高耸电视塔脉动风荷载仿真及结构风振响应分析

对合肥电视塔脉动风荷载的仿真及其结构风振响应进行了分析。首先建立了脉动风荷载的功率谱密度函数矩阵。采用频谱表示法 ,仿真得到了作用在合肥电视塔上的与塔高竖向相关的 19条脉动风荷载时程样本。在此基础上 ,采用时程分析方法计算了合肥电视塔的风振动力响应     

悬索拉线塔(塔线耦合模型)脉动风分析

基于脉动风的动力特性,采用谐波合成法以Davenport风谱模拟了多条风荷载时程曲线。在时间域内对输电塔做了风振响应时程分析。通过大量的数值模拟和统计分析得到脉动风功率谱和相干函数曲线以及悬索塔四线三塔的耦合模型的风振系数。     

高层建筑顺风向荷载气动导纳研究

高层建筑顺风向的脉动风荷载通常是基于准定常假设,由来流风速的功率谱密度函数和相干函数求得,其中风荷载和风速功率谱密度对气动导纳函数影响较大。依据10个典型高层建筑模型的同步测压风洞试验数据,对高层建筑各层高度处顺风向荷载的功率谱密度函数和气动导纳函数的特性进行分析,提出了顺风向荷载气动导纳函数的表达式,并针对公式中的具体参数进行了拟合。采用该表达式对一栋实际高层建筑的顺风向风致动态响应进行计算,并与其模型的试验结果进行对比。结果表明:高层建筑顺风向荷载的气动导纳曲线沿高度变化不大,但与其截面形状关系较大,曲线整体呈指数分布,当折减频率小于0.1时,气动导纳数值均接近于1.0。算例结果表明,采用所建议的气动导纳拟合式计算出的风致响应结果与风洞试验计算结果较为吻合,误差在10%以内。     

大跨度斜拉桥的地震响应分析

以某大跨度斜拉桥为背景,利用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了计算仿真模型,采用分块Lanczos法得到了该斜拉桥结构的自振特性。在频域地震作用下,分别采用反应谱法和动力时程分析法对该斜拉桥在纵+竖向、横+竖向、纵+横+竖向激励作用下的地震响应进行了对比分析。分析结果表明:纵向地震激励对结构响应影响较为明显;由反应谱法计算得出的结果较动力时程分析法偏大,在弹性阶段反应谱分析结果是比较保守安全的。     

CAARC高层建筑标准模型层风荷载谱数学模型研究

用风洞试验方法在B、D两种地貌下研究了CAARC高层建筑标准模型在不同高度处的顺风向和横风向风荷载的功率谱特性和相干特性。结果显示:不同高度的无因次风荷载功率谱密度具有较好的一致性;在顺风向,不同高度风荷载间的相干特性显示出指数式的衰减规律;在横风向,风荷载在漩涡脱落频率附近有很强的相关性,相干函数值接近于1。根据风荷载沿结构高度变化的特征,进一步采用拟合方法确定了各层风荷载的功率谱密度和层间荷载相干函数的经验公式,建立了层风荷载谱数学模型,并给出了以此为基础计算标准模型风振响应的计算流程。将按照本文模型计算得到的广义力功率谱与高频底座力天平试验的结果作比较,结果吻合较好,证明了本文所提出模型的正确性。     

某广电发射塔风振响应分析

本文针对作用在广电发射塔的风荷载特点,采用线性滤波法(AR法)编制了风场模拟程序,合成了符合Davenport谱的风速时程曲线,可应用于高耸结构的脉动风荷载模拟。以某带平台广电发射塔为例,采用SAP2000建立有限元模型并计算结构的风振响应,对比不同计算方法下风振系数分布特点,可知对于质量刚度突变的高耸结构,采用时程分析与频域分析的风振系数吻合度非常好,说明在此类工程中可以直接采用考虑多振型计算的频域法计算风振响应。     

虚拟激励法在结构地震频域分析中的应用

应用虚拟激励法计算了结构在地震激励下的动反应谱密度,将复杂的随机振动频域分析简单化,推导了结构在非正交阻尼情况下的频响函数,指出该方法计算量小,能够准确、高效地算出结构的动响应的谱密度函数。     

X形超高层建筑层风激励谱计算模型研究

通过X形超高层建筑刚性模型多点同步测压风洞试验,研究高层建筑风荷载阻力系数和升力系数平均值、均方根值沿高度的变化规律,并与矩形高层建筑均方根升力系数进行比较.提出X形高层建筑顺风向与横风向动力风荷载功率谱密度函数、相干函数的计算模型,并根据风洞试验数据进行拟合计算,结果表明该计算模型与风洞试验结果吻合较好,可以以此为基础进行类似高层建筑顺风向与横风向动力响应的频域计算.     

