桥梁断面气动导纳风场依赖特性的数值研究 被引量：5

1

作者 张伟峰 张志田 张显雄 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期677-686,694,共11页

基于二维不可压非定常RANS模型,分别计算了平板断面、箱梁断面、双边肋断面在简谐脉动来流和宽频湍流中的非定常气动力,并识别出各自的气动导纳函数。在此基础上,通过考察断面在三种不同脉动幅值来流作用下的气动导纳,研究了不同脉动幅... 基于二维不可压非定常RANS模型,分别计算了平板断面、箱梁断面、双边肋断面在简谐脉动来流和宽频湍流中的非定常气动力,并识别出各自的气动导纳函数。在此基础上,通过考察断面在三种不同脉动幅值来流作用下的气动导纳,研究了不同脉动幅值对各类断面气动导纳的影响。结果表明,在竖向简谐脉动来流下,平板断面的气动导纳与Sears函数吻合良好,证明数值识别气动导纳的可行性;湍流作用下,平板断面识别的导纳函数有着实质性的不同,表现出很强的随机跳跃性。与平板断面类似,箱梁断面的气动导纳接近Sears函数。在不同幅值的简谐脉动来流下,平板断面和流线型箱梁断面识别的气动导纳基本一致,表现出了流线型断面对来流特性的不敏感性。计算结果表明,具有显著分离流的双边肋断面,其气动导纳具有明显的来流风场依赖性,表明钝体断面的气动导纳并不能定性为断面的函数,而是由断面与来流风场特性共同确定。 展开更多

关键词 桥梁断面 气动导纳 CFD 简谐脉动风 湍流

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车辆匀速过桥时桥梁动态响应特征及其模态参数识别研究

2

作者 陈诗璇 封周权 +3 位作者 宁立 华旭刚 许有胜 何晓晖 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期22-28,109,共8页

为揭示车辆荷载作用下桥梁动态响应规律及其动力特性,通过数值模拟方法对移动车辆作用下的桥梁振动响应及其模态参数识别进行研究。基于车辆与桥梁耦合系统的运动方程通过ANSYS建立简支梁及四自由度车辆的有限元模型,完成模态分析后计... 为揭示车辆荷载作用下桥梁动态响应规律及其动力特性,通过数值模拟方法对移动车辆作用下的桥梁振动响应及其模态参数识别进行研究。基于车辆与桥梁耦合系统的运动方程通过ANSYS建立简支梁及四自由度车辆的有限元模型,完成模态分析后计算不同参数条件(车速、粗糙度、车重)下的桥梁振动响应,分析表明:车辆匀速过桥时,在车速为10~30 km/h区间内桥梁位移响应存在最大值,加速度响应随车速增加而增大;位移和加速度响应均随着路面粗糙度增加而增大;相比动态成分,位移响应拟静态成分受车重影响较大。对全程振动响应和自由振动响应数据,分别采用解析模式分解(Analytical Mode Decomposition,AMD)结合随机子空间识别(Stochastic Subspace Identification,SSI)和基于特征值分解的算法识别桥梁的模态参数。结果表明:车速为10~30 km/h时识别的频率、阻尼比更加准确。因此采用移动车辆对桥梁进行动力激振试验时,应根据识别的模态特征选择合适的车速。研究成果可为实际工程移动车辆激振动力试验的实施提供理论参考。 展开更多

关键词 振动与波 车致振动 有限元分析 动力响应 自由振动 模态参数识别

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基于小波变换的桥梁动态称重系统车轴高精度识别研究 被引量：20

3

作者 赵华 谭承君 +1 位作者 张龙威 乔东钦 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期111-119,共9页

首先利用小波变换对一不能明显识别车轴信息的数值仿真信号进行处理,证明小波变换能够高效放大车轴经过传感器时产生的不连续变化斜率,从而识别出车轴信息.然后基于实桥测试,对那些不能直接识别出车辆信息的FAD信号,通过联合控制最小Sha... 首先利用小波变换对一不能明显识别车轴信息的数值仿真信号进行处理,证明小波变换能够高效放大车轴经过传感器时产生的不连续变化斜率,从而识别出车轴信息.然后基于实桥测试,对那些不能直接识别出车辆信息的FAD信号,通过联合控制最小Shannon熵值和最大相关系数选取最适变换尺度和最适变换小波函数进行小波变换.分析结果表明:对于不能直接识别出车辆信息的FAD信号,小波变换也能准确地识别车辆行驶速度、车轴数目以及车轴间距.小波变换可提高桥梁动态称重(BWIM)系统车轴识别的效率及精度,为将BWIM系统发展为超载车辆控制的有效工具提供技术支撑. 展开更多

