水下爆炸冲击波与气泡脉动联合作用下悬浮隧道位移分析

为了研究悬浮隧道在水下爆炸冲击波和气泡脉动联合作用下的位移响应,将悬浮隧道简化为可活动弹性支座有阻尼锚索连续弹性支撑梁,基于Hamilton原理建立运动微分方程,通过Galerkin法和Runge-Kutta法,运用Mathematica编程对其进行求解;对所建立的冲击波与气泡脉动联合荷载模型和悬浮隧道模型进行了验证,...     

参数激励作用下水下悬浮隧道锚索的稳定性研究

为研究水下悬浮隧道锚索在索端参数激励作用下振动的稳定性,建立锚索的参数振动数学方程并用伽辽金法对其进行简化后,采用Lyapunov指数法判断锚索振动的稳定性,分析锚索索端激励幅值、频率和系统阻尼比对锚索振动稳定性的影响.计算结果表明:随着索端激励幅值的增加,不稳定区域逐渐增大,当索端激励频率为锚索固有频率2倍左右时,锚索最易发生失稳,锚索振动系统阻尼比越大,锚索越易趋于稳定状态.     

自主水下航行器事件触发自适应神经渐近深度跟踪控制

针对自主水下航行器(AUVs)在未知模型动力学和环境干扰作用下的高精度深度跟踪控制问题,设计一种事件触发自适应神经渐近跟踪控制器。采用径向基神经网络(RBF NNs)逼近模型中的非线性不确定项,将积分有界函数融入控制律和自适应律中,以实现跟踪误差的渐近收敛;采用最小学习参数(MLPs)技术压缩神经网络权重,构造单参数自适应律;在控制器至执行器通道上应用事件触发机制,构造变量式事件触发条件,避免“Zeno”现象;应用径向基函数的不等式关系,解决“代数环”问题;采用Laypunov直接法和Barbalat引理对闭环系统的稳定性进行分析,证明跟踪误差的渐近收敛。仿真试验验证本文控制策略可实现高精度深度跟踪。     

悬浮隧道管体运动对锚索涡激振动的影响规律

根据锚索式悬浮隧道的运动特性,假设锚索是两端铰接的非线性梁模型,并将管体运动简化为两自由度的质点运动,将其视作一种参数激励。考虑锚索长期处于海流环境下,其顺流向涡激力和管体横荡运动方向一致,锚索的运动响应可能会产生明显变化。建立锚索的非线性顺流向涡激振动方程,并通过Galerkin方法和Runge-Kutta方法对该方程进行求解,选取典型悬浮隧道的结构进行数值分析,结果表明：在锚索前三阶模态中,相比于一阶模态幅值,二阶和三阶模态幅值是一个很小的量,可以忽略不计;参数激励可以使锚索更快进入稳定状态,且对振动幅值的增加有显著影响;参数激励对顺流向涡激振动的影响程度与锚索顶端的端部激励幅值和频率有关。     

外海深埋沉管隧道基槽水下边坡设计与稳定性分析

以港珠澳沉管隧道为背景,针对其基槽边坡开挖深度大,地层地质条件复杂,受波浪、沉船等因素影响的特点,论述了基槽开挖设计的原则和方法,对边坡稳定性进行探讨,并通过试挖槽试验进行验证.结果表明,深埋沉管隧道基槽边坡最不利滑动面多位于上部地质条件较差土层,边坡根据地层分级设置是合理的,同时外海沉管隧道基槽应考虑波浪、地震、沉船等荷载作用.     

基于弹塑性理论的软岩隧道最大变形量预测方法研究

软岩隧道支护时机选择和安全评价过程中,隧道边缘最大变形量是一个重要的参数。为了准确预测隧道边缘最大变形量,基于松动圈剪切滑移理论,利用Hoek-Brown准则推导得到最小支护应力,将其带入到隧道边缘位移公式中,得到圆形隧道边缘最大变形量的理论解。利用现有研究成果对所提出的计算方法进行验证,并探究远场应力、岩体力学参数对最大变形量的影响规律,分别利用现有数值模拟方法和所提算法对2条隧道最大变形量进行计算。结果表明：所提算法的误差均小于5%,证明了所提估算方法的合理性与准确性。最大变形量与远场应力呈现正相关,与单轴抗压强度、参数m_i呈现负相关。随着地质强度指标(GSI)的增加,敏感性均呈现减弱的趋势,当GSI较大时(超过40时),敏感性可近似忽略。最大变形量与弹性模量、泊松比呈负相关,随着地质强度指标GSI的增大,敏感性并未产生显著的改变。     

水下机器人-机械手系统末端执行器固定时间轨迹跟踪控制

针对四自由度水下机器人搭载二自由度机械臂的水下机器人-机械手系统,设计一种基于固定时间扰动观测器的积分滑模控制方法.利用固定时间特性,设计固定时间扰动观测器实现对未建模动态与外部扰动的观测,并设计了一种基于积分滑模的固定时间轨迹跟踪控制策略.仿真研究表明,设计的控制方法可在固定时间内使水下机器人-机械手系统末端执行器精...     

