管母支撑滑动金具耦联体系抗震性能

特高压直流设备金具作为设备间相互连接的重要节点,其一旦在地震中发生损坏,将直接导致设备电气功能的丧失。本文通过对±800kV特高压直流换流站典型管母支撑滑动金具开展低周反复加载试验,研究了该类型金具的抗震性能;通过建立复合支柱绝缘子与管母线耦联体系有限元模型,分析了不同地震加速度等级输入下绝缘子和滑动金具的地震响应;通过建立连接单元释放单向位移和单向转动的限制以模拟滑动金具在实际电气设备回路中与管母的连接,提出了将滑动金具等效为非线性弹簧的计算方法,为减小地震作用下设备的耦合效应,得到了滑动金具滑动槽长度设计值。     

单拱四车道公路隧道地震响应

针对隧道结构往往受不同方向的地震激励,但地震激励方向很难事先确定,其最大危害方向也难以确定等问题,以天津波为激励地震波,在水平向、竖向和斜向45°激励下,计算大断面隧道的底面、顶面、墙脚和边墙的位移、速度、加速度和应力的分布情况。研究结果表明：在斜向45°激励条件下,单拱四车道公路隧道在地震波作用下,水平方向最大位移、速度、加速度响应值分别为0．25mm,1．84mm／s和15．4mm／s^2,竖向最大位移、速度、加速度响应值分别为3．39mm,13．75mm／s和99mm／s^2,比同烈度下其他方向的地震响应值大得多。该结果可为大断面隧道抗震设计提供参考。     

超高压电容器结构抗震性能分析

超高压电容器装置结构是电力系统重要组成部分,其上重下轻、阻尼比小的结构特点不利抗震.本文采用大型通用有限元程序ANSYS,对该结构进行了模态分析和谱分析,结构基频较低约1.02Hz.对结构在自重作用、X与Y向地震作用、X与Y向风荷载作用下进行计算分析,得出以下主要结论：各部件的最大应力均小于规范要求;台架梁的最大相对变...     

基于振动环境预测的结构动力学特性分析

针对载荷测试技术的局限性,提出一种以加速度响应为输入快速稳定求解工程结构动力学的分析方法.以试验测试加速度为输入激励,运用基础运动激励动力学特性分析方法,对某重型牵引车电瓶框总成模型进行仿真分析,获得模型在该激励下的强度分布和动力学响应,并与相应的实际路面试验测试结果进行对比,验证方法准确性.研究结果表明,本文提出的方法能准确有效地求解工程结构的动力学特性,对于企业缩短产品的研发、设计周期具有工程应用价值.     

改善汽车变速器壳体端面波纹度的优化路径分析

为解决某汽车变速器壳体端面在实际加工过程中存在的波纹度问题,通过采用加速度传感器与PCI采集卡在LabVIEW数据采集程序设计平台下进行现场数据采集,实现该变速器壳体端面的振动参数测量;随后借助有限元模态分析以及谐响应分析得出激励响应频谱图,进而指导优化改进装夹定位模式,来改变该汽车变速器壳体端面的加工振动特性,使其固有频率偏离加工激励频率以达到减小加工振动的目的;再次理论测试分析发现该汽车变速器壳体的一阶模态固有频率从212Hz提升到了226 Hz,有效避开了铣削加工的激励频率,同时在加工频率210 Hz处的变形量只有0. 131 mm,相对于原装夹定位模式(1. 13 mm)下降了一个数量级,说明在新定位模式下的加工振动情况有了较大幅度改善;最后通过现场加工诊断测试,结果表明重新装夹后振动信号强度明显减弱,加工表面无显著振纹。可见研究成果可以保证机加工环境下该汽车变速器壳体端面的表面质量与加工性能,为进一步研究该铣削结构系统的振动特性和后期振动故障诊断及动态特性提供依据。     

基于单振动台的桥梁非一致激励试验

为研究桥梁在非一致激励作用下的动力响应,设计并制作了一座缩尺比例为1/20的连续梁桥,对其进行非一致激励输入的地震模拟振动台试验.通过对单个小振动台设置延伸台面、改变台面输入激励等方式进行振动台设备改进,选取了适宜Ⅱ类场地的El-Centro波、Taft波等地震波,分析了不同地震烈度下桥梁的宏观破坏形式和主要部位的位移时程曲线.试验结果表明:随着输入地震烈度的增大,桥梁的损伤也随之增大;改进后振动台原台面、延伸台面的地震激励输入差异较明显.由此可知,采用改进后的振动台设备可进行大跨度桥梁结构的非一致地震激励振动台试验,得到桥梁结构在地震作用下的动力响应.     