关键词 桥梁动态称重 车轴识别 小波变换 小波函数选取 变换尺度

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少量观测量和未知激励下结构半主动控制研究

4

作者 贺佳 张芮洋 +2 位作者 张肖雄 李静贤 廖教宇 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第5期253-259,共7页

大型土木工程结构振动控制问题受到学术界和工程界长期广泛关注。为保证振动控制效果,往往需要已知尽可能多结构状态信息。然而,由于客观条件限制,通常难以获取完整大型结构动力响应信息,此外,一些复杂条件下,同样难以获得外激励的实测... 大型土木工程结构振动控制问题受到学术界和工程界长期广泛关注。为保证振动控制效果,往往需要已知尽可能多结构状态信息。然而,由于客观条件限制,通常难以获取完整大型结构动力响应信息,此外,一些复杂条件下,同样难以获得外激励的实测信息。鉴于此,基于卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF),利用有限观测信息,提出一种未知激励下的大型结构半主动控制方法。该方法首先通过投影矩阵获取隐式包含未知外激励的观测方程,进而应用KF原理重构结构的全部动力响应,同时采用最小二乘法估计未知外激励时程。接着,利用重构的响应信息并结合半主动控制算法,实时调整磁流变阻尼器(MR阻尼器)的阻尼力。通过对装配MR阻尼器的高层框架和大跨桁架结构算例进行数值分析,验证该方法在响应重构、荷载识别及振动控制方面的有效性。 展开更多

关键词 振动与波 半主动控制 响应重构 未知激励识别 卡尔曼滤波

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旋转惯质双调谐质量阻尼器的优化与风振控制研究 被引量：13

5

作者 李亚峰 李寿英 陈政清 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期295-303,共9页

惯质是一种新型两节点单元,可产生远大于其物理质量的表观质量。将惯质单元与调谐质量阻尼器(TMD)相组合,系统研究了旋转惯质双调谐质量阻尼器(RIDTMD)的减振性能。首先,采用单自由度结构体系,对RIDTMD进行全参数H∞与H2优化,得到RIDTM... 惯质是一种新型两节点单元,可产生远大于其物理质量的表观质量。将惯质单元与调谐质量阻尼器(TMD)相组合,系统研究了旋转惯质双调谐质量阻尼器(RIDTMD)的减振性能。首先,采用单自由度结构体系,对RIDTMD进行全参数H∞与H2优化,得到RIDTMD各结构参数最优值;然后,以某光热电站吸热塔为研究对象,采用最优的RIDTMD结构参数,研究了RIDTMD对该塔横风向与顺风向风致振动的控制效果,并与传统的TMD减振效果进行比较。研究结果表明:调谐质量相同的情况下,RIDTMD系统的减振效果比TMD更好;减振效果相同的情况下,RIDTMD的调谐质量比TMD的调谐质量最大可减小40%。 展开更多

关键词 风致振动 振动控制 调谐质量阻尼器 惯质

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桥梁颤振导数与气动导纳关系的试验验证 被引量：1

6

作者 张伟峰 张志田 +1 位作者 张显雄 陈政清 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期28-35,共8页

