大跨度桁架景观桥振动分析与减振设计

本文以某城市桁架桥主体结构为背景,通过设计TMD减振方案,使桥梁的振动满足相关规范设计要求。全文在桁架有限元模态计算结果基础上,加载调谐质量阻尼器(TMD)装置,并计算行人荷栽作用下结构的动力时程响应,最后对安装TMD装置的桥梁进行现场振动测试,通过对比减振前后桥梁的加速度响应结果,显示本工程安装TMD装置后桥梁的阻尼比提高10倍左右,振动峰值减小60%左右。证明采用TMD减振技术可以使桥梁满足人群激励下的舒适度要求,起到良好的减振效果。     

桥面激励下的斜拉索减振设计研究

针对已有的斜拉索减振模型不能合理分析桥面运动对斜拉索减振效果影响的现状,基于几何位移关系推导出适用于桥面运动的计及阻尼器耦合振动的斜拉索减振分析平衡方程,建立了合理的阻尼器参数设计理论模型,采用数值迭代算法对拉索—阻尼器系统的模态阻尼特性进行了数值分析。结果表明,由于桥面耦合作用的影响,阻尼器安装位置对系统模态阻尼的影响不再具有对称性,桥面运动条件下,拉索—阻尼器系统的模态阻尼比与拉索的倾角有关,系统的模态阻尼相同时,斜拉索的倾角越小,外部阻尼器参数越大。     

斜拉桥拉索风雨振观测及其控制

介绍了在湖南岳阳洞庭湖大桥进行风雨振观测的情况,得到了拉索加速度时程曲线、拉索振动的加速度轨迹和共振频率;通过数值仿真和现场试验全面评估了磁流变阻尼器对拉索振动控制的性能,得出了阻尼器安装位置、外部激励大小及阻尼器输入电压大小等参数对拉索系统各阶模态阻尼比的影响规律及磁流变阻尼器的减振效果。结果显示在安装磁流变阻尼器后拉索系统的前三阶模态阻尼比大大增加,并且存在一个优化电压,在该电压下能取得最大的模态阻尼比,表明磁流变阻尼器具有良好的减振性能。实际风雨振观测进一步验证了其良好的减振效果。     

钢桁架结构安全性分析

基于大型通用有限元软件ANSYS,对天津市某钢桁架结构进行了模态分析、静力分析和非线性屈曲分析.通过分析,研究了该钢桁架结构的受力特点和承载能力,分析认为全钢桁架结构具有较强的安全性,值得推广使用；基于ANSYS适用于钢桁架结构的静力和稳定性分析方法可信度高.     

层间厚度对约束阻尼结构振动性能的影响

应用模态应变能法和有限元分析软件ANSYS,对砂浆夹层板结构进行了有限元分析。通过算例验证了使用SOLID186实体单元进行建模的精确性。对所研究的青岛地铁413阻尼材料进行了DMA测试,并对测试结果进行了曲线拟合。运用迭代考虑材料的依频特性。对所研究砂浆夹层板结构各层厚度与层间厚度比对结构动态力学性能的影响进行分析。研究表明,当约束层厚度与基层厚度比值为1时结构复合损耗因子最大,并且此时约束层与阻尼层厚度比对结构复合损耗因子影响较大;而随着约束层与基层厚度比的增大,约束层与阻尼层厚度比对结构复合损耗因子的影响变小。在前三阶固有频率下,各组结构中最大结构复合损耗因子分别可以取到0.278、0.256、0.228。     

钢板夹层阻尼高频TMD两阶段设计方法

随着工业化的发展,建筑结构逐渐轻量化,机械设备逐渐重型化、高效化,这使得机械设备高频扰力导致的结构振动问题越来越突出;为了减轻结构的高频受迫振动响应,可以在结构振动响应较大的位置安装高频高阻尼比的钢板夹层阻尼悬臂梁式调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)。由于TMD的弹性元件与阻尼元件相互耦合,因此根据TMD的目标参数进行TMD尺寸设计时需要反复迭代;为了提高设计效率,提出了解耦的TMD两阶段快速设计方法。首先根据模态应变能法推导得到了夹层阻尼悬臂梁的一阶模态阻尼比公式,根据截面弯矩转角关系推导了夹层阻尼悬臂梁的复合截面抗弯刚度公式,进而得到了夹层阻尼悬臂梁结构的动力特性计算公式,公式表明夹层阻尼悬臂梁的动力特性相互耦合。而后,利用推导的公式研究了几何参数对钢板夹层阻尼悬臂梁的一阶频率和模态阻尼比的影响,结果表明结构各部分尺寸的等比例缩放不影响构件的阻尼比,得出了阻尼比与频率可解耦的规律。据此规律提出了高频TMD的两阶段快速设计方法及流程:先根据TMD的目标阻尼比确定结构各部分之间的尺寸关系,然后根据目标频率确定构件尺寸。最后,运用所提出的方法,给出了微型化高频高阻尼比夹层阻尼悬臂梁集合式TMD的设计示例,并对示例模型进行了有限元分析,有限元计算结果与设计目标的偏差小于2%,进一步验证了所提方法的有效性。     

