MPA法和Pushover法在掉层框架结构中的适用性对比分析

结合已有的规则结构分析结果,设置不同的掉层跨数、掉层数量的掉层结构,以逐步增量弹塑性时程分析(IDA)结果为依据,运用多模态Pushover法(MPA)和传统的Pushover法进行对比分析。结果表明:相对于规则框架结构,除MPA外,掉层结构的掉层部分在各类侧向力分布模式相对于IDA下的层间Pushover曲线有较大差异。SRSS分布下在掉一、二层位置,过高估计结构的响应。上接地层以上部位各侧向力下的层间Pushover曲线较IDA曲线误差较小。掉层的楼层的层剪力在上接地位置存在明显的突变。掉层跨数的改变对上部楼层弹塑性分析结果影响较小,但跨数的改变会改变同等烈度下结构的层间Pushover曲线和内力响应。与此同时,掉层跨数的增加会减轻"剪力突变"现象。伴随着掉层层数的增加,掉层部分均匀分布和倒三角分布与IDA下层间推覆曲线的差异会扩大。总之,相对于传统Pushover分析,MPA分析的结果更接近于相对准确值,需要进一步研究以提高精度。     

桁架转换层设置在不同高度处结构的受力性能分析

以一个实际工程案例为背景,采用SAP2000有限元软件,建立原结构的三维有限元分析模型,通过将桁架转换层设置在第3、6、9层不同的高度,对结构施加各种荷载工况,对比建筑结构层刚度比、最大层问位移、最大层间位移角的变化。结果表明,桁架转换结构比其他形式的转换结构更为合理。转换层设置在不同高度时结构层位移曲线、层间位移角曲线变化趋势基本一致;但随着转换层高度的增加,刚度比增大,层间位移角突变增大,结构整体性越差;且转换层位置较高时,转换层附近的层间位移急剧变化,这会引起结构内力的突变,易使转换层附近几层成为薄弱点首先破坏。此外,桁架转换层具有很大的刚度,不仅能很好的满足建筑上对空间及穿越管道设备的要求,还可以有效降低水平荷载作用下结构顶点位移。     

高矮塔斜拉桥横向减震体系关键参数联合优化

为探究由钢阻尼器与抗风支座组成的横向减震体系关键参数对斜拉桥横向地震响应的影响,以某高矮塔斜拉桥为例,基于结构内力与位移响应相平衡的原则,运用正交试验设计法设定参数联合优化的分析工况,分别以结构内力与位移响应、钢阻尼器耗能为优化指标,探究算例中减震体系关键参数钢阻尼器屈服力及抗风支座初始间隙对优化指标的影响。结果表明:辅助墩内力及高塔侧边跨主梁梁端位移响应的控制因子具有显著的参数耦合效应,参数优化时需联合考虑;在墩台设置钢阻尼器可显著降低辅助墩内力及梁端位移响应,但不能有效降低桥塔内力响应。     

框架剪力墙结构抗震动力性能与抗侧向倒塌能力研究

为了探讨框架剪力墙结构的抗震动力性能和抗倒塌能力,针对一典型的20层钢筋混凝土框架剪力墙结构展开研究。首先,利用静力弹塑性方法对结构进行推覆分析,得到多遇、设防、罕遇地震下的性能点处相关参数;然后,选定合适的地震动记录和损伤指标,利用增量动力分析方法研究结构的地震反应和抗倒塌能力。结果表明:在小震和大震作用下,结构的层间位移角均满足规范限值要求,Collapse塑性铰主要出现在结构底层,可以实现大震不倒;随着楼层的增加,结构的层间剪力逐渐减小,有个别地震动记录在15层左右剪力会突然增大;结构50%倒塌概率对应的地震加速度为2.41 g,说明该结构的抗倒塌能力较强。     

连续刚构桥合拢状态分析

连续刚构桥作为超静定结构,合拢顺序的不同,必然影响到成桥结构的内力以及位移,尤其是多跨连续刚构桥.以云南某连续刚构桥为例,采用Midas/Civil软件建立仿真模型,考虑成桥阶段的累积位移以及内力,确定合理的合拢顺序,并以此考虑不同的合拢温度.以合拢顺序与合拢温度为变量,以竖向位移与结构次内力为目标,对结构进行多方位分...     

