大跨度斜拉桥施工期斜拉索减振技术研究及应用

针对大跨度斜拉桥施工期间斜拉索减振的特定要求,研发一种由钢丝绳与剪切型高阻尼橡胶阻尼装置串联组成的斜拉索临时阻尼器。首先基于Kelvin模型理论推导了斜拉索-临时阻尼器的振动方程,利用复模态分解得到斜拉索的对数衰减率;然后通过高阻尼橡胶阻尼装置的性能试验、斜拉索-临时阻尼器振动系统的数值模拟以及实桥测试,开展临时阻尼器减振性能研究。结果表明:橡胶阻尼装置的储能刚度和附加阻尼系数随减振橡胶剪切面积的增加而增大;实桥试验索减振效果较好,设计的临时阻尼器可以有效抑制施工期间斜拉索的振动,且安装拆卸方便;在平潭海峡公铁大桥的应用过程中,斜拉索-临时阻尼器系统的对数衰减率达到3%以上,减振效果良好;该阻尼器作为大跨度斜拉桥施工期斜拉索临时减振装置,具有良好的推广和使用价值。     

汽车内饰件振动异响探测方法研究

振动异响是汽车内饰件开发过程中一个重要课题。通过对某车型副仪表板进行模态数值分析、模态物理试验、台架子系统振动异响试验、整车振动异响路试,总结出汽车内饰件开发过程中振动异响的探测方法:模态分析初步判断结构弱点(数值模拟和模态试验);零部件和子系统振动异响试验找出异响源;整车振动异响验证。从早期预防、中期试验到后期验证,每一环节都要做到才能真正解决异响问题。     

斜拉索刚性杠杆质量减振装置研究

斜拉索易在外荷载作用下发生大幅振动,影响桥梁运营状态及使用寿命.为有效抑制斜拉索振动,采用杠杆放大原理.综合粘弹性减振,研制出一种新型的斜拉索减振装置-刚性杠杆质量减振器.通过研究其构造和减振原理,建立拉索一减振器数值理论模型,对减振效果进行数值计算及实桥试验.理论结果及实桥试验表明,该装置具有较高的减振效果,适用于大...     

索-梁组合结构面内非线性振动试验研究

针对索-梁组合结构中拉索的大幅振动问题,基于索-梁组合结构基本理论,建立索-梁组合结构的试验模型。通过调整拉索的索力改变索与梁的频率关系和步进式扫描方法,对拉索的主参数共振,索与梁的1∶1和1∶2内共振等非线性振动进行了试验研究,得到了激励频率-响应幅值曲线。试验结果表明:索在亚谐波参数共振的同时与梁发生内共振,其大幅振动处于非常危险状态,比一般情况下的亚谐波共振更应引起重视。     

超大跨径斜拉桥辅助索对索网自振特性的影响

辅助索减小了单根斜拉索的自由长度,将相对独立的各单根拉索连接形成索网,是抑制超大跨径斜拉桥拉索振动的有效措施之一。以某试设计主跨1300122斜拉桥为例,首先简要介绍了目前常用的辅助索形式以及建立由斜拉索和辅助索构成的2维平面索网有限元模型,然后研究了辅助索的形式、与主桥的连接形式、安装道数、安装位置、弹性刚度以及初始张力对索网自振频率的影响,进一步讨论了与主桥不同连接形式的辅助索在冲击荷载作用下的内力变化。研究结果表明,各种形式的辅助索均能有效地提高索网的自振频率,可以通过调整辅助索的安装道数、弹性刚度以及安装位置等设计参数来优化索网的自振特性,辅助索与主桥连接可以避免辅助索承受过大的冲击荷载。     

