第29全国结构工程学术会议
基本信息
2020-09-01
2020-09-01
中国力学学会
会议文集
1. 边坡坡度对路堤周围积雪分布影响的数值模拟研究
摘要： 道路风吹雪灾害是雪灾害地区重要的灾害类型,对交通出行等造成很大威胁,本文以4种边坡坡度的路堤为研究对象,通过Fluent计算软件对两种风向下(迎风侧风向和背风侧风向)的4种边坡坡度路堤进行数值模拟研究,得到了不同边坡坡度下路堤周围的风速和其表面的剪切速度,从而分析路堤表面的积雪分布情况.结果表明,路堤周围的风速流场与路堤表面的剪切速度有很好的对应关系;在风雪流频发的地区进行道路建设时建议选取小边坡坡度的路堤.研究结果可为路堤的工程建设提供参考依据.
提交时间：2020-09-01
2. 不同耗能特征的黏弹性阻尼器性能对比试验研究
摘要： 本文通过不同应变幅值、不同加载频率以及疲劳荷载下的低周往复试验,对A、B两种具有不同耗能特征的黏弹性阻尼器的基本力学性能进行了研究,并对其储能剪切模量、耗能剪切模量、损耗因子等力学性能进行比较分析.试验结果表明:在相同变形幅值下,A、B两种黏弹性阻尼器的损耗因子和等效阻尼比的值比较接近,其中A种黏弹性阻尼器的单位体积材料的耗能量较大,提供的刚度也更大,但是加载过程中材料内部的升温效应比较明显,疲劳荷载下的各力学性能指标的衰减量也较大;B种黏弹性阻尼器的单位体积材料的耗能量和刚度较小,但是其力学性能受材料内部升温效应以及累积疲劳损伤的影响较小,疲劳荷载下各力学性能指标的衰减量较小.因此在实际工程应用中,A种黏弹性阻尼器适合应用于有较高的刚度需求和耗能需求的结构,而B种黏弹性阻尼器适用于对力学性能稳定性以及抗震疲劳性能要求较高的结构.另外,采用Bouc-Wen模型得到的模拟结果与试验数据吻合良好.
提交时间：2020-09-01
3. 长宽比对长方体周边风致积雪分布影响
摘要： 建筑周边积雪是寒冷地区冬季最常见的灾害之一.为了揭示不同长宽比对建筑周边积雪分布的影响,对不同工况下长方体模型周边积雪分布进行了现场实测,同时用数值模拟方法模拟了不同工况下长方体周边风场,讨论了风场与其积雪分布的关系.结果表明,利用该模拟方法利用风场在模型周边的风速减弱区能较好的推测出积雪堆积范围,对于不同长宽比的建筑,横风向侵蚀影响范围与建筑长度成正比,且背风侧侵蚀范围受建筑长度影响较大,建筑宽度对其影响较小,研究结果为在复杂条件下的积雪累积数值预测提供参考.
提交时间：2020-09-01
4. 长周期地震动-脉动风耦合作用下风电塔架动力响应分析与混合试验初步验证
摘要： 阪神大地震后,日本要求在停机和正常运转两种工况下的风电塔地震响应进行验算.随着中国风能产业的快速发展,地震易发地区风电塔数量不断增加,地震荷载与常规风荷载共同作用下的风电塔性能正在成为设计中的重要参考标准.水平轴、三叶片风电塔是最为常见的风电塔类型,其属于高柔结构,自振周期长,对富含低频成分的长周期地震动比较敏感.本文针对运转状态高柔风电塔结构在长周期地震作用下的动力响应进行数值分析,并与混合试验模拟结果进行对比.首先,选择一座1.5MW在役风电塔为原型结构,基于ABAQUS平台建立其壳单元模型,选择典型长周期地震动记录,通过动力时程分析对风电塔停机状态下的地震响应进行估计;之后,基于Kaimal谱生成脉动风荷载,对地震-风耦合作用下的风电塔架动力响应进行模拟;最后,通过解决风电塔试验模型缩尺与复杂荷载模拟问题,实现风电塔混合试验的数值模拟,并与有限元时程分析结果进行对比.结果表明,长周期地震-脉动风耦合作用下塔顶位移峰值明显放大,地震荷载超过风荷载成为控制荷载;混合试验的数值模拟结果与ABAQUS模型分析结果吻合良好,为后续风电塔的风-地震耦合实时混合试验提供了理论支持.
提交时间：2020-09-01
5. 超高层建筑表面风压及行人风环境研究
摘要： 城市风环境研究中,高层建筑对气流改变和风环境变化前人研究较多,而与高层建筑的附属结构之间相互影响也不容忽视.本文通过风洞试验对群体建筑表面风荷载进行测验,研究副塔和裙房表面风荷载的变化规律.结果表明:副塔在靠近主塔一侧,测点体型系数分布分散,且体型系数值随高度增大而减小;有干扰建筑物时地面粗糙度对副塔上测点体型系数影响可以忽略,观察工况1、3测点C1体型系数对有无干扰建筑较为敏感,有干扰建筑物时体型系数削弱了26％;90°风向角下,来流风经过副塔顶部及周围向后流动,部分气流产生的下冲风会减轻主塔裙房受到的风吸力.
