基于LRB恢复力双向耦合的隔震桥梁非线性地震响应研究

为了研究考虑与不考虑铅芯橡胶支座(LRB)恢复力双向耦合作用对结构地震响应的影响,采用Bouc-Wen模型模拟LRB恢复力的双向耦合特性,采用Wen模型模拟LRB恢复力的单向特性,建立了考虑与不考虑LRB恢复力双向耦合作用的两种全桥有限元模型,编制了运用Newmark时间积分法和四阶显式Runge-Kutta迭代法联合求解全桥非线性运动方程的时程分析程序。利用程序并结合算例对两种模型进行了非线性时程对比分析。分析结果表明:不考虑双向耦合作用将会对梁体位移和LRB自身位移产生过小估计;考虑双向耦合作用不会对墩顶位移、梁体加速度和墩底内力产生过大估计。     

基于损伤的钢筋混凝土箱型墩双向恢复力模型

为得到水平双向荷载耦合作用引起的累积损伤对钢筋混凝土箱型墩滞回特性、强度和刚度退化的影响规律,对其双向恢复力特性进行研究。首先,介绍了以长细比、轴压比、体积配箍率和加载角度为参数的钢筋混凝土箱型墩双向拟静力试验、有限元参数分析以及考虑水平双向荷载耦合作用的损伤因子计算公式。其次,将试件的骨架曲线简化为带下降段的三线型折线,建立钢筋混凝土箱型墩骨架曲线特征点及其刚度的计算方法。最后,根据实测滞回曲线的特点,分析损伤因子与钢筋混凝土箱型墩柱强度和刚度退化之间的关系,提出水平双向荷载作用下从峰值位移卸载的荷载陡降段的计算公式,同时给出双向滞回规则,建立钢筋混凝土箱型墩柱基于损伤的双向恢复力模型。研究结果表明:依据建议的钢筋混凝土箱型墩恢复力模型计算得到的骨架曲线、滞回曲线与拟静力试验结果吻合较好,最大误差不超过10%,且可以较好地体现出双向荷载作用引起的箱型墩损伤加剧效应以及滞回特征,可以为钢筋混凝土箱型墩结构的多维弹塑性抗震性能分析提供理论参考。     

LRB隔震连续梁桥非线性地震响应研究

以铅芯橡胶支座(LRB)为隔震设备,分析了一座典型的3跨连续梁桥在4条具有不同场地土特色地震波作用下的峰值响应.通过对结构的离散建立了包含LRB贡献在内的全桥有限元模型,采用Bouc— Wen双向耦合恢复力模型模拟LRB的力—位移非线性特性,运用有限单元方法建立系统动力特性矩阵,编制了使用四阶显式Runge— Kutt...     

轿车橡胶支承迟滞特性的建模和参数识别

基于轿车橡胶支承振动试验数据分析和处理,提出了模拟橡胶非线性迟滞特性的数学模型。该模型把恢复力分解成弹性恢复力和阻尼力两部分,用多项式和类椭圆函数分别进行模拟,并按未知参数整体辨识原则,成功地辨识出数学模型中的各参数,用所建模型重构恢复力-位移迟滞回线。     

曲线连续梁桥的地震响应分析

根据曲线梁桥常见的结构形式,基于ANSYS建立了四种不同的三维有限元计算模型,每种模型都对应曲率半径从100m到无穷大(直线)10种情况,计算研究了曲线梁桥的地震响应规律。分析了曲率半径的变化对曲线梁桥自振特性的影响,曲率及不同支座类型对曲线梁桥地震响应的变化关系,从中得出一些有价值的结论。     