斜向预应力混凝土铺面振动特性

预应力影响下斜向预应力混凝土铺面的振动特性，并揭示预应力水平与振动特性的关系，首先开展足尺模型试验，通过分级张拉模拟不同预应力水平，并利用加速度计采集足尺模型振动数据，依托快速傅里叶变换捕获各预应力水平对应的振动特性，从而揭示预应力对斜向预应力混凝土铺面振动特性的影响。其次，利用ABAQUS软件建立斜向预应力混凝土铺面数值模型，通过等效荷载法模拟预应力作用，采集不同预应力水平下数值模型的加速度响应，并通过数值模拟拓展试验工况，开展参数（模量、密度、摩擦因数等）敏感性分析，进一步研究斜向预应力铺面振动特性及其变化规律。研究结果表明：预应力对振动主频影响较小，以主频为指标的传统方法在斜向预应力混凝土铺面振动分析中具有局限性，难以体现预应力影响下振动频谱的整体变化；预应力水平会显著影响50~150 Hz频段的振动频谱分布，随着预应力增大，50~150 Hz频段频谱曲线向高频呈现明显偏移，该频段权重频率变化量与预应力变化幅度具有显著的相关性；该规律在不同材料、摩擦因数等参数组合下具有一定普适性，进一步佐证预应力水平对权重频率具有显著影响，因此，建议采用权重频率作为指标以观测频谱分布的变化，从而分析预应力对斜向预应力混凝土铺面振动特性的影响。     

考虑路面不平整度因素的车路耦合系统非线性数值模型

利用有限元方法以车路耦合系统作为研究对象,开展路面不平整度影响下的车路耦合非线性数值模拟研究,建立了考虑路面不平整度因素的车路耦合非线性数值模型,包括车辆系统、道路系统、车辆与道路的接触3大部分,并模拟车辆行驶和轮胎的跳起等。在非线性模型计算过程中,设定车辆模型在道路表面以某一设定速度匀速运动,并利用道路不平整度频谱进行Fourier逆变换得到时域模拟的路面不平整度数值,以研究路面不平整度激励下车路耦合振动。研究所得主要结论:(1)在随机性路面不平整度影响下,通过对车路耦合非线性动力模型的计算结果数值以及动力模型所反映振动趋势的验证,得出该模型能较好地反映车路耦合作为一个大系统的振动情况,计算结果可信,具有较高的工程应用价值。(2)路面不平整度越差路面产生的振动位移也越大,算例显示同样条件下C级路面下的最大位移量是A级路面的1.31倍,但路面振动频率受不平整度的影响不明显。     

基于视频亚像素模板匹配算法的索力试验

针对索结构的索力测试，基于室内试验对比了计算机视觉方法和传统加速度传感器方法，探讨了计算机视觉方法的适用性。研究采用伺服静载锚固试验机张拉单根斜拉索钢绞线，简化模拟索张拉受力状态，通过相机摄影的非接触测量方法测量拉索动态响应，结合亚像素模板匹配算法识别拉索动态变形、基频和索力，并与传统的加速度传感器测试结果进行对比。研究结果表明，计算机视觉方法识别的拉索振动频谱峰值明显，基频识别结果与加速度传感器测试结果基本一致，索力识别结果与实测值相比最大误差不超过6%，具备开展实际结构索力测试的能力。     

盾构隧道钢纤维混凝土管片顶推施工过程中的力学特性研究

文中依托深圳市轨道交通7号线工程应用与理论研究成果开展了钢纤维混凝土管片的专题研究,通过研究钢纤维混凝土管片在顶推施工过程中的力学特性,提出试验工点使用无筋混凝土管片的优化方案,并通过midas GTS NX数值模拟软件进行模拟并与顶推试验数据进行对比,验证了现场测试方案合理性。     

桥梁索杆检测技术研究与应用

介绍了桥梁索杆爬索机器人检测技术、磁致伸缩导波检测技术及振动法索力测试的原理及其优势。通过室内试验和实桥导波检测,充分验证了索杆导波检测技术的先进性和可靠性,试验缺陷定位误差小于3%;开展了索力振动测试法温度影响研究,当温度变化在-20℃~20℃之间时,温度对频率测试的影响系数为0.999 9~1.000 1,由此可知温度对振动法测试索力的频率影响可以忽略不计。     