提交时间：2020-09-01
6. 大跨度煤棚内混合对流传热特性的数值模拟研究
摘要： 大跨煤棚内机器作业以及煤炭自身的氧化放热都会导致室内空气质量下降,威胁作业人员身体健康,因此,合理改善煤棚入口风速,以加快煤棚内对流散热显得异常重要.本文针对放置双列煤堆(双热源)的大跨煤棚空间,采用二维数值模拟方法,研究煤棚内部对流传热特点.通过改变入口风速设置四种工况,研究了煤棚内流动传热的瞬态演化过程,给出初始阶段、演化阶段、充分发展阶段煤棚内流线图和温度云图,定量刻画了煤棚中心线上温度的空间分布和各类监测点上温度的瞬态演化.总结了煤棚内混合对称传热情况,为优化煤棚内通风方案、改善人员工作环境提供参考.
提交时间：2020-09-01
7. 大跨度站房屋盖钢结构提升与卸载过程的数值模拟和施工监测
摘要： 本文结合某高铁车站站房钢结构提升与卸载的施工过程,进行仿真模拟计算,得到提升和卸载过程主体结构和辅助结构的内力、变形等参数.同时,结合计算结果对实际施工过程进行监控,得到监控数据并指导施工,保证结构在施工过程的安全和可靠.
提交时间：2020-09-01
8. 地震行波效应研究及在厦门新机场中的应用
摘要： 针对厦门新机场超长复杂结构工程,通过建设场地工程地质勘察以及地震安全性评估,确定各土层的剪切波速、震源深度和震中距等基本参数.通过对地震波在单一土层和不同土层之间传播规律的研究,提出基于岩层剪切波速的视波速精确计算方法,并给出多土层视波速简化计算公式,便于工程应用.对于均质土层来说,地面某点的视波速仅与该土层的剪切波速、震源深度和震中距有关,视波速大于剪切波速.采用结构中点的视波速取代根据其两端点得到的视波速,可以避免结构各方向长度不同对视波速的影响,计算简便,误差可以忽略.在震源深度范围内,岩层厚度通常远大于覆盖层厚度,多土层的等效剪切波速与震源所在岩层剪切波速较为接近.算例结果表明,本文给出的多土层视波速简化计算公式,与精确视波速方程数值解的误差在7％以内.厦门新机场结构分析结果表明,考虑多点激励地震效应后,结构底部总剪力变化很小;虽然框架柱、支承屋盖钢管柱和大跨度屋盖杆件的平均应力减小,但部分构件内力可增大约5％～10％.采用涵盖95％构件内力影响系数的最大值确定地震行波效应的放大系数,可以避免由于构件内力过小引起行波效应异常增大的情况,保证结构安全.本文可供超长结构行波效应分析时参考.
提交时间：2020-09-01
9. 多维自回归(AR)模型求解地震动空间相干函数
摘要： 鉴于传统周期图法求解地震动相干函数时,存在功率谱加窗平滑依赖主观判断的缺点,且仅能考虑两条记录之间的空间相关性.针对以上缺陷,本文以中国台湾SMART-1台阵数据为算例,从单维自回归(AR)模型入手,实现了基于多维AR模型进行地震动时程重构和空间相干函数求解,同时对比讨论了不同维度下AR模型重组记录的复原程度、功率谱和相干函数的计算结果.以中国台湾SMART-1台阵中45号地震为算例,选取台站间距为200米、1000米、2000米的6条地震记录,组成三个6维AR模型来求解不同台站间距下的地震动相干函数.结果发现,不同台站间距下相干函数值随频率、台站间距增大而降低,所求结果符合空间相干函数的理论规律.不同维度下,内环,中环,外环三种距离工况下的AR模型计算结果对比表明,即使在高维度下依然可以实现对强震动记录的精确重构.不同维度下的功率谱及相干函数计算结果趋势相仿,但是对于彼此间距较小的工况,记录之间具有较强的相关性,不同维度下计算结果差别较显著.维度对相干函数及功率谱的影响随着模型所用记录台站间距的增大而减弱.
