重庆某高层建筑脉动风荷载模拟

结合重庆某高层建筑,将建筑等效成二维离散模型,采用Davenport风速谱模拟作用在建筑物上的风荷载。分别采用星谷胜和Shinozuka对于风荷载模拟的理论,模拟出脉动风荷载时程曲线,并对两种理论模拟结果进行比较。     

高速列车随车移动点的脉动风速模拟

以修正Karman风速谱为目标谱, 基于最小信息准则确定线性滤波法自回归模型的阶数, 采用线性滤波法和谐波叠加法模拟了高速列车随车移动点的脉动风速时间历程, 并验证了模拟结果的可靠性, 对比了2种方法模拟脉动风速均值、方差、幅频、相频等特征变量以及风速分布规律的差异, 并分析了2种方法的计算效率。分析结果表明: 采用2种方法得到的脉动风速功率谱密度均围绕目标谱波动; 脉动风速均值约为0, 由于随机数的使用, 使得脉动风速峰值在个别时间点存在差异, 且在低频区域得到的仿真谱差异可能超过50%;不同风向角下计算所得脉动风速均值的差异小于2%, 且脉动风速的分布规律几乎一致; 当列车运行速度为80m·s-1, 且距地面高度10m处平均风速为25m·s-1时, 2种方法得到的脉动风速峰值均值间的差异小于1%, 表明2种方法均适用于模拟高速列车随车移动点的脉动风速; 2种方法所得脉动风速幅值均随脉动风速频率的增大而减小, 相位在-π~π内波动, 脉动风速分布在-3~3m·s-1内的差异仅为0.48%;采用2种方法所得脉动风速点数满足高斯分布, 且高斯分布拟合系数最大差异为3.15%;采用线性滤波法模拟所得脉动风速波动比谐波叠加法大7.89%, 其稳定性劣于谐波叠加法; 采用线性滤波法的计算时间约为谐波叠加法的1/9, 其计算效率远高于谐波叠加法。      

基于AR模型模拟的转体桥梁脉动风数时程

桥梁转体施工中容易受到环境风的影响,脉动风荷载是施工控制的关键。基于AR(P)线性滤波法,结合环境风的空间相关性,依据转体结构特征确定分析参数,利用Davenport脉动风谱,在matlab软件中实现对某转体桥梁脉动风速数值模拟,最终得到脉动风速时程曲线和功率谱曲线。不仅可以为转体桥梁风致振动分析提供数据参考,还能为今后转体桥梁抗风设计与应用研究提供借鉴。     

大跨度钢桁梁斜拉桥拉索抖振疲劳损伤分析

以南广铁路郁江钢桁梁斜拉桥为例,基于有限元软件ANSYS,提出一种考虑拉索的几何非线性的抖振疲劳分析方法。该方法首先采用谐波合成法模拟大桥的脉动风场;然后计算大桥典型拉索的抖振时程响应;再根据钢丝的S-N曲线及Miner准则估算了斜拉索的疲劳损伤。研究表明:斜拉索的抖振疲劳损伤非常小,风速较风偏角对拉索的应力及疲劳损伤影响大。     

赫章特大桥动力特性及风致抖振响应分析

赫章特大桥是一座超高墩的混凝土连续刚构桥,最高墩达到197m,为研究该桥的抗风能力,采用ANSYS10.0建立最大悬臂施工阶段和成桥阶段的有限元模型,并研究动力特性,采用修正傅里叶谱法生成脉动风速时程,基于准定常理论,计算作用在模型上的抖振力时程,由时程分析法分别计算最大悬臂阶段和成桥阶段抖振时域响应。     

基于AR模型的接触网脉动风场与风振响应

基于AR模型和接触网结构特性,建立了具有时间和空间相关的接触网脉动风场,由模拟的风速时程获得作用于接触网的风荷载;建立接触网三维有限元模型,研究了其模态、静态风偏和风振响应,并对位移响应进行了频谱分析.分析结果表明:垂向风速相对顺风向风速较小,采用Davenport风速谱可建立接触网脉动风场;接触网在30 m·S-1的横向平均风和自然风作用时,接触线跨中节点横向位移的最大值分别为109.11 mm和312.49 mm,平均风荷载下计算得到的接触线横向位移减小了186.40％;接触网在横向自然风作用时,接触线横向和垂向振动位移同时产生,接触网第1阶垂向和横向振动频率分别为0.973 Hz和1.384 Hz,在这2阶频率处产生了接触网结构与风荷载的峰值共振;接触网在30 m·S-1的自然风作用时,由风荷载引起的应力分别占接触线和承力索总应力的10.77％和27.40％,因此,需采用脉动风荷载进行接触网的风偏和强度设计.     