连续梁桥的随机地震动反应分析

介绍了随机振动计算理论在大跨度连续梁桥抗震分析计算中的应用,结合典型的连续梁桥工程实例,分析比较了反应谱法、时程分析法及随机振动方法在计算大跨度连续梁桥地震反应特性中结果的差异。     

基于正交小波逆变换的空间相关性风场数值模拟

基于多分辨率分析的思想,利用正交小波基小波系数与功率谱密度函数的关系,以Davenport谱作为目标谱,通过逆小波变换,模拟出互不相关的风速时程,并考虑空间相关性,将其转换为具有空间相关性的风场.通过算例分析了所模拟风场各点风速时程的功率谱密度函数和互相关函数,均与目标值符合较好,证明了该方法的可行性和有效性.所模拟的空间相关性风场,可为结构风振时程分析提供荷载输入.     

基于AR模型的风速时程模拟

本文根据自回归(AR)模型,结合AIC准则进行模型阶数选择,运用FORTRAN语言编制了模拟空间点脉动风速时程的计算程序。通过把模拟功率谱与目标功率谱进行比较,模拟结果表明模拟功率谱与目标功率谱谱吻合较好,基于AR模型模拟风速时程是有效可行的。     

大跨越钢管混凝土输电塔线体系的地震响应分析

建立一个大跨越钢管混凝土输电线路的单塔和塔线体系有限元模型,对这两种模型进行地震响应分析。首先,利用振型分解反应谱法分析两种模型在地震作用下的响应;然后,选取两条实际地震波和一条人工波,利用时程分析法获得两种模型在三种地震波作用下的响应。计算表明:塔线体系的固有频率与单塔相比变化很小;由于输电线的减振作用,塔线模型的底部剪力和一些单元的应力比单塔模型的有所减小;由功率谱法指出结构的一阶模态对结构的地震响应起决定性作用;时程法得到的结构底部剪力均不小于反应谱法的80%,说明所选的这组地震波是合适的。反应谱法与时程分析法计算的结果具有较好的可比性,说明采用的计算方法、过程和结果是有效的。     

人工地震波场地土参数模型的研究

人工地面运动时程是工程抗震研究的重要工具。在实际应用中 ,调整功率谱密度函数以适应各类场地土仍是一项困难的工作。本文结合框架结构抗震分析程序SARCF的改进 ,以广泛应用的Kanai Tajimi谱为对象 ,提出了一个新的适用于不同场地土的功率谱密度参数模型。作为校准 ,本文提供了典型地震记录和引用新模型的人工地震记录对框架结构非线性振动反应的分析结果。     

基于AR模型随机海浪的模拟研究

基于AR模型的基本原理和算法,利用MATLAB软件编写随机海浪的模拟程序,模拟出以P-M单参数谱及其方向谱为靶谱的随机海浪波高时程样本。计算出前若干阶AR模型的精度和计算时间,比较得出一个精度合理、效率较高的自回归阶数。通过与目标相关函数和功率谱密度的对比,说明用AR模型进行随机海浪的模拟是可靠的。     

人群步行荷载的互谱模型及应用#br#

将人群步行荷载视为联合平稳随机过程,由行人之间的相干函数与已有单人步行荷载自功率谱模型,提出高、低两种密度下考虑行人之间相干性的互功率谱模型。引入医学领域的三维动作捕捉设备,解决人群步行试验中多人同步、时空变化的测试技术难题。通过对有约束状态下不同人群密度状况中试验数据的分析,分别确定两种密度下人群的步行频率分布和时间差参数、相干函数取值。利用建立的互功率谱模型,结合随机振动理论,在行人位置固定的假定下计算结构检测点的加速度均方根。通过人行桥人群步行试验结果和荷载模型理论预测结果的对比,验证该模型的实用性,为人群步行作用下结构的响应分析和舒适度评估提供新的频域方法。     

