悬索跨越管道的顺风向风振响应分析

根据渭惠渠跨越段工程中某悬索跨越管道的工程实例,利用MATLAB软件编制了悬索跨越管道的空间相关性风场的模拟程序,模拟风速的功率谱密度函数与目标功率谱均吻合较好,说明本文方法具有较高的精度。将风速转换为风荷载,并施加在悬索跨越管道的有限元模型上,进行风振响应分析,获得结构的位移和加速度时程曲线及构件的应力分布情况,结果表明该悬索跨越管道结构在风荷载作用下是安全的,为同类结构的抗风设计提供参考。     

大跨度斜拉桥地震响应非线性时程分析

以有限元分析理论为基础,结合某大跨度斜拉桥工程实例,利用ANSYS软件建立有限元模型,通过修正后的El Centro波分别考虑横向、竖向及纵向输入,采用时程分析方法对其进行地震反应分析.计算分析表明:考虑几何非线性后,结构的内力和位移响应明显增大,且对主梁和索塔内力与位移的影响程度及规律也不尽相同,须区别对待分析.同时表明该桥抗震性能良好,地震荷载不控制设计.由此得出结论,对于斜拉桥这类柔性体系, 不可忽视结构几何非线性的影响.     

超高层建筑风致振动的现场实测与数值模拟

通过采用现场实测和数值模拟方法,对某超高层建筑的风致振动特性进行研究。在建筑物顶部布置结构振动监测系统,对常态风和台风作用下的结构振动响应进行测量,分析加速度、位移幅值和结构的自振特性。以实测动力特性为基础,建立超高层建筑的等效气动弹性模型,采用平均风剖面入口,联合ANSYS和CFX对风场与建筑物的流固耦合振动进行数值模拟,得到不同顶部风速下,建筑物不同高度处的位移时程、气动力系数时程及频谱分析、尾流旋涡脱落模式。将数值模拟结果与现有的实测结果进行对比分析,表明该方法模拟流固耦合振动是可行的,并可为实际超高层建筑的抗风设计和舒适性计算提供技术依据。     

输电塔风振疲劳可靠性分析

基于时域理论研究输电塔在风振作用下的疲劳可靠性问题。本文采用Davenport谱模拟脉动风速,通过分析计算杆件内力,得到风荷载时程数据。利用分析软件SAP2000建立结构的有限元模型,将时程荷载施加到结构有限元模型上,求得输电塔关键杆件应力时程响应。采用雨流法统计分析应力时程数据,得到应力循环幅值及其应力均值。基于疲劳理论的Basquin方程、Miner累积损伤准则以及Goodman修正方程,推导出处理疲劳问题的概率数学模型。结合平均风的分布概率以及计算结构疲劳寿命的方法,得到关键杆件在一定可靠度下的疲劳寿命。通过文章分析可知,随着可靠度数值的变化,结构的疲劳寿命相差极大。     

基于增量动力分析和纤维模型的矮塔斜拉桥结构抗震性能研究

基于OpenSees软件及其纤维模型的有限元方法,建立了典型矮塔斜拉桥的非线性数值分析模型,分析各构件的抗震性能指标。采用动力增量分析法（即IDA方法）,对结构进行了非线性动力时程分析,分别探讨了在纵桥向和横桥向地震作用下矮塔斜拉桥结构的构件破坏规律。分析了在不同加速度峰值情况下,矮塔斜拉桥主塔和边墩沿高度变化的应变包络图、主梁内力包络图及支座位移包络图。结果表明：与一般斜拉桥性能要求不同,矮塔斜拉桥的主塔可以发生损伤,塔底和边墩墩底为主要控制截面,支座在纵桥向地震组合作用下较易发生破坏,拉索和主梁是不易损伤的构件,主梁内力包络图的分布情况随着地震峰值的增加发生变化。     

弦支穹顶屋盖结构的风振响应研究

弦支穹顶屋盖结构的自重较轻,风荷载作用是结构设计的控制因素,应当对其风振动力响应进行研究.本文采用AR法并结合MATLAB软件对某体育馆椭圆形弦支穹顶屋盖结构的风速时程进行模拟分析,然后进行结构风振响应时程的有限元分析,得出了结构的风振系数和一些有意义的结论:其节点位移风振系数为1.74,位移风振系数随着初始预应力水平的增大而增大;风振响应过程中,拉索的预应力有所降低,靠近结构中心位置拉索的预应力损失率比靠近外部的大;初始预应力越大,预应力损失率越小;弦支穹顶结构环索预应力水平的降低会对结构的风振响应有不利的影响;弦支穹顶屋盖结构只考虑等效静力风荷载作用的结构抗风设计偏于不安全,应当考虑脉动风的作用.     

