黄土边坡自振特性影响因素分析

边坡的动力特性是影响其动力响应的内在因素,对边坡的动力稳定性起着重要作用。运用ANSYS大型通用有限元软件对不同坡高和不同坡度的三维黄土边坡进行模态分析,探讨坡高和坡度对黄土边坡自振频率的影响。研究结果表明:各坡高和坡度条件下,黄土边坡的前10阶自振频率随频率阶数的增大而增大;坡度对各阶自振频率的影响相对较小,坡高对各阶自振频率的影响较大,随着坡度的增大,基频呈增大趋势,但增幅不大,同一坡高不同坡度时基频的相对变化率的最大值仅为6.80%;坡高对基频的影响较大,随着坡高的增大基频呈减小趋势,相同坡度不同坡高时基频相对变化率的范围为49.95%~50.02%。研究可为黄土边坡抗震设计时避免共振的发生提供一定的参考。     

曲线波形钢腹板箱梁竖向弯曲自振特性

为精确计算曲线波形钢腹板简支箱梁的竖向弯曲自振特性,考虑箱梁剪力滞和剪切变形双重效应,在假设箱梁翼板纵向位移函数的基础上,运用能量变分法和哈密顿原理推导了曲线波形钢腹板简支箱梁的弯曲自由振动微分方程,得到其竖向弯曲自振频率的解析解;建立有限元模型,将分析结果与推导的理论公式计算结果加以对比,并分析了跨径比、宽跨比和高跨比对竖向弯曲基频的影响。研究结果表明:本文竖向弯曲自振频率公式的计算结果与有限元分析结果差值在9%以内,且比初等梁理论计算精度高;剪力滞效应和剪切变形均削减了曲线波形钢腹板简支箱梁的刚度,使其竖向弯曲自振频率与初等梁理论的计算结果相比有所降低,同时考虑2种效应可能使竖向弯曲基频降低25%以上。剪力滞效应对竖向弯曲基频的影响随着跨径比和宽跨比的增大而增大,而高跨比变化时影响略有减小;剪切变形对竖向弯曲基频的影响随着宽跨比和高跨比的增大而增大,而跨径比变化时影响保持不变。对于不同参数取值的曲线波形钢腹板简支箱梁,竖向弯曲基频的剪切变形影响系数变化范围为5%～25%,而剪力滞效应的影响系数一般小于10%。在分析曲线波形钢腹板箱梁动力性能时应考虑剪切变形;当跨径比小于0.4,宽跨比小于0.1时,可忽略剪力滞效应的影响。     

客运专线钢系杆拱桥自振特性及结构参数研究

利用大型通用有限元软件,对一座客运专线钢系杆拱桥结合梁桥面方案进行有限元分析。分析结果表明,横撑布置、桥面系刚度、矢跨比和拱肋刚度对竖向基频影响不大,桥面系刚度对横向基频的影响很大,桥面系下平联斜撑和铺设钢板均能显著提高其横向基频。     

预应力对混凝土简支梁振动频率影响的试验研究

用后张法对混凝土简支模型梁施加纵向预应力，测试它们在不同预应力值作用下的自振频率和挠度。发现预应力的作用将改变混凝土简支梁的振动频率，其中基频变化规律明显，二阶、三阶频率变化规律复杂。预应力对三种截面形式简支梁基频的影响均随预应力作用的增大而增大，但增大规律不尽相同。研究表明，实测简支梁基频的方法可推算出简支梁的永存预应力，这一思路可应用于预应力混凝土结构的安全评估。     

三跨连续加劲梁悬索桥基频近似公式

基于能量原理 ,用 Rayleigh— Ritz法导出了三跨连续加劲梁悬索桥的一阶反对称、对称的竖向挠曲自由振动和扭转自由振动的频率 ;并忽略了一些影响悬索桥基频的次要因素 ,对导出的悬索桥基频近似计算公式作了进一步的简化 ,得出了悬索桥自由振动基频的近似公式。最后用导出的悬索桥振动基频近似公式分别对三座三跨连续加劲梁悬索桥算例进行了计算 ,把用本文导出的公式计算出的结果和精确的有限元解相比较 ,结果非常接近 ,其精度可以满足方案选择和初步设计阶段的要求     