双参数地基中隧道下穿既有管线的显式解析解分析

针对隧道下穿诱发既有管线响应问题，基于Pasternak地基模型推导管线变形控制微分方程，并采用朗斯基行列式和常数变易法给出全定义域内管线挠度、转角、弯矩和剪力的显式解析解。结合工程实例，将该方法所得管线挠度与实测数据及已有文献结果进行对比，对显式解析解的可行性和优异性进行验证。此外，分析了沉降槽宽度参数和剪切层刚度系数对管线响应的影响。结果表明：所提方法给出的管线挠度与实测数据吻合较好；随沉降槽宽度参数增大，管线响应范围扩大，管线挠度增加，管线最大转角先增大后减小，管线最大弯矩值和最大剪力值减小；随剪切层刚度系数增大，管线响应范围受到影响较小，管线挠度在隧道中轴线附近范围增加，管线转角在峰值附近范围增大，管线弯矩最大值和剪力最大值减小。     

不同墩高下连续刚构桥抗震性能分析

以某大跨连续高墩刚构桥为依托,采用Midas/civil软件建立仿真模型,通过时程分析方法研究双肢薄壁墩参数在地震响应下对高墩连续刚构桥抗震性能的影响。以桥墩高度为主要参数,以模型阵型频率、桥墩墩顶、墩底位移及内力变化三个方面对其抗震性能进行评价。研究结果表明,随着其中一个桥墩高度的增加,桥梁频率不断减小,矮墩墩底及矮墩主梁根部出现内力最大值。随墩高的增加,矮墩内力越来越大,高墩内力逐渐减小。     

粘滞阻尼器在某学校宿舍楼减震设计中的应用

通过对山西省某学校宿舍楼进行消能减震设计,介绍了减震设计的思路和原则,对采用粘滞阻尼器的结构进行了非线性时程分析。分析结果表明：在小震作用下,减震结构的基底剪力和层间位移角较非减震结构有明显的减小,且最大位移角小于规范值;在大震作用下,减震结构的塑性铰发展较好,满足规范要求,且阻尼器的滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,可为建筑结构安全提供保障。     

基于神经网络的矮塔斜拉桥近断层地震响应参数敏感性分析*

为研究近断层地震动对矮塔斜拉桥地震响应参数敏感性的影响,提出基于BP神经网络配合有限元分析的参数敏感性分析方法（FBSA法）,以某铁路矮塔斜拉桥为研究对象,进行参数化有限元建模,运用BP神经网络计算近断层地震动作用下矮塔斜拉桥响应以及自振频率对各参数的敏感性系数,分析近断层脉冲地震动对地震响应敏感性的影响规律。研究结果表明:FBSA法可快速、精确地完成敏感性分析,为抗震设计与优化提供更全面的参考;矮塔斜拉桥几何布置和截面尺寸对振型刚度影响较大;近断层脉冲地震动作用下,桥梁位移和内力响应明显增大,各设计参数对桥塔位移、桥墩位移和内力以及主梁横向位移和弯矩的参数敏感性具有显著影响,对主塔内力和主梁竖向位移参数敏感性的影响不明显。     

大跨径悬索桥液体黏滞阻尼器参数敏感性研究

为研究液体黏滞阻尼器参数变化对大跨径悬索桥地震响应的控制效果,以某悬索桥为例,基于ANSYS有限元软件建立梁端设置液体黏滞阻尼器的结构有限元分析模型,采用非线性动力时程方法,对液体黏滞阻尼器的阻尼系数和阻尼指数进行参数敏感性分析,并与未设置液体黏滞阻尼器的结构地震响应进行对比,在此基础上研究液体黏滞阻尼器参数变化对结构地震响应的影响。结果表明:对于大跨度悬索桥,液体黏滞阻尼器的设置应以控制地震作用下梁端位移响应为首要目标,阻尼指数对减震效果影响最为显著,其值宜选取在0.8～1.0范围,并根据设计阻尼力来选择适当的阻尼系数值。设置恰当参数的液体黏滞阻尼器,可有效降低悬索桥梁端位移,且不会显著增加结构地震内力响应。     

