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Reissner能量方程视角下的改进Timoshenko梁动力学方程及其在轴力识别中的应用
1
作者 郭鑫 魏达 +1 位作者 姚亚东 李东升 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1723-1730,共8页
在轴力识别中,动力测试法建立在杆件振动理论的基础上,因此杆件的振动方程决定了轴力识别的结果。为提高杆件轴力识别的精度,从能量角度出发,推导出轴力作用下Timoshenko梁的自由振动方程。引入缩聚假设,建立了Timoshenko梁关于位移、... 在轴力识别中,动力测试法建立在杆件振动理论的基础上,因此杆件的振动方程决定了轴力识别的结果。为提高杆件轴力识别的精度,从能量角度出发,推导出轴力作用下Timoshenko梁的自由振动方程。引入缩聚假设,建立了Timoshenko梁关于位移、应力和轴力的Ressiner能量方程;使用极值定理,求得平面梁的运动和应力的平衡方程,化简上述平衡方程得到轴力作用下Timoshenko梁自由振动的方程,发现与经典结构动力学方程相比,所提出的方程多出与轴力和剪切效应有关的两项。使用本文推导的方程分别从数值模拟和试验研究两个方面对杆件进行轴力识别,发现与传统的识别方法相比精度有较大的提高,验证了其正确性和适用性。 展开更多
关键词 TIMOSHENKO梁 自由振动 模态分析 轴力识别
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基于非线性涡激力广义模型的涡振幅值换算 被引量：3
2
作者 周奇 孟晓亮 朱乐东 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期82-88,共7页
节段模型测振风洞试验是研究涡激共振风速锁定区间和振动幅值的主要手段之一,但节段模型涡振振幅并不能由几何缩尺比直接换算至实桥,需要对测试结果进行修正。已有研究表明,涡激力具有强烈的非线性特性,因此基于线性涡激力模型的换算方... 节段模型测振风洞试验是研究涡激共振风速锁定区间和振动幅值的主要手段之一,但节段模型涡振振幅并不能由几何缩尺比直接换算至实桥,需要对测试结果进行修正。已有研究表明,涡激力具有强烈的非线性特性,因此基于线性涡激力模型的换算方法不再适用。此外,由于采用的非线性涡激力模型不准确,基于非线性涡激力模型的已有换算方法也不一定适用,并且目前基于非线性涡激力模型的换算方法也没有给出阻尼比的修正方法。为此,文章借鉴量纲分析方法,推导非线性涡激力广义模型,并给出计算涡振振幅的非线性涡激力简化广义模型,然后根据能量相等的原则推导节段模型与实桥的涡振幅值换算公式。研究表明:当节段模型与实桥结构阻尼比一致时,振幅换算关系仅与桥梁阵型函数值有关;当节段模型与实桥结构阻尼比不一致时,振幅换算关系还与涡振生长或衰变过程位移振幅变化率以及涡振稳定状态无量纲幅值有关;不同换算方法的结果对比表明本文换算结果与实测值最为接近。 展开更多
关键词 桥梁工程 涡激共振 节段模型 非线性涡激力 幅值换算
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考虑弹塑性耦合效应的应变软化模型 被引量：11
3
作者 王延宁 张强 +1 位作者 李子仪 蒋斌松 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4037-4051,共15页
深部岩体峰后呈现应变软化特征、弹塑性耦合特征和塑性变形破坏等非线性特征。充分探明开挖工作面的岩体力学特征有助于预测围岩变形或破坏区域的形状,为后期的合理支护设计提供科学依据。然而,当前广泛使用的一维模型(例如Mohr-Coulom... 深部岩体峰后呈现应变软化特征、弹塑性耦合特征和塑性变形破坏等非线性特征。充分探明开挖工作面的岩体力学特征有助于预测围岩变形或破坏区域的形状,为后期的合理支护设计提供科学依据。然而,当前广泛使用的一维模型(例如Mohr-Coulomb和应变软化模型)无法很好的反映深部地下工程在高围压下的岩石变形特征。