不同截面形式钢桁架结构动力特性分析

为了研究不同截面形式下钢桁架结构的动力特性差异,根据重力相等原则,运用有限元计算软件ANSYS对空心矩形、空心圆形以及工字形三种不同截面形式的钢桁架结构建立了三维有限元计算模型,并通过模态分析得到了结构的动力特性参数,分析结果表明,相同模态阶数下,工字形截面的钢桁架结构频率较其他截面高。     

钢结构烟囱横风向风振控制设计与应用

为解决轻质钢烟囱在横风向风振下顶部变形过大的问题,本文利用SAP2000及ANSYS有限元分析软件,分别建立了钢烟囱梁单元模型和实体有限元模型,进行了模态分析,参考欧洲规范DIN EN1991-1-4对洗涤塔在横风向风振下烟囱顶部的横风向位移进行了分析计算;同时设计了环形调谐质量减振器(TMD),并根据DEN HARTOG优化准则,确定了TMD的有效质量、调谐频率、最优阻尼比的优化取值,模型分析结果显示减振效果良好;TMD安装完成后,对项目进行了现场实测,测试结果表明,TMD对洗涤塔钢烟囱的横风向风振效应的减振效率与分析一致,减振效果很好。     

海洋平台阻尼隔振减振原理及振动控制效果分析

导管架式海洋平台是海洋钻采应用较为广泛的一种平台结构形式,笔者研究了导管架式 海洋平台结构阻尼隔振原理及振动控制效果.分析和研究了导管架式海洋平台结构采用阻尼隔振 技术的基本原理,建立了导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系简化计算模型,推导了简化模型结 构第一振型阻尼比的计算公式.研究了隔振层参数当结构阻尼比的关系以及它们对结构整体和隔 振层层间相对位移的控制效果,进行了在波浪力工况和地震工况下的数值模拟.结果表明,阻尼隔 振方案是导管架式海洋平台的一种有意义的减振措施,当阻尼隔振层刚度较大时,可以有效控制 平台结构的振动.     

高层建筑结构的风振阻尼控制分析与设计方法

本文首先分析了阻尼比对结构风振反应的控制效果,重点讨论了阻尼比对风振脉动增大系数的减小效果和具体计算方法,给出了便于工程实际应用的阻尼比.其次,分析了结构耗能减振系统的附加阻尼特性,同时说明了本文提出的方法可以方便地用于大型结构的风振阻尼控制分析和设计。     

既有斜拉钢桁架结构承载能力分析

本文以某斜拉钢桁架结构为工程背景,采用ANSYS建立该结构空间有限元模型,重点介绍了结构现状模拟和风荷载取值计算等本工程受力计算的重点问题,得到一些有价值的结论。     

平板网架结构的静动力特性分析

以正放四角锥双层平板网架为例,利用大型通用有限元分析软件ANSYS进行建模、加载、前处理及后处理,并对其进行了静动力特性分析以及模态分析,得到对网架变形和内力有重要贡献的振动模态频率和振型,确定了网架在地震波作用下关键节点的时程响应曲线,所得结果对网架结构的地震效应分析具有一定现实意义,其结论可供同类工程借鉴。     

重庆江北机场铸钢节点可靠性分析与响应面法实现

以重庆江北国际机场新航站楼工程为背景,对其主楼钢桁架的铸钢节点(以三肢铸钢节点ZG-2c为例),编制APDL语言程序实现参数化建模,并利用有限元软件ANSYS的统计分析模块(PDS模块),采用基于概率理论的数值模拟方法——响应面法(RSM),对铸钢节点这类实体结构进行可靠性分析。根据有限元单次运算的结果,选取不同的失效应力作为强度限值,获得铸钢节点相应的失效概率及可靠度指标。分析表明:铸钢节点工作状态是安全可靠的;由各随机变量的相关系数及影响程度比值,明确了影响铸钢节点工作性能各因素的显著性程度;最后探讨了对于类似节点失效模式选取时需要注意的原则。     

钢框架加层整体结构动力特性的有限元分析

对典型的利用钢框架直接加层技术改造的钢筋混凝土框架结构应用有限元分析软件ANSYS对其加层前后进行整体抗震分析,并考虑结构阻尼比和加层层数的变化对整体结构的影响,分析加层前后结构自振周期、主要阶振型、内力及位移反应的变化.通过此分析,希望能对以后的实际工程有一定参考作用.     

