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基于频率变化的有载桥梁模态振型识别改进方法

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振动与冲击 2023年第9期42卷 189-196,283页

作者：何卫何珂文王国波中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 温州大学建筑工程学院浙江温州325035

车辆静置法识别桥梁振型克服了车辆移动扫描方法中路面不平顺激励难以消除的局限,大大改善了振型识别精度。该方法本质上是利用车辆停放位置不同时桥梁频率的变化进行振型识别。因此,对静置车辆-桥梁系统频率的准确估计是保证振型识别... 详细信息

车辆静置法识别桥梁振型克服了车辆移动扫描方法中路面不平顺激励难以消除的局限,大大改善了振型识别精度。该方法本质上是利用车辆停放位置不同时桥梁频率的变化进行振型识别。因此,对静置车辆-桥梁系统频率的准确估计是保证振型识别精度的关键所在。首先考虑车辆悬挂特性,推导了静止车辆-桥梁耦合系统方程,获得了有载桥梁的耦合系统频率解析式;在此基础上,提出基于频率变化的有载桥梁振型识别改进方法,并通过数值算例和模型试验对其进行验证;进一步分析了不同车体简化方法(附加质量模型与质量-弹簧模型)对桥梁频率及振型识别结果的影响;最后讨论了静置车辆-桥梁耦合系统频率的影响因素。结果表明:提出的改进方法较附加质量法相比有更好的振型识别精度,且可准确预测有载桥梁频率的变化;静置车辆-桥梁耦合系统的频率总是成对出现,耦合系统频率的变化与车/桥频率比、车/桥质量比以及车辆停放位置有关,且对车/桥频率比最为敏感。研究思路不仅适用于公路桥梁的振型识别,还可扩展到利用静止人群进行人行桥或轻柔楼盖的振型识别。

关键词：振型识别频率变化车辆静置质量比车-桥耦合

最小包含球问题和最小相交球问题的解的存在性和唯一性

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最小包含球问题和最小相交球问题的解的存在性和唯一性

作者：王国波吉林大学

学位级别：硕士

这是一篇关于最小包含球问题及其相关问题的综述. 最小包含球问题早在19世纪由Sylvester根据这样的背景提出： (1)社区医院问题：我们将社区中的每户人家看作平面中的一个点,为了社区医院便民,我们要找寻一个最小的圆来将所有人家进行覆... 详细信息

这是一篇关于最小包含球问题及其相关问题的综述. 最小包含球问题早在19世纪由Sylvester根据这样的背景提出： (1)社区医院问题：我们将社区中的每户人家看作平面中的一个点,为了社区医院便民,我们要找寻一个最小的圆来将所有人家进行覆盖,我们医院则选址在圆心;(2)军队炸弹投掷问题：我们在作战图上有一些指定爆破目标,我们先寻找一个最小的圆来将爆破目标覆盖,我们在圆心处投放炸弹则可以起到最大破坏作用,同样我们根据所找到的最小的圆的半径来计算炸弹爆炸范围,进而确定需要多少炸药..对于上述两个问题,Sylvester给出了具体模型：给定一个包含n个点的集合,记P：={pi|i=1,...,N}(?)Rn,寻找最小的球Bn(c,r),使得其中Bn(c,r)={x∈Rn|||x-c||≤r}.自问题提出后,人们对这一模型展开的研究进展迅速Elzinga and Hearn在1972年给出了一种(n2)算法,而Shamos和Hoey(1975),Prepara-ta(1977)不Shamos (1978)发现了O(nlogn)算法. 让人惊讶的是,在1983年Nimrod Megiddo证明出O(n)次的最小包含球问题可以用线性规划的去除法来计算,之后平面上的最小包含球问题机上算法空前繁荣.随着研究的逐渐深入,人们将研究范围从简单的集合算例扩大到了抽象的范数空间上,希望在范数定义下来更进一步描述最小包含球问题.而最小相交球问题则是对最小相交球问题的一个延展,它是指范数空间中的一系列集合,我们需要寻找出最佳圆心及最小半径,来与所有的集合相交均非空.为此,人们通过引入最小时间函数,以函数分析的方式来对范数空间上的最优化问题进行讨论,通过引入次梯度,仿射锥等概念得出了一系列有意义的成果. 本文旨在介绍自人们将研究对象转移到范数空间上以来,最小包含球问题和最小相交球问题相关的一些结果,包括最小包含球问题解存在的条件,唯一解存在的充分条件,不满足唯一性充分条件时可以产生矛盾的反例.另一方面,对于最小相交球,人们给出的解的存在条件,解的唯一性充分条件,不满足唯一性充分条件可以产生矛盾的反例,并且介绍了关于无边界动量集合情形最小时间函数的一些好的性质.