混合FE-WBM的声学预测方法

有限元法(finite element method,FEM)具有几何适应性强但随分析频率增加计算时间成本迅速增加的特性,而波函数法(wave based method,WBM)拥有收敛性好但几何适应性差的特性。为减小离散单元带来的误差和提高分析频率,采用基于声压和法向速度连续性条件实现有限元法和波函数法混合建模的混合(finite elementwave based method,FE-WBM)。以车内声腔为例,建立了车内声腔的二维FE-WBM模型,实现了车内声学响应预测。FE-WBM模型与参考有限元模型的声压云图和响应点声压频响曲线对比的结果表明,FE-WBM模型与参考有限元模型的计算结果很好吻合,验证了混合FE-WBM的有效性。分别以模型自由度和CPU运行时间为自变量,以响应点相对误差为因变量,比较两种方法的收敛特性。结果表明,在相同误差水平下,FE-WBM模型在模型自由度和CPU运行时间方面较传统有限元都有明显的优势。     

不同摩擦系数的钢板弹簧动态特性分析

利用有限元方法,分析了某型钢板弹簧的刚度特性,讨论了摩擦系数对钢板弹簧刚度特性及动特性的影响。采用有限元方法分析了不同摩擦系数下钢板弹簧的动特性,并根据这些结果对钢板弹簧的非线性恢复力进行了拟合,并以此为基础分析了悬架在简谐激励下的动态响应特性,重点讨论了摩擦系数对其的影响。分析结果表明,摩擦系数对悬架动特性影响显著,当摩擦系数增加到一定程度时系统出现了混沌运动。     

小半径曲线段槽型梁桥车桥耦合振动研究

为研究列车与小半径曲线区段槽型梁桥的车桥耦合振动特征及机理,以位于半径为300m曲线上的铁路单线简支槽型梁桥为背景进行分析。采用ANSYS建立全桥空间有限元模型,在计算分析槽型梁桥动力特性的基础上,采用随机振动理论模拟列车通过曲线段桥梁的全过程,评估列车的走行性,分析槽型梁桥的车桥耦合振动响应特征并与实测结果进行对比。结果表明:C62货运列车以不高于40km/h的速度通过半径仅为300m的曲线区段桥梁时,具有良好走行性;槽型梁桥具有足够的竖、横向刚度;曲线段槽型梁桥的横向振动响应可分解为离心力引起的结构横向静态响应和车桥耦合振动引起的结构横向动响应两部分。     

曲线梁桥地震响应影响因素分析

针对曲线梁桥地震响应特性比较复杂,在地震中容易发生较为严重震害这一现象,以某三联曲线梁桥为背景,建立三维有限元模型,采用非线性时程分析方法,系统研究了主梁与挡块及伸缩缝的碰撞效应和地震输入角度对规则曲线梁桥和非规则曲线梁桥地震响应的影响。研究表明:碰撞效应对曲线梁桥的地震响应有较大影响,特别是对墩底的径向剪力和绕切向弯矩影响更为明显,而对墩底的切向剪力和绕径向弯矩影响相对较小。挡块碰撞对内力响应的影响,规则曲线梁桥与非规则曲线梁桥基本相同,但对位移响应的影响,规则曲线梁桥大于非规则曲线梁桥。地震动输入角度对规则曲线梁桥和非规则曲线梁桥地震响应影响有所不同,在进行规则曲线梁桥地震响应分析时采用规范规定的曲线梁桥地震动输入角度进行抗震验算是合理的;但对非规则曲线梁桥进行地震响应分析时应根据具体情况确定最不利的地震动输入角度进行抗震验算。     

拱桥的地震响应和设计参考资料

基于线性模型的面向响应，本文提出了估算上承式拱桥地震响应的设计参考资料。对于这种模型，恒载响应非线性分析结束时的结构切线刚度被作为随后线性地震响应计算的线性刚度，通过与整个地面都采用非线性分析所得结果进行比较，发现二者是非常一致的。本设计参考资料是以美国州际公路与运输工作者协会的响应谱为基础，得出抛物拱在三种地震荷载作用下的时程曲线，这些曲线的平衡值与响应谱的结果是相似的。     