桅杆结构脉动风速模拟与风荷载计算

介绍了风的基本特性、风速模拟的谐波叠加法原理,引入快速傅里叶FFT改进的谐波叠加法.采用改进后的谐波叠加法模拟桅杆结构沿杆身高度不同位置处的多维风速时程,根据风速、风压间的关系将其转化为结构分析所需的风荷载时程.并与相同条件下谐波叠加法模拟风速时程的过程进行了对比,结果表明两种方法的模拟功率谱与目标功率谱均比较吻合,但改进后的谐波叠加法运算效率明显高于谐波叠加法.     

山区桥梁三维空间脉动风场模拟

依据脉动风的特性,对三维空间脉动风场进行了合理简化.基于谐波合成法(WAWS),考虑空间相关性并运用FFT技术,采用MATLAB编制了脉动风场数值模拟程序.以某一高墩刚构桥为例,模拟了其脉动风速,并对模拟结果进行了检验,结果表明模拟值与目标值之间拟合较好,验证了这种方法对山区桥梁三维空间脉动风场模拟的适用性.     

加入粘弹性阻尼器的高楼桅杆风振响应分析

高楼顶部设桅杆是一种常见的结构形式以满足建筑功能的要求。为分析在风荷载激励下桅杆对主体结构的影响,以及高耗能粘弹性阻尼器对桅杆和主体结构的振动控制效果,根据Davenport风速谱理论,采用AR线性滤波法模拟出空间、时间相关的脉动风速时程,并采用ETABS有限元软件进行风荷载激励下的时程分析。结果表明,高耗能粘弹性阻尼器的加入使主体结构的桅杆放置层桅杆周围部分杆件的内力有了较大幅度的减小,桅杆的动力响应得到了有效控制。     

固定直圆柱随机脉动升力特性的数值模拟

为验证大涡模拟在风工程研究上的适用性,数值模拟了固定三维直圆柱在雷诺数（Re数）为4.11104下的绕流场,获得了圆柱非定常气动力,得到了与文献结果接近的升力脉动RMS值和漩涡脱落斯特劳哈尔数（Sr数）;提出了基于90和270点脉动压力时程的互相关系数和RMS值,估算圆柱截面脉动升力RMS值的经验公式;开展了圆柱表面脉动压力时程的相干性分析和气动力产生的流动机理研究.研究揭示了圆柱涡脱的空间不同步和频率随时间的变化特征,以及涡脱能量的有限频率带宽分布;表明圆柱表面的脉动压力能量均集中在漩涡脱落频率上,且圆柱表面90和270点脉动压力时程具有完全相同的统计特性.      

基于ARIMA的交通流量短时预测

采用AKIMA方法进行交通流量趋势预测．建模是利用现场调查得到的非平稳时间序列进行数据处理、建模．并根据AIC准则进行模型定阶,最后通过实测数据进行验证,结果表明。该ARIMA模型能够获得较好的中短期预测精度,因而可用于动态交通信号控制。     

基于列车运行安全的青藏铁路大风预测优化模型与算法

为减轻青藏铁路恶劣大风天气对列车行车安全的影响、对沿线风速进行准确地预测预报,运用时间序列法对格尔木-拉萨段16号测风站实测风速建立时序预测模型,并进行多步预测仿真计算.为提高时序预测模型精度,通过改进时间序列法建模流程,引进卡尔曼滤波智能算法,提出了2种适合于不同预测步长和精度的优化算法.预测实例表明:优化算法将时序模型的超前1步预测平均相对误差从4.89%降低为2.51%,超前5步预测平均相对误差从9.77%降低为5.62%,并明显改善了时序模型的预测延时现象.     

基于自回归条件持续期模型的疲劳驾驶研究

对实际驾驶实验中不同驾驶员的车速数据进行处理,得到车速变化持续期间序列,应用自回归条件持续期模型(ACD),讨论了车速变化持续期的相关性质,并对模型的可靠性做了评估.使用ACD模型为车速变化持续期时间序列建模,其优点是能够在不损失原始非等间隔时间序列特性的条件下,直接分析得到驾驶状态的时域微观性质.采用EACD(1,1)和 WACD(1,1)模型对不同驾驶员的车速变化时间序列进行建模,结果表明：其具有较好的拟合程度,当实际期间小于条件预期期间,驾驶员的驾驶状态有变好的可能;当实际期间大于条件预期期间,驾驶员的驾驶状态有变差的可能.     

基于ARMA 预测模型的交叉口车辆碰撞风险评估

车辆进入交叉口前的速度时间序列可用于预测车辆进入交叉口后若干步数速度值,利用车速预测值推算冲突方向车辆在交叉口内的行驶位移及其车间距离,可评估车辆发生碰撞的风险.针对交叉口附近车速分布符合随机序列特征,采用自回归滑动平均 (ARMA)理论进行车速时序预测建模,步骤包括时序数据相关性检查、模型p-q 定阶、解析式系数估计、适用性检验.试验结果表明：利用实测车速中的前40 个时序数据建立ARMA 模型,预测出的20 个车速值与实测值贴近,冲突方向两车车速归一化平均绝对误差分别为0.006 56 和0.003 4;利用全部60 个实测数据建立预测模型,检测预测值残差自相关函数发现其绝对值均小于0.258 2,表明所建车速预测方法适用.     

