项时的均方位移和内力响应,并通过测点风压谱及振型应变能分析来评价参与振型频率范围的合理性.结果表明,参与振型的数量、振型交叉项及荷载谱交叉项对结构响应均有不同程度的影响;计算考虑3.5Hz以内的振型可以满足精度要求.     

地震荷载和列车荷载共同作用下弹性均质路基的动力响应

为了研究地震发生时列车移动荷载引起的弹性均质路基的振动响应规律,采用ABAQUS软件并与FORTRAN相结合建立轨道结构-路基-地基三维数值计算模型,通过编制DLOAD子程序模拟列车移动荷载,在模型底部输入地震加速度模拟地震荷载,采用三维黏弹性人工边界模拟波从有限域向无限域传播,忽略轮轨接触及轨道不平顺的影响,通过对比分析的方法,总结地震荷载和列车移动荷载共同作用下路基在不同列车速度及轴重条件下的应力、位移和加速度的振动特征。研究结果表明:地震荷载对路基的位移振幅起主导作用,列车移动荷载对路基的应力和加速度起主导作用;路基各结构层的位移随列车轴重的增加而减小,随车速增加表现为先减小后增大;路基各结构层加速度随着列车轴重的增加而增加,随车速增加表现为先减小后增大又减小的趋势;推测车速70 m/s为列车影响的临界速度。     

楼板人致振动中单人行走荷载加载方法对比

采用APDL参数化编程,实现单人行走荷载的4种加载方法,并利用ANSYS瞬态动力分析软件,进行楼板振动数值分析.将数值模拟得到的楼板加速度峰值和均方根值与文献中的实测结果进行对比,分析了4种方法的优劣及适用性.结果表明:单步落足荷载加载模拟人行走作用下楼板振动时,不考虑双脚的重叠时间段得到的楼板加速度响应偏小,且误差较大;其他3种方法得到的楼板振动加速度峰值相差不大;傅里叶连续行走荷载在固定点加载得到的加速度均方根值,不能用来表征楼板舒适度;单人随机行走荷载加载与实际情况更为符合,是分析楼板振动响应较为精确的方法.     

钢拱结构面内地震反应分析的改进模态组合系数法

为了在钢拱结构面内地震反应的推覆分析中考虑几何非线性效应和多阶振型贡献,提出了一种改进模态组合系数法.首先,采用非线性刚度比αk衡量几何非线性效应对结构初始频率的影响;然后,定义阈值β,用于选取控制振型,构造基于控制振型的组合荷载模式;最后,使用组合荷载模式进行推覆分析,获取结构反应.针对矢跨比为1/4和1/5的2个钢拱模型的分析结果表明:改进方法简便有效;相对于时程分析结果,峰值地面加速度为0.3g时,矢跨比为1/4和1/5的模型的x向峰值位移平均误差分别为2.7%和-7.2%,y向峰值位移平均误差分别为-6.5%和5.8%,杆件峰值应力平均误差分别为-5.0%和-4.3%;随着峰值地面加速度的增加,各向峰值位移、峰值应力的平均误差仍保持稳定.     

风力发电结构在风沙荷载激励下的动力响应分析

为研究风沙荷载对风力发电结构的危害,对风力发电结构进行风沙荷载作用下的动力响应分析.基于某2 MW风力发电机,建立不考虑风机叶片、考虑叶片旋转以及考虑土-结构相互作用的三种有限元模型.采用Davenport风速谱和谐波叠加法模拟脉动风速时程,利用动量守恒定律和风沙流密度建立风沙荷载力学计算模型.通过ANSYS分别模拟三种模型在风荷载和风沙荷载作用下的动力响应.结果表明:风力发电结构在风沙荷载作用下响应较大,其作用不容忽略;采用简化的集中质量模型进行数值模拟时得到的结果偏于不安全;土-结构相互作用对风荷载及风沙荷载作用下的位移响应均具有明显的放大效应.     

除湿转轮的数学模型及瞬态响应性能实验

建立了除湿转轮的传热传质模型，模型中考虑了基体材料蓄热对传热传质的影响；搭建了进行变风量运行工况下转轮瞬态响应性能研究的实验台．模拟并实验研究了变风量运行方式下除湿转轮的瞬态响应性能，对转轮数学模型的可靠性进行了验证，对除湿空调系统可节省的显热负荷进行计算．结果表明，处理风速阶跃减小时，处理空气出口相对湿度随时间逐渐减小，温度升高，再生空气温度和相对湿度分别呈小幅上升和减小的趋势，响应时间约1h；风速阶跃增加时，处理空气出口相对湿度随时间增大，温度降低，再生空气温度和相对湿度相应呈小幅下降和增大的趋势，响应时间约40min．计算表明，变风量运行方式可节省除湿空调系统显热负荷约20%，若通过调节再生风速和风温，可进一步节省显热负荷约13％．模拟的瞬态响应曲线与实验曲线较为一致，模拟误差在10％以内．     