考虑节点模型的混凝土框架结构抗震性能分析

利用OpenSEES有限元平台中的Beam-Column Joint节点单元和梁柱纵筋粘结滑移单元,建立了考虑梁柱节点模型的混凝土框架结构有限元计算模型,分析了国内研究者已完成的两榀两层双跨混凝土框架结构在低周反复荷载作用下的试验,计算得到的滞回曲线和骨架曲线与试验曲线吻合良好。在此基础上,还对国内研究者已完成的一榀两层双跨混凝土框架结构的拟动力试验进行了模拟分析,模拟得到的结构位移时程反应曲线和结构底层层间恢复力曲线与试验曲线基本一致。分析表明考虑梁柱节点模型的混凝土框架结构有限元计算模型能够较好地反映混凝土框架结构在低周反复荷载与地震荷载作用下梁柱节点处纵筋的粘结滑移特性和整体结构各阶段的滞回性能,从而验证了OpenSEES有限元平台中的Beam-Column Joint节点单元和梁柱纵筋粘结滑移单元在混凝土框架结构抗震性能分析中的适用性,为研究混凝土框架结构的抗震性能提供一条简便途径。     

汽车非平稳随机振动统计特性求解的一种新方法

本文中针对汽车变车速行驶时路面不平度在空间域是平稳随机过程的特性,提出求解汽车非平稳随机振动响应统计特性的一种新方法.建立了时间域汽车振动2自由度单轮模型,基于时间域与空间域变量及其导数变换关系,推导了相应的空间域汽车振动模型.采用空间频率傅里叶变换,建立了汽车振动空间频率响应特性和时间域振动响应量的空间频率响应特性....     

高强混凝土加芯柱恢复力特性研究

基于6根试验柱在既定轴力下的低周往复加栽试验数据、滞回曲线及各阶段的柱顶水平荷载和位移,以峰值荷载点为基准,将试件的骨架曲线拟合为三线段,确定了试件屈服点、极限点与峰值点的关系,根据荷载达峰值时的柱顶水平位移及截面平衡条件推导出了峰值荷载的计算公式;对试验结果进行分析,得到了极限位移、峰值荷载对应位移与核心区纵筋配筋率、核心区面积比及配箍特征值的线性公式;结合试件的滞回规律构建了高强混凝土加芯柱的恢复力模型,并将计算滞回曲线与试验值进行了对比。结果表明：拟合的骨架曲线特征点的计算方法具有较高的精度,构建的恢复力模型与高强混凝土加芯柱的试验滞回曲线吻合较好。     

移动轴载作用下路面沥青层动态响应模量主曲线研究

路面沥青混合料层的模量是路面设计的必要参数之一,为定量分析现场沥青层的实际模量特性,提出了一种由现场实测应变数据出发,确定沥青层动态响应模量主曲线的方法,实现了对沥青层现场动态特性的精准表达。首先,实测了柔性基层、半刚性基层2类典型沥青路面不同温度及轴载移动速度下的沥青层动态应变响应;其次,以实测应变波形为基础,分析了不同加载工况下的现场沥青层加载频率特征;最后,基于实测应变值,利用有限元模型反演得到沥青层的动态响应模量,结合沥青层加载频率,建立了沥青层动态响应模量主曲线,并进一步对该主曲线的可靠性进行了验证。研究结果表明：沥青层内部加载频率与轴载移动速度呈正比,且与温度正相关;沥青层现场动态响应模量值随温度升高显著减小,随轴载移动速度增大而增大;结合加载频率及响应模量反演结果,可利用Sigmoidal模型很好地拟合得到沥青层响应模量主曲线;验证结果表明,该主曲线可较为准确地预估其他温度及轴载移动速度下的沥青层响应模量值。所提出的确定沥青层动态响应模量主曲线的方法可为其他试验路应变实测数据的处理提供参考。     