超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究

采用非线性有限元软件BNLAS进行超大跨径CFRP主缆悬索桥与超大跨径钢主缆悬索桥的静动力特性对比分析,从加劲梁约束体系、主缆安全系数、主缆矢跨比、主缆弹性模量4个方面进行超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究。结果表明:采用CFRP做超大跨径悬索桥主缆可大幅提高主缆应力中活载应力百分比和自振频率,但活载挠度大幅增加;随着跨径增大,加劲梁约束体系对超大跨径悬索桥的动力特性影响减小,3跨连续漂浮体系作为超大跨径CFRP主缆悬索桥加劲梁的约束体系较优;增大主缆安全系数可提高结构的竖向刚度、竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度和横弯基频基本无影响;减小矢跨比可提高结构的竖向和横向刚度以及竖弯基频和横弯基频,但会降低扭转基频;增大CFRP主缆的弹性模量可大幅减小活载竖向挠度,提高竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度、横弯基频以及主缆线形和应力基本无影响。     

土-结构动力相互作用体系基频试验研究

为了研究土-结构动力相互作用体系的基频,进行了室内刚性地基上和土槽中1/4钢框架模型的顶部牵引释放试验,得到模型刚度不同时,刚性地基上和土槽中结构体系的基频。根据试验结果得到钢框架模型基频折减率和上部结构与地基相对刚度比的关系式。研究结果表明:土-结构动力相互作用(SSDI)使结构体系基频降低,基频折减率最大为29.37%;基频折减率和上部结构与地基相对刚度比有关,相对刚度比越大,折减率越大。     

兆瓦级风力机塔架的固有特性研究

建立了某型兆瓦级风力机塔架的力学模型,运用雷利法求出塔架第一阶弯曲振动和扭转振动固有频率的近似解,并研究了塔架直径、厚度、锥度角、上端结构质量、偏心距等参数对塔架基频的影响,利用有限元方法分析了塔架底部门孔尺寸、位置对塔架固有特性的影响,并与解析法的结果进行了对比,两者具有较好的一致性。     

更高速度条件下铁路简支箱梁关键参数研究

针对梁体基频、竖向刚度等参数,概述我国高速铁路桥梁参数的研究思路及成果、参数设计及运营现状,采用车桥竖向相互作用程序分析铁路简支箱梁动力响应规律。结果表明,梁体基频为设计参数的控制因素,梁体实测梁体基频高于设计值和规范限值,梁体刚度存在一定的储备;时速350 km的高速铁路简支箱梁可适应更高速度420 km/h的运营要求;420 km/h速度等级高速铁路简支箱梁关键参数可参考350 km/h速度等级相关参数;40 m跨度车桥动力响应明显降低,梁体基频等动力参数不再控制梁体设计,建议开展高速铁路更大跨度简支箱梁应用研究。     

模态分析在隧道二衬脱空声振检测中的应用

研究目的:声振法在隧道二衬脱空检测中具有低成本、易实施的特点,但由于仪器设备及技术手段限制,目前尚无成熟可靠的脱空识别判定依据。针对单次振动激励下的响应块体,本文通过进行数值模态分析,以得到模态参数与二衬结构形态参数的对应关系,从而提出定量的脱空判定标准。研究结论:(1)完全脱空响应块体基频值随平均脱空深度增大呈三次多项式规律增大,浅部脱空块体的基频值低于深部脱空块体,平缓脱空面较倾斜脱空面块体基频值更大,脱空面为水平时基频达到最大值;前两阶固有频率差值变化规律同基频-平均脱空深度曲线类似;(2)局部脱空响应块体基频值随脱空长度增大呈Logistic函数规律减小,脱空长度相同时,基频值随起始脱空深度增大而增大;前两阶固有频率差值随脱空长度增大而增大,结果曲线在脱空长度为30 cm处存在节点,前后差异明显;(3)由判定曲线图可确定二衬结构的精确形态参数,实现定量脱空判定,并提出了快速求得脱空特征参数的作图法;(4)该研究成果可为声振法在隧道二衬脱空检测中的工程运用提供理论依据。