桥梁断面的气动导纳,除了利用风洞试验直接识别外,Scanlan通过假定Wagner函数和Kussner函数等效提出了利用颤振导数表示的气动导纳关系式,Hatanaka等提出利用"等效"的Theodorsen函数表示的气动导纳。这两种方法虽然简化了气... 桥梁断面的气动导纳,除了利用风洞试验直接识别外,Scanlan通过假定Wagner函数和Kussner函数等效提出了利用颤振导数表示的气动导纳关系式,Hatanaka等提出利用"等效"的Theodorsen函数表示的气动导纳。这两种方法虽然简化了气动导纳的识别,但是在逻辑上都存在问题。本文利用风洞试验,识别了平板断面和长宽比为4的矩形断面的颤振导数和气动导纳函数。通过比较识别的气动导纳与利用上述两种方法计算的气动导纳,验证了这两种方法的不合理性。研究结果表明:通过等效的阶跃函数推导的气动导纳函数,因为忽略了高阶运动模式,所以导致识别的气动导纳随着折算频率的增加,与试验直接识别的气动导纳的差距逐渐增大,并最终趋向于一个极限值;这种方法仅在脉动风波长远大于断面特征长度时是适用的;根据等效的Theodorsen函数表示的气动导纳函数,在低频范围内也与直接试验结果较为接近,但是在高频范围内却表现出周期性的波动,而且对于钝体的矩形断面这种波动性更大。这种波动是由于采用了某种等效的Theodorsen函数来描述物体的气动性能,在Theodorsen函数变化后,却保持Theodorsen函数的组成函数维持不变这种逻辑上的错误造成的。 展开更多

关键词 桥梁 风洞试验 颤振导数 气动导纳 阶跃函数 Theodorsen函数

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双索系泊系统漂浮式风力机动力响应研究 被引量：1

7

作者 黄昱衡 封周权 +1 位作者 华旭刚 陈政清 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第2期70-77,共8页

提出一种用于漂浮式风力机的新型双索系泊系统,研究其对减少漂浮式风力机平台动态响应的有效性及系泊系统本身的力学性能。算例所采用的漂浮式风力机为OC4-DeepCwind三浮筒半潜式风力机,通过OrcaFlex软件建立相应风力机模型和两种系泊系... 提出一种用于漂浮式风力机的新型双索系泊系统,研究其对减少漂浮式风力机平台动态响应的有效性及系泊系统本身的力学性能。算例所采用的漂浮式风力机为OC4-DeepCwind三浮筒半潜式风力机,通过OrcaFlex软件建立相应风力机模型和两种系泊系统(原始单索系泊系统和新型双索系泊系统)。在一定海况条件下对比研究双索系泊系统相比于原始单索系泊系统对减少漂浮式风力机平台动态响应的优势。结果表明:相比于原单索系泊系统,双索系泊系统漂浮式风力机的振动响应有明显降低,但改变缆索预张力和副索导缆孔位置对漂浮式风力机振动响应影响不明显。 展开更多

关键词 振动与波 漂浮式风力机 半潜式平台 系泊系统 动态响应

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基于RBFNN-ISSA的特大跨径悬索桥有限元模型修正 被引量：3

8

作者 王祺顺 何维 +2 位作者 吴欣 郭伟奇 雷顺成 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期155-167,共13页

针对大跨径悬索桥一类复杂结构的有限元模型修正问题,提出了一种基于径向基神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)子结构代理模型与改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)的有限元模型修正方法。首... 针对大跨径悬索桥一类复杂结构的有限元模型修正问题,提出了一种基于径向基神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)子结构代理模型与改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)的有限元模型修正方法。首先,基于桥梁图纸数据采用通用有限元软件建立一座大跨悬索桥的初始有限元模型,并根据拉丁超立方抽样原则生成子结构材料参数-结构响应的训练样本,通过RBF神经网络和子结构模拟方法对初始有限元模型进行解构重组和样本学习,拟合关于材料参数-结构响应的代理模型。其次,建立考虑主梁挠度和模态频率误差最小的有限元模型参数修正数学优化模型,采用Tent混沌映射及黄金正弦策略改进标准麻雀搜索算法,引入柯西分布函数和贪心保留策略对每一代麻雀种群进行扰动,以用于求解联合静、动力特征的有限元模型修正数学优化问题。最后,以杭瑞高速洞庭湖大桥为工程背景,进行了悬索桥荷载试验,利用实测桥梁响应数据验证了该方法的可行性。研究结果表明:基于RBF神经网络与子结构法的模型修正方法,可以建立拟合精度较高的悬索桥结构代理模型;基于子结构RBF神经网络与改进麻雀搜索算法修正后的有限元模型相较于整体RBF神经网络、支持向量机和Kriging模型,大幅提升了对于实际结构的模拟精度,与实测数据相比,修正前后有限元模型在两级静力加载工况下13个有效测点挠度的平均相对误差降低了25%以上,前8阶模态频率的平均相对误差由-6.83%降至-2.38%,MAC值结果表明修正后模型能够准确地反映出大桥的实际振动状态,有效改善了初始有限元模型计算失真的情况;此外,基于混合策略改进后的麻雀搜索算法对于有限元模型修正参数的寻优具有更佳的收敛效率和稳定性。 展开更多