钢管混凝土框架结构模拟地震振动台试验

按1:10缩比设计制作了一榀钢管混凝土柱-H钢梁框架结构模型,并进行了模拟地震振动台试验.测试了模型结构动力特性及在El-Centro波、天津波(N-S)和武汉人工波激励下的地震反应.根据模型加速度、位移和应变反应,按相似关系反推原型结构在各种地震波作用下的地震反应,得到原型结构顶层屋面最大位移和层间位移值,进而得到结构弹性总位移角值和层间位移角值.试验及分析结果表明:模型结构最大位移为3.84 mm、加速度放大系数为3.35;模型结构前3阶频率分别为9.51、10.91和17.75 Hz,对应原型结构前3阶周期分别为1.05、0.92、0.56 s,其整体平扭与平动周期比为0.53(Y向)和0.61(X向);原型结构在8.5度多遇地震时整体处于弹性状态,最大弹性总位移角值和层间位移角值分别为1/750和1/318,未超过现行规范限值要求.     

用于电缆局部放电检测的储能式交流激励型振荡波测试系统

针对电缆现场局部放电检测试验缺乏低噪声和便携测试系统的问题,提出了一种由电容器组储能供电的交流激励型电缆振荡波测试系统。该系统在传统调频式串联谐振电路的逆变电源输出端添加了两个双向高速固态开关,并使用电容器组为逆变电源供电,能够在被测电缆上产生试验所需的振荡波电压,具有免受开关噪声干扰的突出优点。此外,为避免使用发电机带来的脉冲干扰降低局部放电检测的灵敏度,该系统采用在测试阶段由电容器组对系统供电,在测试间隔期间由电源对电容器组充电的对策解决了系统对发电机的依赖问题。对该系统开展大容量电容测试以及10kV配电电缆应用测试,结果表明:该系统在电容器组供电条件下可将等效容值为1μF的电缆负载升压至峰值24kV,且局部放电检测噪声低于10mV;系统可满足10kV电力电缆现场离线局部放电检测试验的需求。     

重载交通下CTCP-CRCP复合路面振动试验研究

对由斜向交叉缓黏结预应力混凝土上面板(CTCP)、沥青砂应力吸收层、连续配筋混凝土下面板(CRCP)组成的"三明治"式复合路面结构在不同重载车辆冲击下的加速度反应进行试验研究.首先,利用埋设的加速度计,分别测试了在轴载为100、200、300kN的重载车辆冲击下CTCP和CRCP的加速度反应谱,并采用CTCP和CRCP加速度比值的统计均值作为沥青砂应力吸收层的应力吸收因数.然后,对上述3组加速度反应谱进行傅里叶变换,获得频率谱.试验结果表明:在上述3组重载车辆冲击作用下,CTCP加速度最大峰值分别为0.022、0.039、0.059m·s~(-2),CRCP加速度最大峰值分别为0.010、0.015、0.025m·s~(-2),沥青砂应力吸收层应力吸收因数分别为3.15、3.38、3.46.该结果表明"三明治"式复合路面结构中沥青砂应力吸收层能有效缓解重载车辆对路面的冲击,适合在重载交通中应用.     

某宽幅简支梁桥荷载试验研究

目的为全面了解某宽幅预应力混凝土简支空心板梁桥在荷载作用下的实际承载力,分析其实际工作状态,评定桥梁运营状况.方法基于静载试验,研究在偏载和中载等不利荷载工况下的主梁的应力和变形,通过动载试验的各项内容研究该桥的自振频率、不同行车速度下的变形响应以及跳车试验下的冲击作用,最后将实测结果与理论分析结果进行对比分析.结果桥梁在设计荷载下处于弹性工作阶段.卸载后归零情况正常,残余应变为5%~11%,没有裂缝产生.动力测试结果显示,其第一阶竖向自振频率为5.47 Hz、阻尼比为0.025、冲击系数为1.122~1.190,测试模态与理论模态吻合较好.结论该桥受力处于弹性工作状态,承载能力满足相关规范要求,可以按设计荷载投入使用.     

地下厂房洞室群动力反应时程分析

采用动力时程分析法,对杨房沟水电站地下厂房洞室群地震反应进行了三维非线性数值模拟,分析了洞周围岩的加速度、位移时程变化及应力分布特征.计算结果表明,在地震荷载作用下,洞室高边墙对加速度有一定放大效应;洞周围岩地震位移波形与输入地震波形一致,围岩各质点间的相对变形及围岩永久变形均较小;围岩应力分布较为合理,最大主应力及最小主应力幅值较小,地下洞室群在设计地震荷载作用下抗震稳定性较好.     

空间地震动作用下大跨度拱桥地震响应分析

基于空间非平稳地震动场模型,应用谐波合成法模拟生成了用于空间地震动输入的地震动加速度时程。在此地震动输入下,以重庆菜园坝大桥作为模型原型,采用时程分析方法详细研究了此种大跨度拱与刚构组合桥在一致输入、行波输入和多点输入下的地震响应特性。分析结果表明,地震动空间变化对主拱的轴力和拱桥跨中构件对称反应影响显著,使其大部分反应明显增大;而刚构的大部分内力都有减小。     