基于功率谱的三参量人工地震动合成

常用的地震动功率谱模型及其人工地震动合成方法在功率谱大小量度、引入时域包线造成功率谱的改变、自相关函数随机噪声成分或功率谱随机波动成分的模拟等方面还存在一些不足。细化地震动的功率谱模型,详细论述平方和作为功率谱强度参数的合理性,提出包含随机波动成分的目标功率谱或包含随机噪声成分的目标自相关函数的数学模型及模拟方法,在目标功率谱中引入随机波动成分。给出了利用地震动功率谱数学模型的3个控制物理量（包含随机波动成分的归一化功率谱、平方和、时域包线函数）合成人工地震动的方法,使合成出的人工地震动时程在能量上严格符合平方和,在频域上严格符合归一化目标功率谱,在时域波形上近似符合目标包线函数,并通过算例演示了给出的人工地震动功率谱模型更加符合实际情况。研究表明平方和、归一化功率谱或归一化自相关函数和时域包线函数是地震动功率谱模型的3个重要物理统计量。     

基于高斯函数的完全非平稳地震动多峰模型及其应用

地震动非平稳特征对非线性结构地震反应的影响不可忽视,并且地震动非平稳特征的准确描述对工程用人工地震波的生成也具有重要意义。在非平稳过程谱表现法的基础上,采用多个高斯函数叠加的包络函数对各频率分量进行调制,建立了一种更加符合地震动非平稳特征的多峰演变功率谱密度模型;基于广义谐和小波,利用Spanos-Tratskas方法计算实际地震动的演变功率谱密度,在预识别峰值相关参数的基础上采用遗传算法进行模型参数识别;选取KiK-net地震波数据库中近2 500条实际地表地震动记录,验证本模型的适用性,通过算例进行了实际应用。结果表明,所提出的多峰演变功率谱密度模型可以实现强度调制在各频率点的自适应性,特别是在中高频段能较好模拟地震动的多峰特征。通过基于高斯函数的多峰演变功率谱密度模型及其参数识别,将地震动的非平稳特征提取到模型参数中,使得地震动非平稳特性的研究可以通过对其参数的分析实现。所提出的模型可以为地震动非平稳特性的研究提供参考。     

人群步行荷载的互谱模型及应用

将人群步行荷载视为联合平稳随机过程,由行人之间的相干函数与已有单人步行荷载自功率谱模型,提出高、低两种密度下考虑行人之间相干性的互功率谱模型。引入医学领域的三维动作捕捉设备,解决人群步行试验中多人同步、时空变化的测试技术难题。通过对有约束状态下不同人群密度状况中试验数据的分析,分别确定两种密度下人群的步行频率分布和时间差参数、相干函数取值。利用建立的互功率谱模型,结合随机振动理论,在行人位置固定的假定下计算结构检测点的加速度均方根。通过人行桥人群步行试验结果和荷载模型理论预测结果的对比,验证该模型的实用性,为人群步行作用下结构的响应分析和舒适度评估提供新的频域方法。     

基于方向盘信号的高速公路驾驶状态检测方法

基于对不同驾驶状态下的方向盘操作特性及其频域特性进行分析,采用方向盘角度百分比功率谱密度及角速度百分比功率谱密度作为疲劳判别指标,将判别指标变量及驾驶状态作为模型的输入和输出对BP神经网络进行训练,构建相应的网络模型,并以疲劳状态分类准确率最大为优化目标确定疲劳检测取样窗口大小,最后利用测试样本数据验证模型的准确率。结果表明,该方法对驾驶员驾驶状态的分类准确率可达到91. 5%。     

核设备设计地震动包络标准PSD的拟合及试验研究

核设备的抗震设计是核电厂抗震领域的一个重要问题,为了实现核电厂设备典型反应谱(RRS)匹配和标准功率谱密度(PSD)包络的设计地震动拟合,提出了一个标准PSD生成方法,该方法基于2014版《标准审查大纲》(SRP)建议的核电厂厂址设计地震动拟合方法,考虑迭代相关及随机相位谱对迭代收敛效率的影响,并通过在传统频域法拟合人工波过程中控制傅里叶幅值的手段实现了RRS匹配和标准PSD包络的人工地震波合成,为核设备抗震设计的楼面地震波提供了检验依据。选择压力容器作为核设备抗震研究的原型,通过振动台模型试验对比试件的响应峰值参数以及响应加速度时程的功率谱密度函数,验证了同时匹配RRS及包络PSD的人工地震动会激励设备更大响应的理论,说明了在设计地震动拟合中包络PSD要求的意义与重要性,认为可以作为设计过程中非强制的建议条件。