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考虑大幅值输入的随机子空间识别

振动．测试与诊断 2016年第6期36卷 1091-1096页

作者：秦世强康俊涛周旺保武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070

随机子空间识别是一种可靠的时域模态参数识别算法,通常是利用结构在零初始状态作用下的动力响应来识别结构模态参数,而并没有考虑大幅值输入对识别结果的影响。针对此问题,研究了大幅值输入对随机子空间识别的影响并探讨了方法的适用... 详细信息

随机子空间识别是一种可靠的时域模态参数识别算法,通常是利用结构在零初始状态作用下的动力响应来识别结构模态参数,而并没有考虑大幅值输入对识别结果的影响。针对此问题,研究了大幅值输入对随机子空间识别的影响并探讨了方法的适用性。首先,介绍了考虑大幅值输入的随机子空间识别理论基础;然后,通过一个两自由度系统进一步考虑了不同阶次模态、模态振型的相对精度随采样数和大幅值输入的变化情况;最后,以菜园坝长桥大桥拱肋脉动试验为算例,研究了考虑大幅值输入识别方法的适用性。结果表明:考虑大幅值输入能够提高识别的模态参数精度;相比频率,模态振型精度随采样数的变化具有一定的随机性;考虑大幅值的随机子空间识别对模态试验的完备性要求较高。

关键词：桥梁工程模态参数大幅值输入随机子空间识别蒙特卡洛

高铁连续梁桥横向变形与轨面几何形态变化的映射关系研究

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建筑结构学报 2021年第4期42卷 215-222页

作者：蒋丽忠冯玉林周旺保聂磊鑫向平周文中南大学土木工程学院中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室

为研究高速铁路桥梁结构横向变形与轨面变形间的映射关系,在考虑高速铁路桥梁-路基-无砟轨道系统层间相互作用的基础上,基于势能驻值原理,推导出连续梁桥横向变形与轨面变形的微分方程及边界条件,提出连续梁桥横向变形与轨面变形的映射... 详细信息

为研究高速铁路桥梁结构横向变形与轨面变形间的映射关系,在考虑高速铁路桥梁-路基-无砟轨道系统层间相互作用的基础上,基于势能驻值原理,推导出连续梁桥横向变形与轨面变形的微分方程及边界条件,提出连续梁桥横向变形与轨面变形的映射解析模型。利用所提的解析方法及有限元方法分别求解连续梁桥横向变形下的钢轨变形,并研究横向变形幅值不确定性对轨面变形的影响。结果表明:两种方法求解结果吻合良好,验证了所提的解析模型的正确性;桥梁结构变形与轨面变形的映射系数随桥梁结构变形幅值的增加而非线性增大;钢轨变形具有明显的"跟随性";钢轨变形及层间扣件内力随连续梁桥变形幅值的增大而增大;列车运行速度越快,钢轨变形引起的激励频率越大。

关键词：高速铁路连续梁桥钢轨变形解析模型势能驻值原理映射关系

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钢-混凝土组合框架地震响应有限元时程分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2014年第7期42卷 61-65页

作者：周旺保蒋丽忠李书进孔凡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 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

将组合梁及组合柱退化三折线最大点指向弯矩-曲率恢复力模型曲线类型划分为12类,建立弯矩-曲率恢复力模型曲线类型转化关系,并将组合梁及组合柱弯矩-曲率恢复力模型程序化.利用三段变刚度杆单元矩阵编制了组合结构弹塑性地震响应时程分... 详细信息

将组合梁及组合柱退化三折线最大点指向弯矩-曲率恢复力模型曲线类型划分为12类,建立弯矩-曲率恢复力模型曲线类型转化关系,并将组合梁及组合柱弯矩-曲率恢复力模型程序化.利用三段变刚度杆单元矩阵编制了组合结构弹塑性地震响应时程分析数值计算程序,分析程序采用了杆系模型,能更好地反映结构变形特性,便于发现结构薄弱环节.利用该数值计算程序对不同地震强度下的组合框架试件地震响应进行了计算,结果表明:采用三段变刚度杆单元矩阵和退化的三折线最大点指向恢复力滞回模型可以有效地求解组合框架地震响应,为组合框架结构弹塑性地震响应提供一种有效的分析方法.