关键词：最小时间函数最小包含球问题最小相交球问题解的存在性和唯一性

考虑场地-城市效应的复杂相互作用体系地震响应研究进展

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自然灾害学报 2022年第3期31卷 1-14页

作者：王国波巴峰王垚谢伟平温州大学建筑工程学院浙江温州325035 武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070

随着土-结构相互作用和结构-土-结构相互作用研究的不断深入,城市中密集分布建筑之间及其与复杂场地环境之间在地震时的相互作用效应也引起了广泛关注。目前在常规的地震响应分析中忽略城市建筑群之间及其与复杂场地之间相互作用的分析... 详细信息

随着土-结构相互作用和结构-土-结构相互作用研究的不断深入,城市中密集分布建筑之间及其与复杂场地环境之间在地震时的相互作用效应也引起了广泛关注。目前在常规的地震响应分析中忽略城市建筑群之间及其与复杂场地之间相互作用的分析方法存在明显的局限性。论文首先描述了场地-城市效应的由来,然后按分析模型、研究方法、影响因素、评价方法及指标四部分分别总结归纳了场地-城市效应的研究现状和进展。已有研究表明:场地-城市效应能显著改变场地土的地震动特性,从而进一步影响城市密集结构的地震响应,其影响不容忽视,其中场地-城市效应主要受到城市密度、结构动力特性和分布形式、土-结构刚度比等因素的影响;而针对材料非线性、地震动空间效应以及考虑地下结构影响的场地-城市效应的研究相对较少。最后建议了相关的可进一步深入研究的方向。

关键词：场地-城市相互作用土-结构相互作用结构-土-结构相互作用地震响应城市地震学

结构-土-结构相互作用体系地震响应研究综述

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岩土工程学报 2018年第5期40卷 837-847页

作者：王国波袁明智苗雨武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室湖北武汉430070 华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074

依托土体为媒介,相邻地表结构和相邻地下结构在地震作用下彼此相互作用,从而影响相互作用体系的地震响应。现今地下结构的尺寸向大型化发展的同时,与地表结构的距离也越来越近,相互作用效应不容忽视。首先将地表结构-土-地表结构相互作... 详细信息

依托土体为媒介,相邻地表结构和相邻地下结构在地震作用下彼此相互作用,从而影响相互作用体系的地震响应。现今地下结构的尺寸向大型化发展的同时,与地表结构的距离也越来越近,相互作用效应不容忽视。首先将地表结构-土-地表结构相互作用和地下结构-土-地表结构相互作用统称为结构-土-结构相互作用,拓展了传统结构-土-结构相互作用的内涵,然后分别归纳总结了目前地表结构-土体-地表结构、地下结构-土体-地表结构相互作用体系的研究现状和进展,已有研究表明相互作用效应主要受到相邻结构间距、结构尺寸、土体特性以及地震波特性等因素的影响;而针对材料非线性、土体非线性、地震动的空间效应等因素以及大型三维计算分析的研究相对较少。因而极有必要明确目前已有的研究进展和研究成果,提炼该复杂相互作用体系尚需解决的关键性问题。

关键词：地下结构地表结构结构-土-结构相互作用体系地震响应理论分析数值计算

土-结构群相互作用体系地震响应振动台试验研究

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震灾防御技术 2022年第4期17卷 611-621页

作者：王国波王垚王建宁董正方温州大学建筑工程学院浙江温州325035 中国机械工业集团有限公司北京100080 河南大学土木建筑学院河南开封475004

设计并开展一系列土-结构群相互作用体系振动台试验,考虑结构数量、地震动类型与幅值等参数,研究土-结构群相互作用对结构及场地土响应的影响,并对模型土参数确定方法进行分析。研究结果表明,地表建筑物的存在并不总是减小自由场地面运... 详细信息

设计并开展一系列土-结构群相互作用体系振动台试验,考虑结构数量、地震动类型与幅值等参数,研究土-结构群相互作用对结构及场地土响应的影响,并对模型土参数确定方法进行分析。研究结果表明,地表建筑物的存在并不总是减小自由场地面运动,但地面运动随着地表结构数量的增加而降低;土-结构群相互作用对位于结构群中心的结构响应影响最大,且会放大土体卓越频率附近的响应成分;不同评价指标之间具有不同的侧重点,但均可较好地评价结构群之间的相互作用;输入地震动的总能量越高,土-结构群相互作用越明显。

关键词：振动台试验土-结构相互作用结构-土-结构相互作用土-结构群相互作用

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土-结构相互作用中地基土阻尼计算方法探讨

地下空间与工程学报 2016年第4期12卷 932-937,945页

作者：李锦华王国波叶红武汉理工大学后勤保障处武汉430070 武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室武汉430070 武汉交通职业学院交通工程学院武汉430065

土-结构动力相互作用体系的阻尼主要包括上部结构的阻尼和地基土的阻尼。对于上部结构的阻尼,目前大都采用瑞雷阻尼,研究相对成熟。因而本文主要针对地基土阻尼的计算方法展开探讨。本文拟通过典型算例,计算分析由经典阻抗函数经验公式... 详细信息