基于闭环控制的压路机行走系统改进

为了探究闭环控制对于压路机行走速度稳定性的改善作用,采用理论分析与仿真相结合的方法对压路机行走系统进行了分析。根据压路机行走液压系统图及各液压元件的工作特性建立了传递函数模型,并据此推导出了控制电信号及行走负载分别与行走速度响应之间的传递函数关系。结合闭环比例、积分、微分(PID)控制特点对压路机行走系统传递函数模型进行了改进,得到了闭环PID控制下压路机行走系统传递函数模型。在理论推导的基础上,对某12t双钢轮压路机进行了行走试验,将仿真速度曲线与实际速度曲线进行时域及频域对比,并对现有模型进行了仿真分析,探究了闭环PID控制对行走系统特性的影响。研究结果表明:仿真模型能够很好地复现波动负载下压路机实际行走速度的变化规律,在加入PID闭环控制后,在保持速度平均值不变的基础上,压路机行走过程中的速度稳定性有所提升,系统阶跃响应中的超调和振荡现象得到了明显的抑制,稳定时间有所改善,系统的响应准确性更好;将闭环控制用于压路机行走系统中,能够有效地改善压路机平稳作业过程中的速度稳定性,提高压实作业质量。     

汽车钢板弹簧非线性模型的研究

利用统计线性化方法,通过曲线拟合,建立了反映板簧实际特性的非线性恢复力模型——指数模型。具体研究了板簧模型参数变化对振动的影响,并对板弹的部分锁止状态进行了分析。     

某连续刚构梁桥的弹塑性抗震性能分析

基于能力设计原理,对某连续刚构梁桥进行弹塑性地震响应分析.分别考虑桩-土作用与忽略桩-土作用建立有限元计算模型,采用刚度退化三线型模型,计算出该桥桥墩与桩恢复力计算模型的特征参数,在设防烈度与罕遇地震作用下,对其进行弹塑性地震反应非线性计算.研究结果表明:考虑桩-土作用对结构的平面内弯矩与弯矩曲率滞回曲线有较大影响,不可忽视.算例分析结果可为同类桥梁的抗震设计提供参考.     

基于三维黏弹有限元法的沥青路面结构力学响应分析

为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究。采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应。利用有限元分析软件ABAQUS,建立了基于实测参数的典型半刚性基层沥青路面三维黏弹有限元仿真模型,分析路面结构在不同加载位置下的力学响应,并与加速加载实测结果对比,验证模型的可行性;同时,对路面结构内部的力学响应规律进行分析。结果表明:所建立的仿真模型能较合理地模拟路面结构内部力学响应;沥青混合料黏弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点。对于沥青层,中面层和下面层上部剪应力和剪应变较大,为车辙发生的薄弱部位;对于沥青层底、水泥稳定碎石层底,控制疲劳开裂的力学响应为水平纵向拉应力和拉应变。     

成层土中基于虚土桩模型的桩基纵向振动响应

基于虚土桩模型,对成层广义Voigt地基中桩基纵向振动响应进行研究。将桩截面面积范围内有限层桩端土模拟为与桩完全接触的虚土桩,桩侧土采用广义Voigt模型,结合Laplace变换求得了瞬态半正弦脉冲荷载作用下桩顶频域响应的解析解及时域响应的半解析解;同时采用参数研究方法讨论了单层桩端土和双层桩端土情况下,土层参数对桩顶振动响应的影响,并将虚土桩模型与其他桩端土支承模型进行了对比;最后将理论结果与实际工程桩实测曲线进行了拟合对比。结果表明：该虚土桩模型较为合理,能够较真实地反映桩土相互作用机理。     

道路交通系统恢复力研究进展综述

恢复力研究已成为灾害风险领域的研究热点,但在道路交通领域的研究较少。为应对自然灾害等突发事件对道路交通的影响,促进我国交通恢复力的研究,对国内外恢复力领域的相关研究成果进行了总结。首先对恢复力及交通领域恢复力的概念进行了梳理,重点对交通恢复力的内涵和外延进行了深入研究和探讨,总结提出了交通恢复力的定义,并对相关概念进行了区分讨论。同时对恢复力的量化评价体系与方法,以及相关指标计算进行了总结分析,并梳理了交通恢复力基本特性,最后提出在概念统一、量化标准、多学科交叉研究及实际应用等方面作为未来交通恢复力的研究重点。