基于ANSYS的组合荷载作用下水平受荷桩的有限元分析

根据泰州市郊某一拟建工程中桩的水平静载试验数据,运用有限元分析软件ANSYS,对水平荷载单独作用下的单桩进行了三维有限元数值模拟与分析,并在此基础上对模型进行改进,研究了组合荷载作用下桩的工作性状。主要分析了水平荷载、轴向荷载、桩的抗弯刚度、桩径以及自由段桩长对桩身响应的影响。研究结果表明:桩身水平位移和弯矩随着水平荷载和轴向荷载的增加而增大,且当水平荷载较大时,轴向荷载作用引起的P–?效应(轴向荷载引起的附加位移)比较明显,其随自由段桩长的增加而增大,随抗弯刚度和桩径的增加而减小。     

突加载荷法在模拟爆破中的应用

应用突加载荷法来模拟爆破振动响应，探讨利用采集到的硐室表面的振动速度或位移等物理量这些测试结果来反演岩体内部的应力场。模拟中采用位移等效原则来确定突加载荷的大小、作用时间和作用范围，通过岩体力学有限元分析软件来计算，以进行岩体内的动态应力场的分析和巷道围岩稳定性的研究，确定岩体临界振动速度时临界爆破药量。将此方法应用工程实际当中，取得了显著的效果。     

承压螺旋桩斜向荷载试验与极限荷载判定分析

桩基础所受外载荷并不是单一方向的载荷,如输电塔结构,在承受竖向压力的同时承受着水平载荷作用,导致基桩受到斜向压荷载作用,该种条件的桩基础极限载荷的确定对结构设计的安全性极为重要.为此,开展承压螺旋桩基础斜向荷载的试验研究工作.模型试验采用1#(叶片距宽比为3.14)和2#(叶片距宽比为5)2种桩型,1#桩型试验5次,2#桩型试验4次,2组共计9次试验.承压螺旋桩斜向荷载试验表明:①本次试验桩顶水平位移较竖向位移大了1个数量级,螺旋桩基础的竖向承载能力并未得到充分发挥,竖向分量限制了背载侧叶片对地基向上的压缩作用,从而提高了基础抗水平载荷的能力.②叶片间距增大时(1#<2#),荷载-位移曲线表现出更为明显的非线性特征,1#和2#桩受载侧地基表面均出现放射性裂纹;1#桩背载侧地基表面沿桩体外径开裂,2#桩的背载侧出现似"拔出体".③可采用F-ΔX0/ΔF方法、S-LogP方法,并根据荷载量变化、桩土相互作用和桩周材料的变形阶段确定螺旋桩基础的斜向极限载荷;本次试验1#桩的判定极限荷载为327.93 N,2#桩为348.06 N.     

阻尼介质中圆板在冲击载荷下性动力响应的数值模拟

对阻尼介质中简支刚塑性圆板承受脉冲栽荷时冲击栽荷形状对简支刚塑性圆板的最终塑性变形的影响进行了数值模拟,结果表明,对于给定的Ie和pe,圆板中心的塑性位移随阻尼系数的增大而减小,圆板中心的塑性位移随时间t0的增大而减小.结果还显示,对于给定的阻尼介质,冲击栽荷形状对结构的最终塑性变形影响甚微.     

考虑外部加荷过程的饱和土一维固结方法

基于Terzaghi固结理论，将外部荷载施加划分为加荷期和持荷期，运用分离变量法，详细推导了饱和土加荷期及持荷期的一维固结解析解，并以具体的算例，将计算结果与Terzaghi固结解进行对比。结果表明：在持荷期．是否考虑外部加荷过程对饱和土一维固结解的影响不明显；而在加荷期，则影响较大。因而，考虑外部加荷过程对饱和土一维固结课题是完全有必要的。     

节理倾角对岩体冲击力学特性影响试验研究

地下岩体工程经常承受动态荷载,进行岩体的动态力学特性研究迫不及待.本文以落锤冲击试验机进行动态加载,通过相似材料预制试验岩石模型,开展了不同节理倾角与无节理岩体模型试件共四组冲击加载试验,对比分析岩石试验样品冲击过程中的力时程曲线与压缩位移时程曲线,得出在落锤冲击荷载作用下节理的存在降低了岩体所能承受的冲击力峰值,增加了其动态压缩位移,岩体节理倾角越小其动态压缩位移越大.     

低压减载相关问题研究

文章分析了低压减载防止电力系统电压崩溃的机理,比较了分散型和集中型低压切负荷方案的优缺点,并介绍了国内外使用低压减载的情况,指出如何合理地制定低压减载策略以有效地阻止电压崩溃的发生,选择低压减载的时间、地点和减载量方面应视各系统各地区的情况因地制宜。