关键词：钢-混凝土组合框架地震响应数值计算方法时程分析恢复力模型

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移动荷载列作用下多层梁系统的动力响应分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第5期49卷 62-66页

作者：周旺保吴凌旭张云泰冯玉林中南大学土木工程学院湖南长沙410075 华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013

为研究多层梁系统在任意移动荷载列作用下的动力响应,基于有限傅里叶变换,提出一种求解移动荷载列作用下多层梁系统动力响应的解析计算方法.利用本研究的解析计算方法分析了梁的抗弯刚度、层间阻尼及层间刚度对一跨长32 m的梁-轨系统动... 详细信息

为研究多层梁系统在任意移动荷载列作用下的动力响应,基于有限傅里叶变换,提出一种求解移动荷载列作用下多层梁系统动力响应的解析计算方法.利用本研究的解析计算方法分析了梁的抗弯刚度、层间阻尼及层间刚度对一跨长32 m的梁-轨系统动力响应的影响,分析结果表明:改变轨道抗弯刚度、层间刚度或层间阻尼对主梁跨中动力响应的影响可以忽略;随着轨道抗弯刚度、层间刚度或层间阻尼的增大,轨道的跨中动力响应都缓慢减小;随着主梁抗弯刚度的增大,轨道及主梁的跨中动力响应均显著减小.

关键词：多层梁系统移动荷载列抗弯刚度层间刚度层间阻尼动力响应

横向随机地震下震致轨道几何不平顺的功率谱密度曲线研究

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土木工程学报 2022年第2期55卷 61-72页

作者：余建蒋丽忠周旺保冯玉林刘祥中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075 华东交通大学江西南昌330013

为了保证高速铁路系统在抗震救灾期间能够继续运营以实现运送救援物资、医疗力量,有必要对震致轨道几何不平顺进行合理的预测。该文以高速铁路CRTSⅡ型轨道-桥梁系统为对象建立了有限元模型,从PEER强震数据库中筛选出60条具有随机特征... 详细信息

为了保证高速铁路系统在抗震救灾期间能够继续运营以实现运送救援物资、医疗力量,有必要对震致轨道几何不平顺进行合理的预测。该文以高速铁路CRTSⅡ型轨道-桥梁系统为对象建立了有限元模型,从PEER强震数据库中筛选出60条具有随机特征的地震波并对有限元模型开展了非线性时程分析,研究了地震轨道残余不平顺的分布规律,提出了一种构造震致轨道几何不平顺功率谱密度曲线的方法,生成了震致轨道几何不平顺样本,探讨了震后轨道不平顺的模拟方法。研究结果表明:在横向地震后轨道发生了明显的轨向、高低、水平不平顺,轨距不平顺的幅值较小;轨道的地震随机残余不平顺在各个频率的功率谱密度服从对数正态分布;震致轨道几何不平顺谱可通过地震轨道残余不平顺谱集的均值和方差简单表示;初始不平顺对震致不平顺的影响作用可以忽略不计,震后轨道几何不平顺可以近似视为初始不平顺和震致不平顺之和。

关键词：高速铁路桥梁 CRTSⅡ型轨道系统随机地震轨道不平顺轨道谱

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钢-混凝土组合箱梁剪力滞系数实用计算方法

铁道科学与工程学报 2017年第6期14卷 1289-1295页

作者：孙林林蒋丽忠周旺保苏交科集团股份有限公司江苏南京210017 中南大学土木工程院湖南长沙410075

为了考察剪力滞后效应对钢-混凝土组合箱梁力学性能的影响,利用综合考虑剪力滞、剪切变形和界面滑移效应的钢-混凝土组合箱梁解析计算方法对混凝土顶板及钢梁底板剪力滞系数进行理论计算,主要考察宽跨比、剪力连接度和顶底板厚度3个主... 详细信息

为了考察剪力滞后效应对钢-混凝土组合箱梁力学性能的影响,利用综合考虑剪力滞、剪切变形和界面滑移效应的钢-混凝土组合箱梁解析计算方法对混凝土顶板及钢梁底板剪力滞系数进行理论计算,主要考察宽跨比、剪力连接度和顶底板厚度3个主要影响因素对组合箱梁剪力滞系数的影响。计算结果表明:随着宽跨比的增大,顶板剪力滞系数及底板剪力滞系数均减小;在宽跨比较大时,顶板厚度对顶板剪力滞系数有较大影响,但对底板剪力滞系数的影响较小;顶板及底板剪力滞系数受剪力连接度的影响非常小,因此,在剪力滞系数计算中可以忽略剪力连接度的影响,采用完全剪力连接度进行计算。在大量计算数据基础上提出较为准确的混凝土顶板及钢梁底板剪力滞系数实用计算公式,计算形式简洁,便于工程应用。

关键词：钢-混凝土组合箱梁剪力滞系数有效翼缘宽度滑移剪力连接度宽跨比

考虑跨数和墩高随机的目标震致轨道几何不平顺研究

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铁道学报 2023年第9期45卷 123-132页

作者：余建蒋丽忠周旺保冯玉林赖智鹏刘祥中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075 华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 福建工程学院土木工程学院福建福州350118

