移动荷载作用下桁架桥动力响应的数值分析

为研究移动荷载作用下桁架桥的振动情况,采用有限元方法,编制了桁架桥有限元计算程序,分析了节点静力荷载和移动荷载两种工况作用下某工程中三联钢桁架桥的受力情况,计算了静力荷载作用下的节点位移和单元内力,模拟了移动荷载作用下桁架桥动力响应过程,并与MIDAS/Civil程序计算结果进行比较.计算结果表明,两种方法对静力问题求解是吻合的;在动力分析时,相对于MIDAS程序中施加的"跳跃"性节点动力荷载,所给的线性插值分配方案,使得移动荷载具有较好的连续移动性,其动力响应曲线相对缓和.     

梁桥受移动荷载作用的数值模拟

移动车辆通过桥梁时将发生动力耦合作用使桥梁和车辆产生强烈的振动,其振动方程为时变系数微分方程,载荷与动态响应在时域中呈卷积关系,用解析的方法求解这类问题有很大的局限性,解决这类问题的最为有效的工具之一是数值方法中的有限单元法.使用动力有限单元法对移动交变载荷作用下的梁桥结构的动力响应过程进行了数值模拟,对于Euler-Bernoulli梁单元采用二节点的Hermite插值函数,在对时程直接积分时采用了Newmark方法,得到了良好的数值模拟结果.     

输电线路等效静力风荷载与调整系数计算方法

为了获得更合理的输电线路设计风荷载,以导线在自重和平均风荷载作用下的静力平衡构型和几何刚度作为计算的初始条件,将导线在脉动风荷载作用下的响应近似视为线性,考虑平均响应和背景响应分量的组合,提出多跨输电导线单目标和多目标等效静力风荷载的计算方法.以某500kV三跨耐张段为研究对象,分别以导线关键位置的顺风向位移和悬垂绝缘子串挂点顺风向反力为等效目标,讨论荷载-响应相关法(LRC)、阵风荷载包络线法(GLE)、多目标等效方法在导线等效静力风荷载计算中的适用性.计算导线的风荷载调整系数,并与我国规范取值进行对比.结果表明,GLE法可用于多跨输电线路的等效静力风荷载计算;规范对风荷载调整系数的取值不尽合理.     

连续梁影响线的微机算法

根据影响线定理,本文将求解连续梁影响线的问题转化为求解特殊荷载作用下的位移问题,并推导出特殊荷载的等效节点力的公式。用有限元法计算影响线,获得了令人满意的计算结果。     

基于弹性半空间体模式的路面结构有限元-无限元混合模型分析

采用空间有限元-无限元耦合法对弹性地基的静、动力特性进行了分析,数值模拟了弹性半空间体受任意移动荷载作用下的动力响应问题.有限元区利用三维8节点模型,无限元区采取三维8结点单向空间无限元模型和7结点五面体双向无限元模型,根据达朗贝尔原理,建立体系的运动方程,利用Wilson-θ法经MATLAB编程计算出不同瞬时、移动动荷载作用在不同位置时弹性体上各点的动力响应值.通过数值计算验证了的动力响应问题是有效的.得出一些有意义的结论.     

移动荷载作用下基于薄层单元法的土动力分析

详细推导了用薄层单元法(Thin—Layered Element Method)计算移动荷载作用下地基土动力响应的计算过程，得到了地基土的位移和加速度响应，并与分层法的结果进行了比较．结果表明：薄层单元法和分层法的结果吻合很好，用于计算移动荷载作用下地基土的动力响应是有效的．     

地震波浪同时作用下青岛海湾大桥的动力分析

为研究地震与波浪同时作用下桥梁的动力响应,本文以青岛海湾大桥为研究对象,采用大质量法,使用Midas civil 2012将考虑行波效应的地震波施加于大桥有限元仿真模型上;基于现有的波浪荷载理论,在Matlab中通过编程计算,得到随机波浪荷载和规则波浪荷载,并最终得到同时考虑地震和不同波浪荷载时,桥梁特定位置的位移和内力。研究结果表明,当不考虑波浪作用时,行波效应会在视波速中段区间上增加桥梁单元的内力值;当考虑波浪作用时,波浪荷载对行波效应下桥梁各个位置单元内力值和节点位移值的影响程度不同。因此,桥梁动力响应值应综合考虑行波效应、视波速大小及波浪荷载类型。该研究对桥梁和行车安全具有重要意义。     

