人行索桁桥振动分析及舒适度评价

基于有限元程序Ansys,采用分块兰索斯法,分析了人行索桁桥的振动特性,采用国际标准化组织ISO 10137《结构设计基础—建筑物和人行道抗振的适用性标准》,考虑不同人行荷载形式,分析了单人荷载和人群荷载作用下人行索桁桥的侧向和竖向加速度.选取了考虑人行桥侧向与竖向耦合振动的综合评价方法,对人行索桁桥的竖向舒适度和侧向舒适度进行了综合分析.研究结果表明:在不同行人荷载作用下,人行索桁桥不会发生超越舒适度指标的振动;与其他普通悬索桥相比,由主索、桥面索和吊索组成的新型索桁桥,能够在满足使用要求、舒适度要求的同时,减轻了桥梁的质量,降低了经济成本.     

道路交通引起城市人行钢桥振动特性分析

为了研究道路交通引起的城市人行钢桥振动特性,基于线性动力学理论,采用MSC.MARC建立全桥三维模型进行瞬态动力分析.通过对人行钢桥简化模型的动力求解,拟合出动力变化系数与频率比关系曲线,并对道路交通荷载引起的人行桥振动问题进行理论分析.按照实际人群密度和实测道路交通荷载激励分别计算了人行钢桥的动力响应.分析结果表明,在道路交通荷载激励下人行桥上部结构的振动较大,对于自振频率较高的城市人行钢桥,道路交通荷载对人行桥振动的影响更为明显,城市人行桥振动控制应当考虑综合激励环境下的影响.     

大跨度人行钢拱桥人致振动舒适度评价

对一座大跨度人行钢拱桥进行有限元分析,并按照国外规范对该桥人致振动舒适度进行评价,分析结果表明该桥人行舒适度良好,在运行中不会发生过大的人致振动。结合分析结果对人行桥舒适度设计进行探讨,认为大跨人行桥竖向基频通常难以满足我国人行天桥规范要求,可参照国外规范进行舒适度评价。     

基于烦恼率模型的人致人行桥振动舒适度分析

为实现人致人行桥振动舒适度定量计算,首先,在同一坐标系中研究隶属度函数与人行桥加速度响应之间的函数关系,联系桥上行人心理连续体上的感受区间呈非等距特征,提出基于Stevens幂函数定律的改进隶属度函数,将改进隶属度函数与传统计算公式及实验结果进行比较;其次,综合考虑行人主观反应随机性、个体差异性及变异性,建立人致人行桥振动烦恼率模型,为舒适度定量计算提供理论依据;最后,在基于烦恼率模型的分析方法框架之下建立人行桥竖向及侧向振动舒适度分析方法,建议同时考虑竖向及侧向耦合振动舒适度评价方法,并采用一个实桥分析案例对上述分析流程的应用进行说明。研究结果表明:隶属度与加速度响应之间呈指数函数关系,即服从Stevens幂函数定律;当加速度响应小于人体承受极限时,可采用逐级增量法对行人心理物理量进行描述;改进隶属度函数值与传统隶属度值、实验值之间的最大误差均不超过1%;竖向及侧向振动烦恼率曲线的误差不超过0.04,且变异系数的影响不超过3%;综合考虑人体在不同振动环境下的敏感程度,建议容许烦恼率指标取为22%,具体评估工作中不可忽略人行桥振动响应对容许烦恼率指标的影响;烦恼率计算值与实测值之间的误差不超过3%;该类结果可为在役桥梁振动舒适度定量计算提供直接参考。     

行人动力学参数对大跨简支人行桥人致振动的影响分析

为研究行人动力学参数对大跨结构人致振动的影响,采用等效人体模型参数识别试验研究了人体模型的自振频率和阻尼比,编程求解了考虑人-结构竖向相互作用的人行桥人致振动方程,讨论了人体质量、人体刚度、人体阻尼及人行荷载等行人动力学参数对人行桥动力特性及人致振动响应的影响规律.结果表明,人行荷载模型中人体质量可取中国男性居民平均质量66.2 kg.等效人体模型的自振频率和阻尼比分别取为5.15 Hz和35.62%.人行荷载作用下,人行桥一阶瞬时频率先减小后增大,一阶瞬时阻尼比先增大后减小.随着人体质量或人体等效阻尼的减小,瞬时阻尼比和频率的变化幅度均有所减小,但随着人体等效刚度的减小,两者的变化幅度均有所增大.人行桥跨中均方根加速度响应随着人体质量或人体等效刚度的增大也相应增大,而人体等效阻尼对人行桥加速度响应的影响较小.采用不同人行荷载模型计算的人行桥均方根加速度最大值是最小值的1.83倍.     