浅埋隧道爆破施工中邻近框架结构的振动响应分析

为研究隧道爆破作用下邻近框架结构的振动响应机制，以某5层框架结构住宅楼为例，借助ANSYS/LS-DYNA建立基于隧道爆破-围岩-框架结构的三维耦合数值计算模型，分析隧道爆破施工中邻近框架结构的振动响应。研究结果表明： 数值模拟清晰地展示了隧道爆破作用下围岩和框架结构应力场、位移场的变化情况，给出了爆破振动波从围岩至框架结构的传播过程。通过对比实测测点与数值模拟中对应测点的振动速度时程曲线和频率分布，验证了数值模拟方法的可靠性。在隧道爆破作用下，邻近框架结构梁、柱以及外墙等构件的振动响应并不一致，随结构高度呈现出不同的变化规律。此外，应力集中现象主要发生在建筑物底层外墙、外墙与柱结合处、外墙与梁结合处以及外墙与楼板结合处等非承重部位，表明这些部位更易在隧道爆破过程中发生损伤开裂。     

辅助索制振效果的有限元分析

建立了分析在斜拉桥中采用辅助索制振效果的有限元程序，以某大跨度斜拉桥模型为例，对辅助索的水平及弧形两种布置方案，考察了辅助索的阻尼、张力等因素对面外，面内制振效果的影响。分析表明，面外振动不易得到控制；对面内振动，增加辅助索的阻尼可提高制振效果，而辅助索的内力对制振效果影响不大；采用辅助索后，主索的张力变化不大。对比表明，弧形布置方案估于水平布置方案。本文的结论与现有的观测及实验结果相一致。利用所     

跨铁路桥施工受火车振动影响的研究

以跨铁路线连续刚构桥施工过程中受火车行驶振动影响的实际工程为背景，通过现场测试、模型和试块的模拟振动试验、加载破坏试验、现场减振隔振试验及施工工艺研究等一系列工作，深入研究了现浇混凝土受火车行驶振动的影响，取得了一些具有工程参考价值的研究成果。     

地铁隧道掘进爆破振动效应研究

在目前的隧道掘进过程中,多采用的是爆破开挖法。以武汉地铁二号线工程为背景,采用现场爆破振动监测与数值模拟相结合的方法,对隧道掘进爆破过程中产生的地表振动效应进行研究。结果表明:数值计算所获得的地表振速峰值与现场监测结果吻合较好,其变化规律和特征与实测结果基本一致,证明采用数值模拟方法研究隧道掘进爆破产生的振动效应是可行的。成形隧道对地表振动速度存在不同程度的放大作用,在后续的施工中应该注意控制爆破振动速度,保护成形隧洞上方建筑物的安全。     

焊接式索夹疲劳寿命分析方法及评价

针对焊接式索夹在新田长江大桥中应用的实际情况,通过数值计算分析焊接式索夹的疲劳性能并对焊接式索夹的疲劳寿命做出评价。首先建立新田长江大桥的有限元模型,分析该桥在恒载和疲劳荷载下的静力特性。然后分析焊接式索夹的几何构造并建立焊接式索夹的数值模型,利用子模型技术分析该索夹在不同荷载下的力学特性。最后,根据相关规范比较适用于新田长江大桥焊接式索夹焊缝的疲劳试验数据,通过经验公式与FE-SAFE计算出焊接式索夹焊缝的疲劳寿命。研究结果表明：数值计算和经验公式计算结果较为接近,该索夹的对数疲劳寿命约为10。新田长江大桥焊接式索夹在设计使用年限内不会发生疲劳破坏。     

斜拉索锚固区损伤的高阶纵向导波检测研究

为了实现斜拉索锚固区损伤的有效检测,采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,对高阶纵向超声导波无损检测技术进行研究。基于自由钢丝纵向导波传播的特征方程,编程计算其相速度和群速度的频散曲线,选取了其L(0,6)高阶纵向导波模态用于斜拉索损伤的检测;并利用ABAQUS有限元轴对称模型模拟了高阶纵向导波在有、无缺陷自由钢丝中的传播,分析了不同缺陷大小对其回波反射系数的影响;最后,对自由钢丝和样品斜拉索进行了试验检测验证。结果表明,试验结果与有限元模拟结果相吻合,说明高阶纵向导波可以检测斜拉索锚固区的人工缺陷。     