某钢管混凝土拱桥自振特性研究

利用ANSYS软件建立了某钢管混凝土拱桥的空间有限元模型,计算结构的自振频率和振型,对结构的振动特性进行了分析。分析结果表明：结构自振周期较长,结构的基频为0.797 9 Hz,振动模态为拱梁正对称侧弯,面外刚度小于面内刚度,面外刚度控制结构的稳定性,结构的振型比较密集。     

楼板振动控制分析与对比

针对楼板振动控制技术,文中介绍了两种阻尼器法,即附加粘弹性夹层板和调谐质量阻尼器(TMD)。采用有限元分析方法,对比了基础楼板、基础楼板+橡胶层、基础楼板+橡胶层+钢板以及基础楼板+TMD四种楼板形式的振动特性。结果表明,粘弹性约束阻尼层和TMD均可以有效衰减楼板振动加速度,而粘弹性约束阻尼层相比TMD可以在更广的荷载频域范围发挥更明显的减振作用。     

基于效率系数的组合钢桁梁优化设计方法

组合钢桁梁具有桁架结构的受力特征,同时还受节点性能和板桁组合作用的影响,受力机理复杂。传统有限元优化方法无法兼顾杆件和节点,为对组合钢桁梁设计方案进行快速、准确地优化,提出了一种基于效率系数的优化设计方法。在采用杆系有限元模型进行初步分析基础上,根据结构内力分布相似的假定,以杆件和节点承载力效率系数为优化指标对构件进行优化,再将优化方案代入有限元模型进行验证。以矩形钢管混凝土组合桁梁连续梁桥既有通用图集为依托工程,进行设计方案优化。结果表明:组合钢桁梁空间效应等因素产生的弯曲应力可达组合应力的15%～42%,弯矩产生的影响不可忽略,在计算杆件效率系数时应将弯矩和轴力同时考虑在内; 效率系数可直观反映组合钢桁梁构件应力状态,快速定位优化构件,还可依据杆件截面特征将优化方案细分至板件层面; 所提优化设计方法可对组合钢桁梁的节点和杆件进行统筹优化,避免反复进行有限元试算,显著提高优化计算效率。     

桁架柱支承网架结构动力性能试验及有限元分析研究

以某桁架柱悬吊体育馆网架结构为研究对象,对其进行了较系统的动力试验和有限元分析,动力试验包括环境激励情况下钢网架的动力特性、固定外荷载振动钢网架的动力特性、非固定外荷载振动钢网架的动力特性;系统动力分析及动力响应分析采用ANSYS通用有限元程序;根据得出的计算结果,与实测结果对比分析,可对现状网架的损伤及安全工作性能作出判断,同时可为同类既有网架结构的检测设计作为参考。     

考虑行人-结构相互作用的悬挑钢筋桁架楼承板振动控制研究

利用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器测得连续的人行荷载时程,并建立了傅里叶级数荷载模型。为考虑行人-结构动力相互作用,将人体等效为具有质量、刚度、阻尼的单自由度生物力学模型,确定了行人模型各个参数与步行频率及人体本身质量的拟合表达式。以甘肃科技馆某两层悬挑的钢筋桁架楼承板为工程背景,采用ANSYS有限元软件仿真模拟结构在人行荷载作用下的振动响应,对比分析表明：考虑行人-结构相互作用后,其加速度响应要降低至少10.59%。针对结构最大加速度响应超过舒适度指标限值的情况,分别以单个调谐质量阻尼器和新型3-DOF调谐质量阻尼器对结构的振动响应进行控制,均取得了较好的减振效果,且采用阻尼比较小的3-DOF调谐质量阻尼器效果更好。     

空间管桁架屋盖结构抗震性能分析

通过有限元软件SAP2000对某体育馆的钢管桁架屋盖进行分析研究,着重对其自振特点进行分析,进而研究屋盖整体结构在地震作用下的抗震特性,结果表明：钢管桁架屋盖结构的自振特性比较复杂,高阶振型是抗震分析时需考虑因素之一,水平地震作用下屋盖结构反应不明显,结构具有较好的刚度。