提交时间：2020-09-01
10. 非标准圆斜拉索风致振动时频特征研究
摘要： 明确斜拉索的气动特性对于保证桥梁设计的安全性和经济性具有重要意义,服役期的斜拉索在各种作用下,截面可能由标准圆变为非标准圆,因此,有必要对非标准圆斜拉索的风致振动特性进行研究.以长短轴之比分别为1.05、1.10、1.15的椭圆斜拉索模型为研究对象,利用风洞测振试验,研究非标准圆斜拉索的风致振动时频特征.结果表明,非标准圆斜拉索风致振动时程整体上可以分为两类,一类是类似于简谐运动的非常稳定的周期性运动,另一类则随时间变化不特别稳定,一段时间内振幅较小,另一时间段内振幅则较大;在绝大多数工况下,风致振动为第一类振动,振幅较大且非常稳定;模型的振动频率基本上在自振频率附近,当模型出现大幅振动时,振动频率开始偏离自振频率,这是因为大幅风致振动使得模型系统产生了气动负刚度或气动质量,进而使振动频率降低.
提交时间：2020-09-01
11. 钢-混凝土组合框架结构极限抗震初探
摘要： 本文对钢-混凝土组合框架结构进行极限抗震研究,首先对传统的塑性铰概念进行细化,将其细分为“压铰”和“拉铰”,随后以钢-混凝土组合框架结构为对象,采用实体单元与壳单元为主的有限元精细化抗震计算模型,初步探究各水平地震波工况对结构位移、应力、轴压比等时程响应以及框架梁柱塑性耗能分配机制、塑性铰形成模式与失效机制的影响规律.分析结果显示:“强梁弱柱”组合框架表现为“约束梁”与“耗能柱”,此时框架梁对框架柱约束较强,框架以框架柱耗能为主而梁端仅形成“压铰”,此时框架的耗能能力取决于框架柱;“强柱弱梁”组合框架表现为“耗能梁”与“承载柱”,此时框架梁对框架柱约束较弱,框架以框架梁耗能为主使得梁端先形成“压铰”,当梁端耗能至极限时形成“拉铰”引发框架柱长细比增大导致框架加速失效,不利于发挥框架柱耗能潜力;柱端拉筋技术的“强柱”构造将提高组合结构的刚度、塑性耗能与抗倒塌能力.
提交时间：2020-09-01
12. 高地应力大型地下厂房围岩变形收敛时效特性研究
摘要： 以锦屏一级地下厂房、溪洛渡等高地应力大型地下厂房为研究对象,分析围岩多点位移计变形监测数据的时效特征,通过三参数指数函数拟合,得到各监测点围岩变形收敛平均时长.进而拟合得到围岩强度应力比、厂房开挖跨度及围岩变形收敛时间之间的经验公式.结果表明,围岩变形收敛时间与围岩强度应力比呈指数关系,与厂房开挖跨度呈线性关系.对于高地应力大型地下厂房,当围岩强度应力比处于1.5-4时,围岩变形收敛时间大于100天,且随着强度应力比的增大,变形收敛时间快速减小;当围岩强度应力比处于4-10时,围岩变形收敛时间约在25天到99天之间,且变形收敛时间减少速度逐渐放缓;当围岩强度应力比大于10时,变形收敛时间小于25天,且该阶段围岩强度应力比的增长对围岩变形收敛天数几乎不造成影响,在该阶段时,洞室跨度等结构因素影响更为明显.
提交时间：2020-09-01
13. 焊接方式对负载下加固工形截面钢梁残余变形影响的试验研究
摘要： 为研究负载下焊接加固方式对受弯钢梁焊接残余变形的影响,本文对4根Q345B焊接工字形受弯钢梁进行了负载下的焊接加固试验研究.该4根钢梁考虑工程实际采用了四种不同的焊接加固方式.试验中测量了焊接全程中的钢梁跨中挠度与跨中上下翼缘的侧向挠度变化过程.本文对该试验中遇到的一些特殊问题以及试验现象进行了解释,分析了焊接方式对跨中挠度以及跨中转角的影响,并对比了焊接残余挠度的规范计算值与试验值,以期对负载下焊接加固试验的进行提供经验,对焊接加固方式对焊接残余变形发展的影响有更加清晰的认识,为负载下焊接加固钢梁的试验方法和设计方法提供试验依据和建议.
提交时间：2020-09-01
14. 基于车辆静置的梁式桥损伤定位方法
摘要： 桥梁自振频率具有测试方便、精度高和抗噪性好的优点,在损伤识别领域应用广泛.然而,实际测试中能获得的频率阶数非常有限,这极大的限制了基于频率的损伤识别方法的适应性.本文提出一种基于静置车辆-桥梁系统频率变化的梁式桥损伤定位方法.首先,通过数值模拟分析了静置车辆-桥梁系统的频率随车辆位置的变化规律;其次,根据车辆静置在桥梁不同位置处时车辆-桥梁系统的频率变化率定义损伤定位指标;最后采用数值算例模拟多种损伤工况验证所提出的定位指标的有效性.结果表明,本文定义的损伤指标充分发挥了自振频率测试方便和精度高的优点,同时克服了通常频率阶数有限所导致的缺点.