基于性能的大跨径斜拉桥主塔概率地震风险分析

地震作用下,若斜拉桥主塔发生损伤,将使整体损伤风险明显提高。因此对斜拉桥主塔进行地震易损性分析来评定主塔的抗震能力,进而评估斜拉桥主塔在设计基准期内的地震损伤风险,具有重要的工程和经济意义。本文通过SAP2000有限元分析软件对某斜拉桥主塔进行了纵横向的地震易损性及危险性分析,结合地震易损性和危险性分析推导出概率地震风险函数,进而开展了斜拉桥的概率地震风险分析。分析结果证明,在100年设计基准期内,纵桥向或横桥向地震作用下,本文斜拉桥"H"型主塔均满足E3水准抗震设防要求。     

斜拉桥的动力特性分析与试验研究

以吉林市临江门大桥为工程背景,进行了现场的脉动试验,采用大型有限元分析软件ANSYS,建立了该桥的三维空间有限元模型,并对其进行了动力特性分析,数值计算结果与动态试验结果比较吻合,说明了该有限元模型能够分析出该桥的动力特性,可为同类型的独塔双索面斜拉桥的动力特性分析提供参考.     

大跨度斜拉桥横桥向减震研究

斜拉桥在横桥向采用塔-梁、墩-梁固结的约束体系,导致其整体刚度增加,地震惯性力增大,给边墩及其基础的抗震设计造成困难。分别采用位移相关型(方案1)和速度相关型(方案2)两类减震装置对一座斜拉桥的横桥向进行了减震研究。方案1在边墩-主梁间设置位移相关型减震装置,并对其屈服荷载进行了参数分析;方案2对速度相关型减震装置的安装位置和数量进行了优化分析,并对其参数取值进行了参数分析;对横桥向固结体系和减震体系的地震反应进行了对比。结果表明:地震作用下两类减震装置发生滞回变形,延长了结构在横桥向的周期,有效降低了边墩的地震剪力和弯矩反应;横桥向墩-梁间的相对位移会增大,可通过减震装置参数的选取将其控制在合理的范围内;塔底的地震剪力和弯矩反应变化不明显。2种方案均可用于斜拉桥横向减震。     

大连国贸大厦高层水箱风振控制研究及应用

本文针对一实际工程结构———大连国贸大厦,研究了风荷载作用下调液阻尼器的减振控制作用。首先建立了该结构的简化计算模型,利用Davenport谱给出了模拟风荷载。在大厦所处位置进行多次测量,得到实际风速样本。选取其中风速较大、过程平稳的样本,对实测样本和模拟样本的频谱进行比较,验证了模拟风荷载的合理性。文中将大厦顶层的生活水箱设计成可减小结构位移及加速度反应的控制装置TLD(tuned liqu id damper),根据不同工况进行数值计算,选出最佳方案,设计出可实际应用、并达到一定减振效果的减振水箱,以提高大厦在风荷载作用下的舒适度。     

低层无筋砌体基于性能的强风易损性分析

沿海地区低矮房屋大多系村民自建,由于缺乏合理设计和规范施工。结构抗风措施比较简单,台风发生时往往造成大面积破坏。为了研究沿海低矮房屋在强风作用下的易损性,文章采用理论分析的方法,通过ANSYS建立一个三层无筋砌体有限元模型,以顶部位移为性能指标并充分考虑其结构材料性能的随机性,对结构进行非线性动力时程分析得到风速和结构响应的关系,对结构进行与静力非线性分析定义结构四种破坏状态,最后依据可靠度理论计算得到结构在不同破坏状态下的易损性曲线。并计算在该地区50年和100年一遇风荷载作用下结构发生不同破坏状态的概率大小,分析了此类房屋的抗风能力。     

节点刚度变化下角钢塔静力和风振响应分析

使用有限元分析软件ANSYS,研究节点刚度对自立式角钢塔结构静力性能和风振响应的影响,主要研究内容有:采用线性滤波法中自回归AR模型和MATLAB编程模拟了脉动风速时程;建立考虑节点刚度的角钢塔模型,研究了静力和风振作用下节点刚度对结构内力和位移的影响。分析结果表明:节点刚度对角钢塔的静力性能和风振响应影响显著。     

单向张弦梁结构风振响应的时域分析

张弦梁屋盖结构自重轻,地震作用下的动力问题不是结构设计的控制因素,但是在风荷载作用下结构的动力响应较为显著,在设计中应给予足够重视。本文首先利用Matlab编程工具,模拟结构的风速时程曲线,然后利用有限元软件中的瞬态动力学分析模块对这种结构进行动力时程分析,讨论其在脉动风荷载作用下的动力响应,并将结果和频域法脉动风荷载的分析结果进行对比,验证了计算结构的可靠性。得到一些有意义的结论,供张弦梁结构的工程应用参考。     

某电信楼避雷针结构的动力响应分析

某电信楼的避雷针结构为一变截面钢管塔，在风荷载的作用下，常会引起塔顶位移过大而影响其正常使用。本文采用有限元程序ANSYS5．7，对避雷针钢管塔的自振频率和振型进行了计算，并用现场的实测结果验证了计算结果的准确性；在此基础之上，还计算了避雷针塔顶在脉动风荷载作用下的位移响应，从而为避雷针的风振控制提供了可靠的参考依据。     