振动点载荷试验仪的设计

 为了更加科学地研究点载荷循环加载下不同振动频率、激振力对岩石等材料力学性质的影响,提出一种振动点载荷试验仪设计方法。振动点载荷试验仪的支架底部平台上设置了静压加载装置,支架顶部平台上设置了特制的振动电机,竖向设置的上加压锥与振动电机底部铸造成一体,下加压锥与静压加载装置上部的加压活塞相连并可通过隔板中心孔随之上下运动,上加压锥与下加压锥之间放置试件。通过调整振动电机的偏心块夹角及转速,分别得到不同的激振力及振动频率,可测试出试件在不同激振力、振动频率下的点载荷强度及破坏所需时间,进而通过绘图分析可得到使破岩效率最佳且对掘进机截齿损害最小的振动频率与激振力组合。     

振动沉桩过程“跳机”现象动力学特性

为了找出振动桩锤在沉桩作业过程中产生“跳机”现象的根本原因,从而采取有效措施解决“跳机”这一工程实际问题,从非线性振动力学的角度出发,建立二自由度分段非线性振动桩-土动力学模型,基于数值积分方法,采用四阶龙格-库塔法运算程序进行数值仿真,研究激振频率、地基土的刚度、激振器上下层偏心块的相位差对振动沉桩动力学特性的影响.结果表明:引起桩端与土有脱离的因素主要是激振力和地基土的刚度,激振力和地基土的刚度越大,则桩端与土脱离的程度越严重;当桩端与土没有脱离时,桩和机架的振动频率与激振频率相等,而在桩端与土有脱离时,机架的振动频率将小于激振频率,桩的振动频率也略有降低,当机架频率降低至一定范围时就会出现“跳机”现象.消除“跳机”现象的措施主要是减小激振力,可以通过适当降低激振频率、减小偏心力矩、增大激振器上下层偏心块相位差的方法实现.     

汽轮机叶片振动机理及防治

叶片是汽轮机的关键部件,又是最精细、最重要的部件之一.叶片受脉动蒸汽激振力的作用会产生强迫振动,当强迫振动的频率与叶片自振频率相同时即引起共振,导致疲劳断裂.汽轮机叶片激振分为:谐频激振、尾迹流激振、随机激振或宽频带激振、自激振效应及外力激振.消徐和防治汽轮机叶片振动的主要措施为:汽轮机叶片性能的提高和对激振源的控制.     

金属材料振动拉伸的实验

研究了低碳钢在激振频率0～100Hz范围内进行振动拉伸的应力应变行为·采用不同的激振力幅和激振频率进行实验,记录金属材料产生的变形与所受载荷等数据·结果表明激振频率增大,材料的屈服极限σs和强度极限σb会明显减小·改变激振频率,σs和σb也随之改变·在激振频率1Hz时,测得了材料瞬态应力应变曲线,表现出明显的滞回特性·以上研究对探讨振动加工机理及其工程应用具有重要意义·     

大跨径人行桥人致振动舒适性评估及减振措施

阐述了人行桥的人致振动理论,在考虑人桥相互作用影响的条件下,建立了人行荷载的力学模型,并结合国内外相关研究的成果,提出了大跨径人行桥人致振动舒适性评估指标.同时,以国内某大跨径人行桥为例,介绍了人行桥舒适性评估过程,考虑到该桥的重要性,进行了基于调频质量阻尼器的减振措施预案设计.结果表明,该人行桥将不会出现超越人行舒适性的人致振动.
     

封闭环形连续钢箱梁人行天桥不同减振方法的研究

针对某钢箱连续人行天桥特殊的结构形式及振动特性,建立空间有限元模型,以跨中竖向位移及加速度减振率为标准,通过理论计算比较TMD减振效果与频率调整法减振效果,结果表明对于该桥频率调整法减振效果远远优于TMD减振效果,可见TMD减振系统并不是适用于所有结构,所得结论可供同类桥型减振设计参考使用.     