Signal denoising method for modal analysis of an offshore platform

The modal analysis of offshore structures is a key element of structural health monitoring based on vibration. A difficulty encountered by practitioners and researchers is that an accurate modal analysis is challenging in noisy environments. The objective of this work is to develop and implement a signal denoising method based on solving the inverse singular value problem of a measured (noisy) data matrix with prescribed entries to reconstruct a filtered data matrix. The measured (noisy) impulse response function (IRF) is used to build a square or nearly square Hankel matrix. The normalized rank determination indicator (RDI) of the Hankel matrix is introduced to determine the number of prescribed non-zero singular values in the prescribed entries inverse singular value problem (PEISVP). The reconstructed (filtered) matrix must maintain the original Hankel structure, and preserve the number of non-zero singular values. Once the filtered IRF has been obtained, the complex exponential (CE) method is applied for the modal analysis. To validate the proposed method, hereafter referred to as PEISVP-CE, we undertake the numerical simulation of a five-story shear building. Once successfully validated, we apply the PEISVP-CE method to an offshore field experiment of a jacket platform under the step relaxation. We find that the PEISVP-CE method is effective at eliminating noise and, therefore, appropriate for the modal analysis of offshore structures.     

基于正则化频率变化率与神经网络的石油井架结构损伤识别

阐述结构健康监测中损伤识别的关键问题,介绍基于正则化的频率变化率的损伤定位方法,提出一套基于模态参数和神经网络的损伤识别技术。按相似理论建立了JJ160/41-K型井架实物模型,根据其基本结构和受力特点,以JJ160/41-K井架的实物模型为对象进行损伤研究。结果表明:井架模型在局部结构发生变化时整体的固有频率发生改变;将模态分析理论和神经网络方法相结合,可对已定位损伤的井架进行定量分析;通过实例运算验证了其对结构损伤诊断的有效性。     

流量分布系数对低压热释放速率测量的影响

热释放速率是反映火灾规模的重要参数,但高海拔低压地区可燃物燃烧的热释放速率测量一直未得到有效解决。为此,引入烟气管道流量分布系数,并对其进行低压修正,基于耗氧原理分析了低压条件下可燃物燃烧的热释放速率测量原理,提出了低压燃烧热释放速率的计算方法。在此基础上,设计并搭建了低压燃烧舱模拟高海拔低压环境,开展了不同静态低压条件下的正庚烷池火试验,并对烟气管道流量分布系数与不同的静态环境低压进行线性关系、指数关系等拟合,发现试验工况压力下的流量分布系数与响应的环境压力呈指数函数关系,且拟合度高达97.2%。采用指数函数关系并根据能量守恒对试验测量出的低压热释放速率进行修正,误差不超过5%,表明该方法可行。     

CREAM方法中控制模式分类的模糊方法

认知可靠性与差错分析方法(CREAM)通过对任务环境进行分析从而直接确定人为差错发生概率。该方法提出控制模式的概念,认定不同的任务环境下可能对应不同的控制模式,而人为差错概率直接由控制模式确定。因此,确定控制模式是其中的关键环节。针对该问题,笔者提出了一种模糊方法。通过对性能影响因子进行打分对任务环境进行量化,利用专家打分的方式确定性能影响因子分值对于控制模式的隶属度;通过拟合分析确定性能影响因子的分值对控制模式的隶属函数,得到控制模式与分值之间的对应关系;将该方法应用到两个示例中,其结果与原有方法的结果基本一致。     

海洋平台圆柱体坠落运动轨迹及落点分析

传统的角度偏差经验值方法导致落物风险评价过程中的落点和危险区预测存在较大误差，科学化、立体化、完整化、多因素概化的落物轨迹和落点分析方法及工具缺位。为此，以海洋平台圆柱体落物为研究对象开展先导研究，在2D运动理论模型基础上，考虑3维、6度受力与运动参数，引入粘性拖曳力系数经验公式、海流运动、旋转升力和力矩项，建立了具有普适性的落物水下3D运动轨迹预测模型，并以现场实验数据校验表明模型方法可行、结果更可信；据此以Matlab 2016为程序设计平台编制了海洋平台圆柱体坠落运动预测分析工具（MREDP），分析了坠落运动落点分布规律。研究结果表明:随着初始倾斜角度的增大，落点偏移距离呈现先增后降的趋势，于62°时达到最大值，运动轨迹整体呈现螺线曲率减小、向轨迹曲线外开口侧偏移趋势；落点分布变化可分为Y轴偏移稳定主导阶段、X轴偏移实力型快速主导阶段和X轴偏移机会型主导阶段3个阶段；相对MREDP预测结果，DNVGL-RP-F107经验性角度偏差推荐结果较为保守，MREDP可为DNVGL-RP-F107提供更加准确、可信的轨迹曲线和落点取值。基于分析结果，提出了采用Monte Carlo方法表征实际工程中起始运动参数随机性和入水撞击产生的不确定性等建议。     