基于壁面射流的下击暴流非稳态风场大涡模拟

为研究边界层风洞中下击暴流大缩尺比试验的可行性,基于冲击射流和壁面射流模型,采用大涡模拟方法,分析了静止和移动下击暴流的风场特性;通过与Wood模型、Oseguera模型、Victory模型以及经典壁面射流实验对比,验证了采用冲击射流和壁面射流模型在模拟稳态下击暴流出流段的一致性和有效性;在壁面射流模型入口处引入3种速度函数,模拟了下击暴流非稳态风速时程. 研究结果表明:与冲击射流一样,无协同流壁面射流能够有效地模拟静止下击暴流的稳态出流段;当冲击射流平移速度为出流速度的15%时,其最大水平风速较静止冲击射流增大了15.8%;协同流速度为射流速度的19.2%时,其最大风速较无协同流壁面射流增大了16.9%,带协同流壁面射流能够有效地模拟移动下击暴流;提出的速度入口函数模型作为壁面射流入流条件,能够较为真实地模拟出Andrews AFB下击暴流非稳态风场.      

内支线集装箱班轮航线优化设计模型

内支线集装箱班轮航线运营中装卸箱量、装卸效率、航行时间及等泊时间皆具有不确定性,为了同步优化给定挂靠航线的甩箱率与适配船型、准班率与承诺到港时间,需要将上述诸多分布函数进行非线性叠加.对此,本文将对班轮船舶调度的模拟仿真引入模型与算法,仿真航次中包括船舶调节航速以控制到港时间的过程.算例绘制了不确定到港时间的航次仿真示意图,比较了不同甩箱率对应的适配船型、船舶租金与甩箱补偿,帮助验证了文章模型与算法的有效性.通过对比航速调节前后的船舶到港时间分布,发现调节航速有助于控制船舶按时到港.     

高速公路瓶颈路段可变限速控制方法研究

为缓解高速公路瓶颈区域产生的交通拥堵,降低交通波对上游交通流的影响,首先对瓶颈区域上游路段进行区间划分,然后在已有宏观交通流模型基础上,引入速度调解率系数,将其作为控制变量建立可变限速控制系统模型;并采用禁忌搜索算法对建立的模型进行求解.仿真结果表明,对高速公路瓶颈区域上游路段实施分区间可变限速联动控制,能有效地抵制瓶颈区域产生的交通波向上游快速传播,能够在一定时空范围内有效地缓解和消除交通拥堵.     

基于RBF神经网络模型的混沌背景下谐波信号提取

在混沌时间序列前后向联合预测模型的基础上,提出前后向联合迭代预测模型并将之用于混沌背景下谐波信号的提取.对前后向联合迭代预测模型与前向预测模型的仿真实验对比研究表明,在叠加谐波信号幅度和频率不过小的情况下,前后向联合迭代预测模型在连续类混沌背景下的谐波信号提取性能较前向预测模型好,而在离散类混沌背景下的谐波信号提取效果都很差,但仍可用于检测微弱谐波信号.     

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对铁路客运站客流到达、疏散的时空特性进行分析,提出了大型铁路客运站到达旅客疏散仿真概念模型. 从车站到达旅客交通特性出发,在经典社会力模型基础上对旅客站内交通行为进行微观仿真建模,并对模型的行人尺寸和期望速度参数进行了分析和标定. 通过对沈阳铁路局大连站到达旅客疏散仿真实验,得到该站地下通道和南出站口处旅客人数随时间变化的曲线、旅客最高聚集人数95%置信区间和高峰出现的时间,到站旅客换乘时间95%置信区间,找出了存在安全隐患的带状区域和点状区域. 仿真结果表明,模型具有较高的可靠性和实用性.     

考虑行人随机行为波动的改进社会力模型

为在仿真模型中更全面地反映行人特性,并研究随机行为对双向行人过街的影响,本文基于社会力模型建立了考虑行人随机行为的仿真模型.分析了随机行为对行人过街的影响,从速度和受力两个方面对行人随机行为进行建模,建立两个不同的行人随机行为模型.通过数值模拟,在双向行人比例1：1 的条件下,得到了考虑随机行为条件下行人的仿真轨迹和行人平均过街时间与行人总数的关系;此外在不同行人随机行为各向异性参数λ_αε 条件下,对比分析了仿真过街时间与经验模型过街时间.结果表明,行人随机行为导致过街时间增加,考虑随机行为后,改进模型二能够得到与实际相似的过街轨迹,当0.5<λ_αε <1时,改进模型二的行人仿真过街时间与利用经验模型得到的过街时间最为接近.