地铁隧道土体参数敏感性分析与正交反演

以郑州地铁工程为依托,现场监测数据为依据,采用敏感分析和数值模拟相结合的研究方法进行地铁盾构隧道土体力学参数的反演分析.利用MATLAB神经网络工具箱计算平台,计算分析土体变形量与其对应的力学参数之间的非线性关系,构建BP神经网络的训练结构;以地表竖向监测位移为输入样本值,对土体力学参数进行位移反分析.研究结果表明:影响地表变形的主要土体力学参数敏感度依次为内摩擦角(φ)、弹性模量(E)、内聚力(C)、泊松比(μ).应用FLAC3D软件模拟分析地铁区间隧道盾构施工过程的力学特征,并将其成果作为反演分析的样本数集;杂填土层弹性模量E1为7.60 MPa,内摩擦角φ1为22.5°;粉土层弹性模量E2为19.68 MPa,内摩擦角φ2为27.7°;粉质黏土层弹性模量E3为12.98 MPa,内摩擦角φ3为19.5°.现场应用证明了该方法的有效合理性.     

四轮独立减振车辆分层建模与控制

考虑到路面垂向不平度和由轮胎效应所产生的侧向激励,选取14个自由度传统整车模型为背景,通过对簧载质量空间受力分析,研究整车垂向、侧向、俯仰角、侧倾角和横摆角等5种运动及其与垂向、侧向各4个1/4车辆系统间的动力耦合定量关系,形成由各个相对独立的1/4车辆集合而成的分层并行模型,提出四轮独立减振车辆概念。以上述推导的耦合关系作为上层,各个1/4车辆为底层控制单元,借助Matlab中成熟的鲁棒控制策略进行验证。结果表明：由于实现了4个1/4车辆振动控制量的并行解算,加快了系统响应,改善了车辆乘坐舒适性和行驶平稳性,为四轮独立减振车辆今后应用于汽车领域奠定理论基础。     

浅谈公路隧道采用爆破控制超欠挖技术

该文以控制隧道超欠挖为研究对象,着眼于公路隧道工程项目建设实际情况,基于对爆破控制技术的合理研究,首先针对该文所选取公路隧道工程项目的基本情况(主要包括地形地貌特征、地质构造特征以及隧道开挖施工方式)进行了简要分析,进而研究了在公路隧道采用爆破方式控制起欠挖指标过程中的基本设计思路,在此基础之上从爆破参数的选取以及钻孔精度控制两个方面入手,总结了爆破作业中需要重点关注的几点问题,旨在于为工程项目实践作业中采取爆破方式控制超欠挖问题提供一定的技术性支持与实践保障.     

悬浮隧道锚索多阶涡激非线性振动

为研究悬浮隧道锚索高阶涡激非线性振动,建立了悬浮隧道锚索在涡街和参数激励作用下振动的数学方程,并用多阶伽辽金法对其进行了化简,运用四阶龙格-库塔法进行了数值求解.通过一系列数值算例对流作用下悬浮隧道锚索的多阶涡激振动响应进行了分析.结果表明:涡街单独作用时,第一阶谐振响应最大,二、三阶谐振响应逐渐减小;产生涡激谐振的模态响应最大,其他阶的模态响应很小.参数激励单独作用时,一阶参数振动的响应最大,二、三阶参数振动的响应逐渐减小;产生参数振动的模态响应最大,其他阶的模态响应很小;锚索的高阶涡激非线性振动不可忽视.锚索产生参数振动时,是否产生涡激谐振对模态响应的影响不大,涡激振动仅为参数振动提供恒定扰动的作用.     

水中悬浮隧道在波浪荷载作用下的动力响应

文章针对水中悬浮隧道在波浪荷载作用下的动力响应问题,运用Airy线性波浪理论计算由波浪引起流体速度势,在此基础上求得作用在悬浮隧道上的作用力.由于全球范围内还没有建成一座水中悬浮隧道,计算实例参考国外拟建悬浮隧道设计参数,计算并分析了入射波高和浮重比对悬浮隧道横荡位移和垂荡位移的影响.     

水中悬浮隧道锚索横向动力特性分析

考虑流体-结构偶联效应和悬浮隧道锚索的几何非线性特点,建立了悬浮隧道锚索非线性振动方程,并通过ANSYS有限元软件的二次编程,在时域内实现了方程求解,分析了悬浮隧道锚索在非线性横向升力作用下的动力特性。计算结果表明：锚索的轴力和锚索中部的最大位移都随锚索的预张力增加而显著下降;在非涡激振动的情况下,随均匀流速度的增加,锚索中部的最大位移有所增加,但是在涡激共振的情况下,锚索中部位移有跳跃性增加;随着锚索长度的增加,锚索中部的最大位移变小,轴力随之增加;锚索的倾斜角度对锚索的轴力和位移的影响基本一致,随角度的增加,轴力和位移均先减小,后增加。     