桥梁移动荷载识别及其PCGM预优矩阵选取

基于时域法(TDM)求解思路,结合桥梁移动荷载特点,采用预处理共轭梯度法(PCGM)由梁的弯矩响应、加速度响应及其响应组合来识别桥梁移动荷载,重点比较在方程组不适定以及测量响应受噪声影响情况下不同预优矩阵对识别精度的影响,从而得到可用于移动荷载识别的最优预优矩阵.仿真结果表明,在绝大多数工况下,预处理共轭梯度法均能精确识别桥梁移动荷载,但不同预优矩阵对测量噪声及识别方程的不适定性有不同的抵抗能力,且对预处理共轭梯度法的收敛速度、识别精度也存在不同影响;合理选取预优矩阵能够有效提高桥梁移动荷载识别预处理共轭梯度法的精度和效率.     

三维框架单元温度变化时的等效节点荷载

通过材料力学的方法导出三维框架单元在温度变化时的等效节点荷载,并利用SAP93得出一框架梁在温差等效节点荷载作用下的计算结果。     

移动荷载作用下横观各向同性饱和地基的动力响应

利用半解析法对移动条形荷载作用下横观各向同性饱和两相弹性介质的动力响应问题进行了研究.由忽略土粒压缩和土体自重的Biot波动方程出发,对荷载进行Fourier级数展开,假设了响应函数的级数形式,利用土体表面边界条件,由待定系数法求解了考虑固液耦合作用的两相介质在移动荷载作用下的土体位移、有效应力及孔压表达式.通过计算,给出了不同土体渗透系数,以及荷载移动速度下横观各向同性对土体位移响应的影响.数值结果表明,横观各向同性对土体位移响应影响较大.     

复杂平面杆件结构求解的优化方法与应用

目的 提出计算未知约束力和未知位移优化方法,为复杂结构问题的解决提供条件.方法 基于动态设计变量优化算法原理,以平面杆件的每个杆段和结点为研究对象,以结点位移和结点力为设计变量,以每个杆段位移与内力关系以及结点力需要满足平衡条件形成目标函数,建立了杆件结构的未知位移和结点力的动态设计变量优化方法,编制通用程序完成算例的结点位移和结点力分析.结果 获得在非组集条件下未知量直接优化的求解.典型算例计算显示,其结果 与有限元方法 计算结果 非常接近.结论 新研究方法 可行,为工程应用分析提供新的思想.     

某下承式拱桥车振动力性能分析

为研究下承式拱桥在移动车辆荷载作用下的动力性能,对某下承式拱桥建立三维有限元模型,并通过环境振动试验对该桥进行模态参数识别,以此验证有限元模型的可靠性。在不同车速荷载作用下对该桥梁的动力响应进行了对比分析,并在此基础上采用狄克曼舒适度评价指标对桥梁进行车振舒适度评价。结果表明:冲击系数的大小不仅和结构基频有关,还与车辆的行驶速度有关,车速越大冲击系数越大;桥梁的横向舒适性较好,竖向舒适性较差。       

临界移动速度荷载作用下地基的振动特性

边学成通过建立2.5维有限单元结合薄层单元方法，研究了接近或超过临界速度的移动荷载作用下地基三维振动问题.通过沿荷载移动方向的波数变换将三维问题降维成每个节点有3个自由度的平面应变问题，极大地提高了计算效率.采用有限单元模拟荷载作用范围所在的地基近场区域，用动力薄层单元构建透射边界来模拟波从近场向无穷远处的传播.通过数值计算给出了地基表面振动的动力时程和三维波动场的分布，发现当移动荷载的马赫数接近或大于1.0时地基中产生明显的波动传播现象.     