关键词 桥梁工程 有限元模型修正 改进麻雀搜索算法(ISSA) 悬索桥 径向基神经网络(RBFNN) 柯西变异策略

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汽车制动作用下预应力混凝土简支梁桥的动力响应及冲击系数研究 被引量：20

9

作者 邓露 王芳 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期52-58,共7页

基于三维车桥振动模型研究了汽车制动对桥梁的冲击作用.选用一辆典型三轴重车模型,获得了汽车制动时预应力混凝土简支梁桥的跨中动力响应及冲击系数.研究了刹车位置、减速度、初速度、路面平整度、桥跨长度等因素对动力冲击系数的影响,... 基于三维车桥振动模型研究了汽车制动对桥梁的冲击作用.选用一辆典型三轴重车模型,获得了汽车制动时预应力混凝土简支梁桥的跨中动力响应及冲击系数.研究了刹车位置、减速度、初速度、路面平整度、桥跨长度等因素对动力冲击系数的影响,并将计算得到的动力冲击系数与中国规范进行了对比.结果表明,汽车刹车对桥梁的冲击效应随着制动力的增大而增大,并且在桥梁前半跨内刹车产生的动力冲击效应要大于在后半跨内刹车.同时,汽车制动时桥梁的动力响应及冲击系数均明显大于车辆匀速行驶的情况,且冲击系数可能超出规范值. 展开更多

关键词 汽车制动 三维车桥模型 动力响应 冲击系数 简支梁桥

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变化型惯质调谐质量阻尼器的优化与性能评价 被引量：12

10

作者 李亚峰 李寿英 陈政清 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期877-884,共8页

提出一种变化型惯质调谐质量阻尼器(VTMDI)的模型,并对其减振性能进行了系统研究。首先,以单自由度结构体系为研究对象,采用固定点理论对VTMDI进行结构参数优化,得到VTMDI的最优频率比和最优阻尼比表达式;然后,通过与已有的三种典型调... 提出一种变化型惯质调谐质量阻尼器(VTMDI)的模型,并对其减振性能进行了系统研究。首先,以单自由度结构体系为研究对象,采用固定点理论对VTMDI进行结构参数优化,得到VTMDI的最优频率比和最优阻尼比表达式;然后,通过与已有的三种典型调谐质量阻尼器模型(TMD,VTMD和TMDI)在简谐激励和随机激励情况下的对比,得到VTMDI和TMDI的减振效果远优于VTMD和TMD,说明表观质量在主结构减振方面有较大的优势,且相同表观质量条件下VTMDI具有比TMDI更好的减振效果,为设计新型调谐质量阻尼器模型提供了理论上的参考。 展开更多

关键词 调谐质量阻尼器 振动控制 惯质 固定点理论

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基于有限梁段法的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析 被引量：7

11

作者 吕俊学 王卿 朱平 《世界桥梁》 北大核心 2023年第4期8-15,共8页

为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意... 为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意点的弯曲应力。以某等截面波形钢腹板组合简支试验梁为算例,将跨中截面正应力有限梁段法计算值与试验值、变分法及有限元法计算值进行对比,该方法跨中正应力分布与其它方法结果均吻合较好,顶板有限梁段法正应力峰值与有限元计算值相差仅1.6%,验证了该方法准确度较高。采用该方法分析伊朗德黑兰BR-06L/R特大桥波形钢腹板组合连续箱梁桥在悬臂施工及成桥阶段的剪力滞效应,结果表明:悬臂施工阶段,随着悬臂长度增加固定端剪力滞效应逐渐减弱;成桥阶段,中支点和集中荷载加载点处剪力滞效应非常显著,均布荷载作用下边跨正弯矩区剪力滞系数较大,中支点处的峰值为1.13。 展开更多