温拌橡胶沥青混合料双面剪切疲劳试验研究

通过采用Abaqus有限元软件,建立力学分析模型,模拟沥青混合料小梁试件在双面剪切破坏过程中的受力状态。通过对沥青混合料小梁试件数值模拟,分析沥青混合料小梁试件在双面剪切受力状态下其内部的应力应变分布规律。并根据模型选择应力加载方式控制试验参数,采用自制双面剪切试验夹具,利用应力控制的方式进行双面剪切试验,研究沥青混合料的疲劳性能。通过双面剪切疲劳性能试验得到温拌橡胶沥青、橡胶沥青和SBS改性沥青的疲劳性能,分析温拌剂和橡胶粉对沥青混合料疲劳寿命的影响。     

基于斜拉索张力测定的斜拉桥健康诊断

应用试验校正的高精度三维有限元模型,对斜拉桥主梁结构损伤位置识别的斜拉索张力指标进行了研究。模拟12种可能的损伤情况,研究了基于斜拉索局部模态基频构造索张力指标的方法,索张力指标对各损伤情况下损伤位置的识别效果和对损伤程度的敏感性。结果表明,用斜拉索局部模态基频所构造的张力指标对不同的损伤程度呈现较好的稳定性和灵敏性,对模拟的12种损伤情况的正确识别率可达75%。该方法的突出优点是只需测量斜拉索局部振动模态的基频,就能获得较好的损伤识别效果,比其他面向损伤检测的测量容易得多。该方法可十分方便地推广应用于悬索桥加劲梁结构的损伤定位,具有较高的实用价值。     

斜拉桥斜拉索二维涡激振动的数值模拟研究

采用基于RANS方法的SST湍流模型对斜拉桥斜拉索二维（2D）模型涡致振动进行了数值模拟。2D模型建立和网格划分通过专业前处理软件ICEM—CFD来实现。保持2D模型的频率不变,通过改变风速的方法来研究2D模型涡致振动的特性。研究了2D模型涡致振动的幅值,阻力系数以及锁定区域随约减阻尼变化的规律。研究结果表明斜拉索2D模型发生涡致振动时其幅值随着约减阻尼减小而增大,直至稳定到一个常数,同时通过比较发现数值模拟得到的2D模型幅值与试验结果比较接近;锁定区域随约减风速减小而增大;同样2D模型的平均阻力系数在锁定区域随着约减风速减小而增大。     

基于OpenFOAM的矩形断面涡激振动数值模拟

针对结构涡激振动数值模拟问题,以开源流体动力学计算软件OpenFOAM 3.0为平台建立结构涡激振动数值模拟方法,即将结构涡激振动问题简化为单自由度振子模型,采用Newmark-β法进行结构振动方程求解,应用OpenFOAM动网格求解器进行动网格计算与更新。以宽高比为5的矩形断面为例,首先采用3种不同的雷诺平均(RANS)湍流模型(即SST k-ω,k-ε和k-ω模型)进行风攻角为a=0°,2°,4°,6°时静止绕流计算,以检验不同湍流模型的计算精度;然后对矩形断面在0°风攻角下竖向涡振响应进行了数值模拟,并与已有文献和试验结果进行比较。研究表明:3种湍流模型的计算结果总体较为接近,且与试验结果较为吻合,其中SST k-ω湍流模型的计算结果与试验结果吻合相对最好;对于升力系数和升力矩系数,3种湍流模型的计算结果都与试验结果存在一定的差异;总体而言采用OpenFOAM的SST k-ω湍流模型所得静止矩形断面绕流计算结果与试验结果吻合较好。矩形断面涡激振动响应数值模拟结果与试验结果相比锁定风速区间有一定前移,且最大涡振振幅较试验结果略偏大。