桥面平整度的极大熵分析

本文针对实测的桥面平整度的特点，提出一种桥面平整度谱分析的分析方法－极大熵法。对在２０座桥上实测的７４条不同结构类型的桥面平整度特性曲线，利用极大熵法进行了谱分析，提出了用于分析行进车辆荷载作用下桥梁动力响应的桥面平整度的功率谱密度表达式。     

既有框架结构的新型等效简化动力模型构建方法

为了实现对长期服役后的结构在地震、风等动荷载作用下安全性和舒适性的评估,利用监/检测数据建立一个能准确反映实际建筑在地震、风等动荷载作用下动力响应的结构动力学模型至关重要。本文针对非常普遍的框架建筑结构,提出了一种基于少量移动传感器的框架结构等效简化动力学模型构建方法。首先,提出建筑结构等效简化模型构建的层间剪力等效原理,证明了以该原理构建的简化模型具备准确模拟实际建筑结构动力响应的能力。其次,推导了框架结构简化模型形式,并研究了简化模型参数特点。然后,提出了一种框架结构简化模型参数的迭代识别方法,实现了仅使用少量无线移动传感器的简化模型参数识别。最后,通过一个12层3跨钢框架结构数值模拟算例,研究了在不预知结构刚度退化的具体形式和仅使用少量移动加速度传感器的条件下,由本文所提方法构建的等效简化模型对实际框架结构在不同水平动荷载作用下结构动力响应的预测能力。数值试验结果表明,等效简化模型能准确模拟不同荷载工况下框架结构加速度和位移响应。因此,本文提出的框架结构等效简化模型构建方法将在评估既有框架结构在风、地震等动荷载作用下的结构安全性和舒适性方面具有重要的应用前景。     

变刚度和带有收进的高层建筑弯扭耦联简化分析

本文在[1]的基础上,利用广义杆件有限元(在各等刚度段之间)和解析法(在等刚度段内)联合应用来计算变刚度或带有阶梯状不对称收进的由核心筒,剪力墙和平面框架组成的复杂平面布置的三维空间协同工作体系的弯扭耦联问题。推导了单元刚度矩阵、等效结点荷载,并给出在等刚度段内三种典型荷载下的计算公式。算例表明,本法所用单元极少,计算工作量小,速度快,用微机即可解决复杂问题,且具有较好的计算精度,可供初步设计之用。     

移动车辆荷载作用下桥梁冲击系数的若干讨论

为对移动车辆荷载作用下桥梁冲击系数有更加深刻的理解,结合理论推导与仿真模拟,并考虑其物理意义,对冲击系数基本概念、不同响应以及不同位置对应冲击系数的区别等关键问题进行了详细讨论. 研究表明:现行规范所采用冲击系数是一个不具有实际物理意义,仅便于设计的中间变量;不同响应冲击系数不相同,且弯矩冲击系数往往小于挠度冲击系数;不同截面对应冲击系数不相等,墩顶冲击系数最大、边跨次之、中跨最小;处于对称位置的截面,车辆后经过的截面冲击系数较大;基于不同的原理,用于设计的冲击系数可采用较为保守的值,而对于评价则不可直接使用. 最后,提出了移动车辆荷载作用下桥梁动力性能设计与评价时冲击系数取值方法的建议.     

弹性地基梁的修正刚度矩阵解法

提出一个分析弹性地基梁的修正刚度矩阵解法。在该法中,土的反力模型采用文克尔假定：将梁分成若干段,假定第段梁弹性线的函数形式,并以梁单元两结点的位移作为弹性线函数的参数;将土的反力表示成梁单元结点位移的函数,并作为分布荷载作用在梁单元上;利用梁位移解法的基本 建立土反力的结点力与结点位移的关系,并以矩阵形式表示,形成土反力矩阵;将土反力矩阵与梁单元刚度矩阵迭加,形成修正的梁单元刚度矩阵;最后,由梁单     

基于样条函数的桥梁列车多轴移动荷载识别

建立了移动荷载作用下简支桥梁的运动方程,在此基础上,基于模态叠加原理,由最小二乘法建立了桥面移动荷载的识别方程。利用样条函数逼近法拟合动态响应,识别桥上多个移动常量荷载,并分析相关参数对识别结果的影响。结果表明,该方法具有一定的有效性,算法简单,具有较好的识别精度。