关键词 组合梁桥 箱形梁 波形钢腹板 有限梁段法 剪力滞效应 正应力 剪力滞系数

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基于改进观测方程的非线性恢复力免模型识别方法 被引量：4

12

作者 齐梦晨 张肖雄 贺佳 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2729-2737,共9页

现有的非线性恢复力参数化识别方法需已知非线性模型,并明确模型中参数的物理意义,而非参数化方法(如基于各类多项式的识别方法)往往难以准确识别突变处的恢复力。为进一步改进方法,提出一种非线性恢复力免模型识别法。该方法利用改进... 现有的非线性恢复力参数化识别方法需已知非线性模型,并明确模型中参数的物理意义,而非参数化方法(如基于各类多项式的识别方法)往往难以准确识别突变处的恢复力。为进一步改进方法,提出一种非线性恢复力免模型识别法。该方法利用改进的观测方程,将非线性恢复力视作虚拟外激励,无需对非线性恢复力做参数化或非参数化模型假设,利用最小二乘和扩展卡尔曼滤波原理,同步识别结构参数和非线性恢复力,并且通过多次整体迭代保证识别结果稳定收敛。以含有Bingham模型和分段线性系统的5层框架数值模型为例,验证了该方法的有效性,并将其识别结果与基于切比雪夫多项式模型的非参数化识别方法进行对比,体现了该方法在识别恢复力非平滑处的优越性。 展开更多

关键词 非线性恢复力 全局迭代 扩展卡尔曼滤波 虚拟外激励 免模型识别

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斜拉-连续协作体系结构性能及无索区长度分析 被引量：3

13

作者 罗梓豪 赵华 +1 位作者 邵旭东 金波 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2278-2287,共10页

依托广州黄埔区某斜拉桥具体工程,提出一种独塔斜拉-连续的协作体系,对比协作体系和常规斜拉桥体系在恒载、活载、温度以及风荷载作用下的结构静、动力性能,研究主跨段尾索端部无索区长度变化对协作体系的影响。研究结果表明:协作体系... 依托广州黄埔区某斜拉桥具体工程,提出一种独塔斜拉-连续的协作体系,对比协作体系和常规斜拉桥体系在恒载、活载、温度以及风荷载作用下的结构静、动力性能,研究主跨段尾索端部无索区长度变化对协作体系的影响。研究结果表明:协作体系的整体刚度更大,能更好地适应活载和温度变化,但同时也增加了风荷载的着力范围;当L0(无索区长度)/L(主跨跨径)=0.25左右,主跨弯矩、主梁下挠挠度均较小,桥梁整体刚度得到提升,索塔弯矩、塔顶位移、边跨桥墩支反力大小均在合理范围内,为类似桥梁结构设计提供参考。 展开更多

关键词 独塔斜拉-连续协作体系 常规斜拉桥体系 静、动力分析 整体刚度 无索区长度

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新型无格室钢-UHPC结合段受力性能及参数分析 被引量：1

14

作者 赵华 卢珂宇 +2 位作者 孙韬 刘榕 卢立志 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期27-35,共9页

为研究新型无格室钢-UHPC结合段的受力性能和传力机理,以主跨240 m的沅水特大桥主桥为研究背景,采用有限元分析方法建立了钢-UHPC结合段局部模型,分析了结构受力以及影响结构传力的构造参数。结果表明:在最不利正弯矩工况下,结构传力平... 为研究新型无格室钢-UHPC结合段的受力性能和传力机理,以主跨240 m的沅水特大桥主桥为研究背景,采用有限元分析方法建立了钢-UHPC结合段局部模型,分析了结构受力以及影响结构传力的构造参数。结果表明:在最不利正弯矩工况下,结构传力平顺,各部分应力基本满足要求;栓钉连接件剪力大小基本呈马鞍状分布,综合剪力最大达29.7 kN,具有一定的安全储备;承压板承担轴向荷载比例为82.34%,承担比例随着承压板厚度的增大有所提高;混凝土强度增大和UHPC顶/底板厚度增大均可减小栓钉连接件剪力;UHPC结合段能有效减小栓钉连接件滑移;结合段长度增大的同时不能有效发挥中间栓钉连接件抗剪作用。 展开更多

关键词 桥梁工程 无格室钢-UHPC结合段 承压板 栓钉连接件 有限元分析

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