隧道穿越高烈度地震区断层带围岩地震响应分析

考虑地震荷载特征及隧道特点,运用多点同时激振的动力时程分析方法,采用结构面单元与实体单元组合模拟断层带的方法,研究了某穿越断层破碎带铁路隧道在未支护条件下的动力响应特性。分析了沿隧道横向、纵向和竖向激振地震动工况下与断层破碎带接触部位所产生的位移差、加速度放大倍率和屈服单元等。结果表明：结构面单元与实体单元组合合理模拟了断层破碎带的地震响应特性;地震运动引起断层破碎带接触部位产生明显的位移差,横向输入地震动时位移差值最大,达到51.8 mm,而沿纵向和竖向输入时,位移差值仅为横向输入的44.3%和23.1%;同一高程处断裂带的加速度放大倍率明显大于混合花岗岩;断裂带与混合花岗岩过渡段出现明显的剪切屈服区域,且横向、竖向输入地震动时尤其突出;断层破碎带对隧道在地震动作用下的响应规律影响显著,穿越断裂带隧道的断裂带部位与过渡段为抗震设计控制性区域,应深入加强抗震措施研究。     

基于振动台试验的桩基动力特性的研究

基于支盘桩-土-框架结构动力相互作用的振动台模型试验,采用大型有限元分析软件Marc对支盘桩和直杆桩体系的抗震性能进行了分析和研究。数值计算结果表明：在X单向和X、Z双向地震波激励下,框架结构顶层加速度时程曲线与试验曲线吻合较好。研究结果表明：在地震作用下,建筑物的摇摆使支盘桩承受交替变化的拉压荷载,支盘上部土体中的拉“应力泡”随着结构顶层侧移的增大而不断增大,说明上拔力主要是通过支盘传递的,支盘有效地耗散了部分地震能量,减小了上部结构的摆幅,有效的防止结构因过度倾斜而出现的整体倾覆;支盘桩的抗拔力由桩侧摩阻力和桩盘的端阻力组成,随着动荷载的增大端阻力所占的比重也增大,支盘成为传递荷载的主要途径。而直杆桩的抗拔力只靠桩侧摩阻力来提供,其抗拔力远小于支盘桩,且在X-Z双向地震波激励下表现的更为突出。研究结果为进一步揭示桩基抗拔和抗震机理提供了新的技术手段和依据,并在防灾减灾方面具有重要的理论和现实意义     

地震作用下沉管隧道节段接头剪力键的力学性能

基于有限元法结合黏弹性人工边界,将地震波输入转化为等效节点力,建立了基于波动理论的三维平面SV波入射方法.半空间算例证明了SV波入射方法及其数值实现的准确性,并在该地震波输入方法的基础上,考虑上覆海水对沉管隧道的静、动水压力,研究了港珠澳大桥沉管隧道节段接头剪力键的力学性能.研究结果表明:水平地震作用下也会产生竖向加速...     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。     

基于无限元和波场分离法的地震响应数值分析

用无限元模拟远场地基,有限元模拟近场区域,并在有限元和无限元接触处施加等效荷载以输入地震作用,从而求解半无限地基的地震响应.通过算例对边界和地震输入方式进行验证,研究剪切波作用下,重力和土与结构相互作用对场地地震响应的影响.结果表明:基于无限元和波场分离法的地震输入,能够有效仿真波动在半无限地基中的传播过程;重力对水平地震运动无影响;土与结构相互作用效应使短周期段加速度反应谱值降低,而长周期段加速度反应谱值增加;土与结构相互作用对岩石地基水平位移无影响,但使结构底部地基的最大主应力和最小主应力幅值增大.     

大跨门式钢管桁架结构多点输入地震响应分析

地震动空间效应导致结构不同支座处的地震激励不一致,大跨结构应进行多点输入地震响应分析.本文对一大跨门式钢管桁架结构进行多点输入时程分析计算,考察该类型结构分别受水平和竖向地震多点输入行波效应作用下的弹性响应特征.计算结果表明,多点输入地震动激发门式结构的水平对称振型和竖向反对称振型,是导致结构多点输入地震响应与一致输入产生差别的重要原因;地震波波速对结果影响较大,为保证结果的可靠性,应取有效范围内的多个视波速进行计算;上部结构和下部结构相比,刚度小的部位结构响应受多点输入影响大;水平多点输入桁架梁中部构件、竖向多点输入桁架梁端部构件内力变化极大.     

地铁车站长距离密贴下穿既有隧道结构的地震响应

为研究长距离密贴下穿地下空间结构的地震响应特征,以某新建地铁车站结构长距离密贴下穿既有隧道结构为对象,基于FLAC3D有限差分软件,建立三维数值计算模型。在输入日本阪神(Kobe)地震波的条件下,分析上部既有隧道结构在有无下穿地铁车站结构时的地震响应。计算结果表明:输入水平方向的地震波,有无地铁车站结构的隧道结构的位移-时程与加速度-时程曲线规律大致相同,均随深度的增加而减小,且变化趋势相似于施加的地震波。隧道顶板与底板的加速度反应时程曲线与基岩输入地震波的形态基本相近,隧道结构顶板的水平加速度峰值大于底板的水平加速度峰值。与单一隧道结构的位移-时程和加速度-时程曲线相比,密贴地铁车站结构对隧道结构的动力响应有减弱效果。下穿地铁车站对上部隧道结构的动力加速度响应有不同程度的减弱效应,且越靠近车站结构减弱幅度越大,下部车站结构的减震耗能现象存在于某一局部范围内。