提交时间：2020-09-01
15. 基于递归图自动特征提取的结构损伤识别方法
摘要： 本文结合递归图对非平稳非线性信号的分析能力与卷积神经网络自动提取图像特征的优势,提出了一种非平稳激励下的结构损伤识别方法.首先利用结构多个位置的振动响应构造多变量无阈值递归图,然后通过卷积神经网络模型对不同工况的递归图进行特征提取和学习分类,从而实现对非平稳激励下结构局部损伤的识别.最后,通过简支梁数值模拟,验证了所提出损伤识别方法的有效性与鲁棒性.
提交时间：2020-09-01
16. 基于监测数据的地铁深基坑施工阶段动态风险评估
摘要： 鉴于目前中国地铁建设施工阶段的风险评估量化方法的不完善性,本文依托厦门某地铁站深基坑工程中施工阶段变形与应力监测数据为风险评估参数,建立了地铁深基坑施工阶段动态风险评估的层次分析法,并通过专家打分确定了风险评估指标之间相对重要性.该方法将监测数据根据报警值转化为相应的风险概率,同时考虑风险概率与风险损失对工程安全的影响,得出深基坑施工阶段相应的动态风险评估等级,并根据具体风险等级提出对应的控制方案.本文的研究可为施工阶段风险评估量化分析提供参考.
提交时间：2020-09-01
17. 基于静力响应和L1正则化的损伤识别方法
摘要： 基于L1正则化方法和模态参数识别结构损伤是健康监测领域的研究热点,但通常能获得的频率阶数有限,且频率对损伤不够敏感,振型测试精度偏低,严重影响损伤识别效果.本文采用结构静力响应,提出了一种基于有限元模型修正技术和L1正则化的结构损伤识别方法.首先,将结构有限元模型中的单元刚度折减因子作为待修正参数,其次,以特定静力工况下有限元模型计算的结构位移与真实结构的位移的差值最小为目标函数;再次,引入L1正则化优化求解目标函数,识别结构损伤.数值算例表明本文提出的方法能有效识别结构的损伤位置和程度.
提交时间：2020-09-01
18. 基于模态叠加法的裂纹板动态应力强度因子计算
摘要： 采用模态叠加法计算冲击荷载作用下线弹性裂纹板的动态应力强度因子.将模态叠加法与ANSYS结合,应用节点位移外推法计算模态应力强度因子,Newmark-β法计算模态振型坐标函数,最后采用模态叠加法计算得到动态应力强度因子.算例分析表明:模态叠加法计算线弹性裂纹体动态应力强度因子的计算结果准确;模态数等于100时,采用模态叠加法计算耗时约为瞬态动力分析法的1/60,计算效率高;增加模态数能提高计算结果的精度,模态数大于等于5时,计算结果与瞬态动力分析之间的相对误差在0.1％～0.5％范围内变化;本文推荐采用的模态数为5～10.
提交时间：2020-09-01
19. 基于模型试验的索道桥抗风缆参数与通行性能之间的定量关系研究
摘要： 为了探索索道桥抗风缆结构参数与通行性能之间的定量关系,设计并制作了车辆和桥梁的缩尺模型.以抗风主索截面面积和总张拉力为自变量,制订并实施了回归试验方案,测量了车模驶过模型桥的动力响应,计算了试验性能指标,进行了基于二阶模型的回归分析.最后展开了二次响应曲面的极值分析,还针对极值点条件实施了验证试验.结果表明:索道桥桥面通行性能与抗风缆结构参数之间存在显著的相互依赖定量关系.通行性能指标受抗风缆参数的一阶效应影响显著,并且二者成反比关系.为了提高桥面通行性能,索道桥采用大直径的抗风主索比大张力的抗风主索更为有效.
提交时间：2020-09-01
20. 饱和砂土场地中地铁车站结构地震易损性分析
摘要： 为进一步研究饱和砂土场地中地铁车站结构地震易损性问题,以某单层双跨地铁车站为研究对象,综合考虑场地类别、地震动不确定性的影响,采用u-p格式饱和两相介质有效应力动力求解方法,建立饱和砂土场地-地铁车站结构体系耦合动力非线性分析数值模型,选取最大层间位移角为结构损伤指标,基于增量动力分析IDA法获得结构在地震作用下动力响应数据,进而构建地铁车站结构的地震易损性曲线,并求得结构在各级地震动作用下的不同破坏状态超越概率.分析结果表明:当PGA＜0.7g时,饱和砂土场地中地铁车站结构以发生中等损伤和轻微损伤为主;当PGA≥0.7g时,结构以严重损伤为主,并且向坍塌发展.此饱和砂土场地中地铁车站结构地震易损性分析流程方法,可为地铁车站抗震设计和减灾预测评估提供参考.
提交时间：2020-09-01