对此,通过三轴循环加卸载试验,获得各级围压下不同塑性累积阶段的岩石力学参数,进而研究塑性变形与围压二者综合影响下的围岩受力变形特征。通过构建应力-塑性剪切应变二维函数针对性描述其上述特征,建立了考虑围压影响的黏聚力、内摩擦角、弹性模量和剪胀角随塑性变形变化的数学模型。研究表明:黏聚力和内摩擦角可用指数函数及线函数分别描述其塑性变形和围压的相互关系,由此构建的二维函数,拟合精度可达95%;弹性模量随着围压增大而增大,可用负指数函数来描述,随着塑性变形而衰减,可用线函数来描述;剪胀角随着围压线性衰减,随着塑性变形先增大后减小,可用差值型指数函数描述;通过FLAC3D的二次开发,将该应变软化模型用于模拟岩石三轴压缩试验,证实模型设置准确合理。针对深部圆形硐室开挖,所提出的本构模型与应变软化模型和摩尔库仑模型相比,随着塑性区扩展,对围岩应力分布影响主要体现在切向应力峰值进一步向深部围岩转移,且径向应力随之降低;对位移场分布而言,随着塑性区扩展,所提本构模型得到的位移解逐步增长,符合岩体破裂后位移随损伤范围而增大的特点。 展开更多
关键词 弹塑性 耦合效应 本构模型 深部岩体 塑性剪切应变
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潮汐作用下的沉管隧道竖向位移计算 被引量：11
4
作者 周桓竹 寇晓强 王延宁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2785-2794,2807,共11页
港珠澳大桥和深中通道工程中跨越深水航道部分均采用了沉管隧道的通过方式,传统理论分析往往将地基简化为多个互不联系的弹簧,忽略了土体的连续性,模型简单、参数少。考虑潮汐荷载影响,将沉管隧道管节等效为置于Vlasov双参数地基上的Tim... 港珠澳大桥和深中通道工程中跨越深水航道部分均采用了沉管隧道的通过方式,传统理论分析往往将地基简化为多个互不联系的弹簧,忽略了土体的连续性,模型简单、参数少。考虑潮汐荷载影响,将沉管隧道管节等效为置于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁,以此推导了其竖向变形计算公式,并与Winkler地基上的Timoshenko梁计算模型进行对比分析以验证所提出的计算方法的合理性。以甬江沉管隧道工程为例,分析潮汐荷载影响下的沉管隧道管节接头竖向位移,将两种模型的理论计算结果与实测结果进行对比分析。研究结果表明,基于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁假设的简化模型能更好地描述沉管隧道管节接头竖向位移特征,与实测数据更吻合。该研究结果对沉管隧道的设计计算具有一定指导意义。 展开更多
关键词 沉管隧道 地基−隧道相互作用 铁木辛柯梁 地基模型 循环荷载
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沉管隧道运维期回淤影响下的长期沉降模型 被引量：4
5
作者 王延宁 周桓竹 俞缙 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期292-300,共9页
当下跨海集群工程建设过程中绝大部分均采用了沉管隧道的通过方式,如港珠澳大桥和深中通道工程等,随着陆续完成,运维期的长期沉降规律逐步成为研究重点。在对管节接头沉降计算中,多采用Winkler地基上的Euler梁模型,而忽略了柔性管节的... 当下跨海集群工程建设过程中绝大部分均采用了沉管隧道的通过方式,如港珠澳大桥和深中通道工程等,随着陆续完成,运维期的长期沉降规律逐步成为研究重点。在对管节接头沉降计算中,多采用Winkler地基上的Euler梁模型,而忽略了柔性管节的剪切变形和地基土体的连续性,没有考虑管-土相互作用引起的沉管位移,与实际结果偏差较大。考虑沉管隧道运维期受到长期回淤清淤荷载的影响,基于柔性沉管隧道的受力变形特征,将沉管隧道管节等效为置于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁,考虑了地基土体的连续性,强化了土体的刚度,同时考虑了管节截面的弯曲变形和剪切变形,即将管节变形视为位错变形模式,并以此推导了其竖向变形计算公式,与Winkler地基上的Euler梁模型和Timoshenko梁模型进行比较,以验证所提出的计算方法的合理性。