悬浮隧道锚索黏弹性阻尼器的最优阻尼系数

以锚索和黏弹性阻尼器组成的系统为研究对象,建立锚索-黏弹性阻尼器的振动方程;通过伽辽金法得到系统的振动常微分方程,然后进行复特征值分析,得到锚索可能达到的最优阻尼比以及相应的最优阻尼器系数,分析锚索的倾角和垂度对锚索最优阻尼比的影响。研究结果表明：锚索各阶模态达到最优阻尼比时对应的最优阻尼器系数不同;模态阶数越高,对应的最优阻尼器系数越小;锚索垂度的存在,使得锚索的面内一阶模态最优阻尼比比其他模态小;锚索倾角、垂度的变化仅影响锚索的面内一阶模态最优阻尼比,对其他模态最优阻尼比无影响。     

橡胶垫浮置板轨道变形控制及减振分析

在进行轨道结构减振效果的优化设计时,需要考虑结构的变形限值条件.以橡胶垫浮置板轨道为研究对象,采用模态分析和谐响应分析,对轨道系统的振动特性进行了研究.考虑钢轨的变形限值,提出了减振性能最优的板下胶垫刚度.利用建立的地铁车辆-橡胶垫浮置板轨道-基础空间耦合系统动力分析模型,计算了该胶垫刚度下的轨道、基础动力响应,对其减振效果进行了评估.研究表明:橡胶垫浮置板轨道具有较好的减振性能.按照钢轨变形限值4mm控制,轨道固有频率为18.7Hz.在1~80Hz频率范围内,浮置板轨道的综合减振效果为10.4dB.研究成果可用于实际工程,为类似减振轨道结构的选型和优化设计提供一定的借鉴.     

基于风洞试验的大跨航站楼屋盖风振响应分析

大跨屋盖结构对风荷载十分敏感,但尚无统一的规范计算方法。因此,对某机场航站楼进行了刚性模型测压风洞试验,得到大跨航站楼屋盖表面的平均、脉动风压系数。对其分布特性进行了研究,并讨论了周边建筑对结构表面风压分布的影响。对屋盖进行了风振响应时程分析,得到了脉动风荷载作用下此类大跨度屋盖在各个风向角的响应规律。结果表明,屋盖各区域的最不利风向角是各自的迎风角度;上游周边建筑对屋盖有遮挡效应,会减小屋盖表面的平均风压;屋盖开洞周边的风振响应较大;为该类结构抗风设计提供了参考。     

地铁浮置板轨道垂向振动半主动控制与仿真

采用阻尼可调〖JP2〗减振器件对降低地铁浮置板轨道振动具有重要作用,在用磁流变减振器替换浮置板轨道被动钢弹簧器件的基础上,建立了地铁轨道垂向振动力学模型,以抑制浮置板垂向振动来降低列车激振能量向地基的传递为目标,设计了兼顾浮置板振动速度和加速度的磁流变减振模糊控制、仅通过抑制浮置板振动速度来减振的天棚控制,分别对磁流变减振器阻尼值进行半主动控制。搭建了地铁浮置板轨道垂向振动半主动隔离仿真平台并进行了不同减振方式的仿真实验。结果表明,地铁浮置板轨道采用可控阻尼的磁流变减振器时,其低频减振效率较被动钢弹簧器件提高了18%~28%,具有明显的优势,且基于磁流变减振器的地铁轨道振动模糊控制优于天棚控制效果。     

铁路立体交叉隧道施工爆破震动响应研究

文章通过建立不同交叉角度、净距和围岩条件的试验工况,对交叉段新建隧道施工爆破地震波引起的既有隧道衬砌的峰值速度进行分析,探讨了不同因素作用下立体交叉隧道施工爆破的动力响应。研究结果表明:处于既有隧道迎爆侧拱底和墙脚之间区域影响最为显著;除净距是上下交叉隧道最显著的影响因素外,随着交叉角度的增加,拱底速度峰值呈增大趋势,并且增长率逐渐加快;岩体越坚硬完整,爆破振动波传播衰减越慢,爆破地震波在传到既有隧道之前,出现峰值回升。     

板梁耦合振动响应仿真分析

板梁耦合结构是典型的中频振动结构。针对现有的确定性数值分析方法在中频预测的不足,基于波函数法(WBM)理论提出了预测板梁耦合结构的振动响应方法。在Kirchhoff薄板与Euler-Bernoulli梁振动响应基础上,以振动位移与转角为耦合量,运用加权余量法推导了板梁耦合结构的系统矩阵,建立了板梁耦合结构的波函数法模型。以四边固支的矩形板与细长梁耦合结构为例进行了验证,其100Hz时的振动响应位移云图与50~500Hz频响结果表明,相较于有限元(FEM)模型,基于波函数法的板梁耦合结构振动响应模型能有效预测更高频率的振动响应,且该模型有着更高的收敛性,在相同计算精度下,计算成本(模型自由度与计算时间)降低明显。