土-结构动力相互作用体系的阻尼主要包括上部结构的阻尼和地基土的阻尼。对于上部结构的阻尼,目前大都采用瑞雷阻尼,研究相对成熟。因而本文主要针对地基土阻尼的计算方法展开探讨。本文拟通过典型算例,计算分析由经典阻抗函数经验公式所确定地基土阻尼值及存在的不足。计算分析表明:传统阻抗函数经验公式确定地基土阻尼过大,特别是针对质量和刚度较大的结构(如核电站等)时,会出现超阻尼现象。基于此,在进行质量和刚度较大的结构(如核电站等)的抗震分析时,建议采用德国标准所规定的截止阻尼方法(竖向30%、水平15%)以考虑地基土的阻尼。本研究具有较强的实用性,研究成果可为土-结构动力相互作用体系动力分析中阻尼特性的考虑提供指导。

关键词：土-结构动力相互作用地基土阻尼截止阻尼地震响应

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地铁车站结构端部效应影响范围研究

岩土工程学报 2020年第8期42卷 1435-1445页

作者：王国波郝朋飞孙富学武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室湖北武汉430070 温州大学建筑工程学院浙江温州325000

常规的地铁车站抗震设计均是选择跨中截面按平面问题进行计算分析和设计,但在靠近车站前后端墙的区域必然受端墙及区间隧道的影响,从而应考虑其空间效应,即端墙的端部效应。基于对地铁车站及区间隧道振动台试验的数值模拟,验证数值模型... 详细信息

常规的地铁车站抗震设计均是选择跨中截面按平面问题进行计算分析和设计,但在靠近车站前后端墙的区域必然受端墙及区间隧道的影响,从而应考虑其空间效应,即端墙的端部效应。基于对地铁车站及区间隧道振动台试验的数值模拟,验证数值模型的合理性,然后对地铁车站结构端部空间影响范围进行一系列的数值分析,主要考虑地铁车站结构跨数及层数、土体参数、地震波类型及幅值以及区间隧道数量的影响。计算分析结果表明:车站结构的跨数、层数以及区间隧道的数量均会对地铁车站端部影响范围产生一定的影响,车站结构端部影响范围最大的为2层3跨车站,其影响范围为1.6B(B为结构宽度);地铁车站结构端部效应影响范围与其自身结构特性相关,而受土体参数和地震波类型及幅值影响较小,同时对比分析表明采用柱端弯矩作为端部影响范围的评价指标更为合理。

关键词：地铁车站区间隧道端部效应地震响应

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基于单振动台考虑行波效应的试验方法研究

振动．测试与诊断 2022年第1期42卷 154-160,201页

作者：王国波施龙飞郝朋飞禹海涛孙富学温州大学建筑工程学院温州325000 中南建筑设计院股份有限公司武汉430070 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

提出一种利用常规单振动台考虑行波效应的试验方法。为了验证该试验方法的可行性,首先,将模型箱简化为通过弹簧、阻尼器连接的主动块和从动块,理论推导两质量块模型和三质量块模型的弹簧、阻尼参数的计算公式,并通过数值案例验证公式的... 详细信息

提出一种利用常规单振动台考虑行波效应的试验方法。为了验证该试验方法的可行性,首先,将模型箱简化为通过弹簧、阻尼器连接的主动块和从动块,理论推导两质量块模型和三质量块模型的弹簧、阻尼参数的计算公式,并通过数值案例验证公式的准确性;其次,设计并实施两质量块和三质量块模型的小型单向振动台试验。试验结果表明,在简谐荷载激励下从动块加速度响应主频和时滞与目标值非常接近,表明通过弹簧阻尼器来实现行波效应的方法具有一定的可行性。该研究结果可为考虑行波效应的非一致振动试验提供参考。

关键词：振动台试验行波效应地震响应时滞质量⁃弹簧⁃阻尼模型

地铁车站与其上盖钢框架结构体系的地震响应分析

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建筑结构学报 2016年第S1期37卷 79-84页

作者：王国波伍火胜王亚西武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室湖北武汉430070

以某实际工程为例,建立了地铁车站-上盖钢框架计算模型,分析了该体系结构的地震响应。分析中设计了5种计算工况,通过对各工况计算结果的对比分析,研究地铁车站结构与上盖钢框架结构地震响应的相互影响,以及地铁车站结构与上盖建筑物对... 详细信息

以某实际工程为例,建立了地铁车站-上盖钢框架计算模型,分析了该体系结构的地震响应。分析中设计了5种计算工况,通过对各工况计算结果的对比分析,研究地铁车站结构与上盖钢框架结构地震响应的相互影响,以及地铁车站结构与上盖建筑物对场地土地震响应的影响。分析表明:较小尺寸的地下结构以及较轻的上盖建筑物对场地土动力特性和体系地震响应规律的影响均较小。同时,由于受土体的约束,地表框架结构与地下地铁车站结构是否相连,对体系地震响应的影响也不显著。

关键词：地铁车站上盖建筑物相互作用体系地震响应