以甬江沉管隧道工程为例,分析在运维期回淤荷载影响下的沉管隧道管节接头竖向位移规律,将基于上述模型的理论计算结果与实测结果对比分析表明:提出的基于Vlasov双参数地基的Timoshenko梁模型更为合理,计算结果与实测数据更吻合。回淤荷载引起的管节接头沉降伴随时间呈指数型变化,在早期阶段沉降发展快,在中后期以半年为周期呈阶梯性下沉,清淤频次影响沉降大小,一年两次清淤引起的管节-接头沉降最小,研究结果对沉管隧道管节-接头的设计计算和运营管理具有一定指导意义。 展开更多
关键词 沉管隧道 理论模型 管-土相互作用 Vlasov双参数地基 循环荷载
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粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响 被引量：18
6
作者 张腾腾 王传林 +1 位作者 张宇轩 刘泽平 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第5期1677-1688,共12页
通过宏观力学性能、化学收缩、pH值、氯离子浓度等测试和SEM、XRD等微观表征研究粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响。结果表明:为维系钢筋钝化膜稳定,高温蒸养时粉煤灰掺量不宜大于30%(质量分数,下同),标养时粉煤灰掺量不宜大... 通过宏观力学性能、化学收缩、pH值、氯离子浓度等测试和SEM、XRD等微观表征研究粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响。结果表明:为维系钢筋钝化膜稳定,高温蒸养时粉煤灰掺量不宜大于30%(质量分数,下同),标养时粉煤灰掺量不宜大于50%;海水海砂高性能混凝土中游离Cl-浓度随养护时间波动,前期先升高后骤降,后期缓慢增加,标养条件下Cl-浓度明显低于高温蒸养条件下;海水海砂高性能混凝土具有早强性,其强度随粉煤灰掺量增加大致呈下降趋势,高温蒸养可明显提高混凝土抗折、抗压强度;粉煤灰掺量越多,残留的未水化颗粒越多,高温蒸养可有效改善混凝土微观结构,提高致密性;粉煤灰掺量过多或过少均会增加硅酸盐水泥体系的化学收缩,粉煤灰掺量为30%和40%时混凝土化学收缩值较小。 展开更多
关键词 海水海砂 高性能混凝土 粉煤灰 高温蒸养 标养 水化机理
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不确定刚度和边界约束条件下的轴力识别 被引量：6
7
作者 李东升 陈琪舟 +2 位作者 魏达 郭鑫 姜涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期208-215,共8页
杆系作为桥梁和大跨空间结构等重要土木工程结构的主要受力构件,其轴力的检测非常重要。目前对于杆系结构的轴力识别大都建立在边界约束条件以及杆件刚度已知的基础之上,但大量研究表明实际工程中拉杆的边界约束条件由于荷载和环境条件... 杆系作为桥梁和大跨空间结构等重要土木工程结构的主要受力构件,其轴力的检测非常重要。目前对于杆系结构的轴力识别大都建立在边界约束条件以及杆件刚度已知的基础之上,但大量研究表明实际工程中拉杆的边界约束条件由于荷载和环境条件的变化会变得比较复杂,其实际刚度与设计刚度可能并不相同。该研究利用经典Timoshenko梁理论的动力方程,发现在模态信息已知的情况下,杆件轴力和抗弯刚度存在一定线性关系,因此提出利用此线性关系在未知边界约束条件下识别杆件轴力及抗弯刚度的方法。该研究通过一个简支梁的数值模拟,以及三种不同截面杆件的轴力识别试验,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 TIMOSHENKO梁 轴力识别 抗弯刚度 边界约束条件 模态信息
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