基于改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度研究

针对现行人行桥设计规范舒适性评价结果过于保守的问题,首先,基于随机步行荷载模型,经过时程分析得到结构的峰值加速度及行人实感的最大响应分布,通过研究二者之间的相关关系,定义了振动响应折减系数,并建议采用行人实感最大响应作为人行桥舒适度指标;其次,建立了基于改进隶属度函数的烦恼率模型,给出了不同使用环境下的烦恼率曲线;最后,提出考虑行人实感和改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度评价方法,以荆州市某人行天桥为例,进行振动舒适度评价。研究表明:峰值加速度与行人实感响应具有显著的相关性,根据振动响应折减系数可建立对应关系;烦恼率拟合曲线与计算结果曲线的最大误差不超过3%,且变异系数取值不同带来的的影响不超过1%;与峰值加速度相比,考虑行人实感的烦恼率计算值与实测值更接近;该类结果对人行桥振动舒适度定量计算具有参考借鉴意义。     

涡桨发动机安装系统动力学设计方法研究

针对涡桨发动机安装问题,提出一种动力学设计方法,实现了发动机隔振器的刚度优选。首先,推导了考虑耦合前后的振动传递率及发动机低频位移的计算公式。然后,利用提出的方法优选了一组五点安装隔振器的刚度并进行评估计算。结果表明：发动机安装系统满足主要激励频率的隔振要求,侧向和垂向获得了独立振动,其他方向的振动解耦率达93%以上,振动传递率计算中应特别考虑耦合对较小激励方向的影响。     

不同吊杆形式下人行悬索桥的力学性能分析

为了研究吊杆形式对人行悬索桥力学性能的影响,以某人行悬索桥为工程背景,采用Midas/Civil软件分别建立竖直吊杆和倾斜吊杆2种形式下的人行悬索桥有限元模型,进行合理成桥状态的找形计算,并对2种模型的静、动力性能进行分析.结果表明:1)竖直吊杆模型内部吊杆内力大小均匀,影响线均为正值,倾斜吊杆模型内部外倾吊杆内力大于...     

基于随机行走模型的人致人行桥振动响应分析

为研究人致荷载中的随机性对人行桥结构振动响应的影响,首先,提出了四种考虑时—空多尺度的随机行走模型,对随机步行荷载激励下的动力学方程进行了解耦;其次,分析了每种模型的峰值加速度响应、桥上驻留人数以及人群占位区间上的变化规律;最后,对比研究了不同模型之间的区别。研究结果表明：有序排列模型(OAM)的响应值域范围较广,易出现大幅振动,人行桥峰值加速度出现时刻,人群荷载主要作用在跨中位置;随机分布模型(SDM)、随机到达模型(SAM)以及动态平衡模型(DEM)的峰值加速度响应均服从正态分布规律,且结构最大响应时人群主要分布在下桥端附近;SDM的驻留人数主要与初始时刻人数相同,DEM的驻留人数取决于稳态下的行人数,SAM则相对均匀;考虑行人行走随机性的四种模型可用于人致人行桥振动响应分析和舒适度评估。     

人行桥振动舒适度评价的频域方法

近几年来新建人行桥的跨度越来越大,结构也越来越轻柔,随之而来的问题是如何来评价其振动舒适度。在振动舒适度评价中,目前已普遍采用加速度均方根值作为评价指标,采用随机振动理论在频域上求解可以直接得到结构反应的功率谱密度,而功率谱密度曲线下的面积即是响应的均方值。提出了人行桥人致振动计算的频域方法,还推导了带调谐质量阻力器(TMD)的人行桥随机振动模型,然后确定了人行桥振动舒适度评价标准,其研究结果可为人行桥振动舒适性设计提供参考。     

体育馆大跨度预应力次梁楼盖竖向振动模态分析

以重庆市铜梁县新城核心区小学建设项目3#楼(体育馆)工程为背景,对其大跨度预应力次梁楼盖竖向振动模态进行模拟分析,并与实测结果相比较,评价其控制竖向振动舒适度的效果。根据建模思路精确建立的该大跨楼盖有限元模型,其模态分析结果与模态实测结果接近,相对误差约为5%;模拟分析及工程实测结果表明,该大跨楼盖前三阶振型均以竖向振动为主,结构自振基频满足我国现行相关规范的要求,竖向振动舒适度符合标准;与无底板的大跨次梁楼盖相比,增加底板后,其增幅最小的一阶频率增长了19.9%,表明增加底板可有效地控制大跨度预应力次梁楼盖的竖向振动。     

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。     

基于振动的亚微米阵列薄膜弹性参数辨识

亚微米阵列薄膜是以微/纳米尺寸的管、柱、弹簧等为基本单元,在同一平面内周期排列构筑的薄膜结构(厚度100 nm–1?m).亚微米阵列薄膜是人工合成的新型材料,需要依靠实验、理论和数值分析技术得到材料参数.由于亚微米阵列薄膜的几何微尺度,其固有频率达到MHz量级.本文提出了一种基于激光技术的非接触式振动测试方法,由振动特性确定了亚微米阵列薄膜弹性参数.