双层板桁钢梁应力分析

以跨度最大的双层斜拉桥闵浦大桥为背景,研究了双层板桁钢梁桥面板的受力特性,阐述了精细壳单元与梁单元结合的整体有限元模型,并分析了上、下桥面间腹杆的受力特性与桥面板的应力分布特性;采用桥面纵横梁间带U肋精细桥面模型,分析了桥面板和U肋在车辆荷载作用下的应力分布。研究表明,上、下层桥面横桥向应力小于纵桥向应力,并且横桥向应力的不均匀性明显大于纵桥向;车轮荷载作用下,正交异性桥面板应力分析时,荷载位置对纵横向应力峰值的影响很小,并且横桥向应力起控制作用,峰值均出现在U肋与顶板交接处。     

军山斜拉桥非线性时域抖振分析

武汉军山大桥是跨越长江的中跨跨径很大的斜拉桥，在脉动风作用下，其线性抖振响应较大，动力放大系数基本上大于2。为了比较该桥非线性抖振响应与线性抖振响应的差别，本文根据某地短期的实际风速时程记录资料，在一定的概率下，对该地区100年一遇的极值风速时程进行抖振分析比较。计算结果表明，对于该桥说来非线性影响不是很明显。     

某海底沉管隧道风塔及下部结构抗震性能分析

为研究某海底隧道风塔及下部结构体系在塑性阶段的损伤破坏形态及特点,探讨在多重荷载作用下弹塑性静动力响应对结构的影响,建立了沉管隧道风塔及下部结构的大型三维有限元模型。采用基于能量原理的混凝土塑性及损伤本构模型,借助大型有限元软件ANSYS及ABAQUS分别对结构进行不同地震条件下的动力时程分析,对比分析振型、层间位移角及较为完整的塑性损伤破坏系数曲线。结果表明:不同设防地震下,结构整体性良好,振型及层间位移角满足规范要求;不同罕遇地震下,该结构的混凝土塑性拉压损伤最大时刻均发生在20 s,主要破坏区域在风塔与人防井及下部立柱的接触位置,且拉伸破坏系数明显高于压缩破坏。本文的研究成果可以为类似近海沉管隧道工程抗震设计提供一定的依据与指导。     

大跨斜拉桥桥面风致抖振的粘滞阻尼控制分析

现代大跨度斜拉桥结构重量轻、阻尼小,因而对风的作用比较敏感。紊流风诱发桥梁过大的抖振响应会危及行车、行人的舒适和安全。本文利用有限元软件ANSYS,以山东滨州黄河公路大桥为例建立了大跨斜拉桥三维空间有限元模型,在全桥动力特性分析的基础上,利用混合自回归模型模拟桥梁脉动风荷载,并进行了自激力的时域化处理,重点分析了桥面侧向抖振响应;通过对粘滞阻尼器力学特性的分析,提出了在桥塔和主梁之间安装与桥面成45°的粘滞阻尼器来控制桥面侧向抖振响应的方案,并分析了不同阻尼系数时的控制效率。研究结果表明:在侧向风力的强迫作用下,桥面侧向抖振响应不可忽视;粘滞阻尼器控制下,桥面抖振响应显著减小,各主要构件内力均无明显增加,且随着阻尼系数的增大,减振效率显著增大,阻尼器的出力也增大,但当阻尼系数达到一定值后,减振效率的增大趋于平缓,存在一个经济合理的最优值。     

无背索斜拉桥主塔受力及抗震性能分析

为探讨主塔横梁对无背索斜拉桥结构的静动力特性影响,以某无背索斜拉桥为原型,采用三维静\,动力有限元计算方法,分析了实心横梁、大空心横梁、小空心横梁与无横梁四种主塔横梁方案的静、动力结构特性。静力计算结果表明:在最不利荷载作用下,四种对比方案中,实心横梁的拉索应力接近安全系数临界值;横梁重量越大,主梁挠度及主塔顺桥向变形值越小,且未设置横梁的方案在长期荷载作用下产生主跨侧的收缩徐变变形值。动力计算结果表明:大空心横梁方案结构横桥向刚度最大塔底轴力最大、横桥向弯矩值最大;无横梁时横桥向剪力最大,且无横梁方案使得主塔刚度较小,阵型易出现主塔横向失稳。综合考虑结构静、动力特性与施工便利性和后期维护,建议该结构采用实心主塔横梁。     

多维地震作用下高铁桥梁圆端形桥墩易损性分析

圆端形桥墩在高铁桥梁中应用广泛,为研究其在多维地震动作用下的易损性,首先基于OpenSees建立了某典型三跨高铁连续梁桥的非线性动力分析模型;然后以相对位移延性比为桥墩的损伤指标,确定了固定中墩各破坏状态的相对位移延性比界限值;最后,在考虑地震动输入角的基础上,基于易损性分析方法,对比分析了固定中墩顺桥向和横桥向的地震响应。结果表明:(1)同一地震动输入角下,固定中墩顺桥向的墩顶峰值位移平均值远大于横桥向;(2)当PGA值和地震动输入角都相同时,固定中墩顺桥向达到各破坏状态的概率明显大于横桥向,因此,在设计时应优先考虑顺桥向的破坏概率;(3)固定中墩顺桥向各破坏状态易损性云图的波动性明显大于横桥向,所以地震动输入角对固定中墩顺桥向的影响不容忽视。