降雨条件下黄土斜坡的入渗特征分析

为研究黄土斜坡的降雨入渗规律和降雨诱发黄土滑坡的机理,在宁夏西吉县一黄土斜坡建立了监测站,在斜坡上部开挖探井并安装了土壤水分计观测土壤含水率,在探井附近安装了小型气象站,观测气温、降雨量、蒸发量。通过现场观测数据分析了气象条件对土壤含水率的影响,以及雨水在黄土斜坡中的入渗规律。使用SEEP/W软件分析了完整黄土斜坡和有裂隙黄土斜坡在临界降雨条件下的孔隙水压力分布,以及斜坡孔隙水压力随深度的变化规律。结果表明,深度1 m以内的土壤含水率变化受蒸发量与降雨量的影响显著,深度越大,土壤含水率的变化曲线越平缓。强度大于19 mm/d的降雨才会引起土壤含水率的骤增,且土壤含水率变化比降雨延迟48 h左右。斜坡表面发育的裂隙是雨水进入斜坡体内部的主要通道。降雨会在有裂隙的斜坡内部形成饱和区,使土体抗剪强度降低,饱和渗流会增加斜坡下滑力,这些作用使黄土斜坡发生滑动。现场监测研究得出了研究区滑坡临界降雨量的参考值,提出斜坡裂隙是降雨诱发黄土滑坡的重要因素。     

基于VDI2198循环的内燃叉车实际作业排放特性

为了分析实际作业的叉车排放特征,基于VDI2198循环,采用车载排放测试系统(PEMS)对某基本型配备非道路国Ⅲ柴油发动机叉车进行前进、后退、货物举升、货物下降4种作业工况下的实车道路排放测试。结果表明,各排放物的排放速率在前进、货物举升和货物下降工况下处于较高水平,在后退工况下处于较低水平。CO_2、NO_x基于时间的排放因子在前进工况下最高,其原因是在前进工况下发动机处于合理转速工作区,进气充足,燃料燃烧较为充分,达到了高温富氧条件;CO、PN基于时间的排放因子在货物举升工况下最高,其原因是举升工况下发动机转速过高,进气不足、喷油量增加导致大量燃料不完全燃烧。后退工况下较低的CO_2基于时间排放因子,使得各污染物基于CO_2当量排放因子在后退工况下较高。与美国NONROAD模型中同类叉车排放水平对比,试验叉车的CO排放水平远低于Tier4A之前的排放水平,远高于Tier4排放水平;NO_x的排放水平低于Tier4A之前的排放水平,稍高于Tier4的排放水平。适度超载对排放影响较小,冷起动对排放影响较大。坡度增加对排放影响显著,坡度从0(平地)增至10%,CO、NO_x、PN、CO_2基于里程的排放因子分别增加了54%、19%、100%、27%;坡度从10%增加至15%,CO、NO_x、PN、CO_2基于里程的排放因子分别增加了41%、50%、51%、56%。     

危险品集装箱堆场人因失误概率量化方法研究

由于人因失误是引发危险品集装箱堆场事故的主要原因,特别以成功似然指数法为框架研究了危险品集装箱堆场人因失误概率的量化方法。考虑了影响因子的主观特性,重点结合认知可靠性与失误分析方法对成功似然指数法进行修正,确定了培养与组织管理、同时出现的目标数量等6项行为形成因子。通过建立熵权法、模糊集合理论与专家判断的融合实现人因失误概率的计算。最后,用算例验证了方法的有效性,结果表明,本方法不但可将测算精度控制在有效区间(0,0.059 5),而且相较其他方法将危险系数降低了6.97%。针对危险品集装箱堆场管理这类高危行业,较高的人因失误率有利于风险辨识和风险预防。