我国高速铁路规划布局逐渐向西部地震地区延伸,列车震后速度阈值计算的关键在于目标震致轨道几何不平顺的确定。基于短时傅里叶变换和零相位分布假定,提出一种目标震致轨道不平顺的计算方法,探讨考虑跨数和墩高随机的目标震致轨道不平... 详细信息

我国高速铁路规划布局逐渐向西部地震地区延伸,列车震后速度阈值计算的关键在于目标震致轨道几何不平顺的确定。基于短时傅里叶变换和零相位分布假定,提出一种目标震致轨道不平顺的计算方法,探讨考虑跨数和墩高随机的目标震致轨道不平顺等效方法。研究结果表明:震致轨向不平顺幅值显著,其余不平顺幅值基本为零;震致轨道几何不平顺的低频成分在演变功率谱密度密度中占据主导地位;震致轨道几何不平顺集的演变功率谱密度具有稳定性,满足对数正态分布假定;计算目标震致轨道几何不平顺时,跨数随机结构可按照9跨进行等效,墩高随机结构可按照与其最高墩高度相同的等墩高结构等效。

关键词：随机地震震致轨道几何不平顺短时傅里叶变换演变功率谱密度假设检验

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不同轨道不平顺谱激励下高铁列车走行性分析

铁道工程学报 2022年第7期39卷 36-43页

作者：何彬彬冯磊冯玉林周旺保刘祥华东交通大学南昌330013 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司北京101300 中南大学长沙410075 福建工程学院福州350118

研究目的:以某主跨48 m+80 m+48 m三跨连续梁桥、两侧各2跨简支引桥及200 m长路基的高铁线路为研究对象,采用CRH3、CRH2C和CRH380A高速动车组,以德国低干扰谱和中国无砟轨道谱为初始轨道不平顺,以映射关系求得的连续梁边墩沉降致轨道变... 详细信息

研究目的:以某主跨48 m+80 m+48 m三跨连续梁桥、两侧各2跨简支引桥及200 m长路基的高铁线路为研究对象,采用CRH3、CRH2C和CRH380A高速动车组,以德国低干扰谱和中国无砟轨道谱为初始轨道不平顺,以映射关系求得的连续梁边墩沉降致轨道变形为附加轨道不平顺,分别评估不同车型高铁列车在不同轨道不平顺谱激励下的走行性。研究结论:(1)建立的车-轨-连续梁桥动力学模型与文献模型计算结果吻合良好;(2)中国无砟轨道谱在舒适性、平稳性及安全性上均明显优于德国低干扰谱;(3)初始轨道不平顺激励下,对安全性影响强弱依次为CRH380A> CRH3> CRH2C,对舒适性影响强弱依次为CRH3> CRH380A> CRH2C,对平稳性影响强弱依次为CRH3> CRH380A> CRH2C;(4)附加轨道不平顺激励下,对安全性和舒适性影响强弱同初始轨道不平顺,而平稳性随边墩沉降值变化较大,德国低干扰谱激励下,对平稳性影响强弱依次为CRH3> CRH380A> CRH2C,中国无砟轨道谱激励下,对平稳性影响强弱依次为CRH2C> CRH3> CRH380A;(5)本研究结果可为高铁线路中主跨为连续梁桥的设计与验算提供一定参考。

关键词：高速铁路连续梁桥映射关系动力学指标轨道不平顺谱

横向地震作用下高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道-桥梁系统震致轨道不平顺研究

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铁道科学与工程学报 2023年第8期20卷 2773-2784页

作者：周旺保彭东航蒋丽忠刘丽丽余建中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075

为探究高速铁路轨道−桥梁系统震后轨道不平顺的产生机理,以桥面铺设CRTSⅢ型无砟轨道结构的高速铁路轨道−桥梁系统为对象,考虑钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层、隔离层土工布、弹性橡胶垫、底座板等轨道结构部件,建立非线性动力仿... 详细信息

为探究高速铁路轨道−桥梁系统震后轨道不平顺的产生机理,以桥面铺设CRTSⅢ型无砟轨道结构的高速铁路轨道−桥梁系统为对象,考虑钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层、隔离层土工布、弹性橡胶垫、底座板等轨道结构部件,建立非线性动力仿真模型,分析轨道−桥梁系统在不同地震动强度下各关键构件的损伤规律及震致轨道残余位移分布规律,建立映射轨道不平顺计算模型,并将其与震致轨道不平顺有限元计算结果进行对比。研究结果表明:地震将引起显著的轨道不平顺,恶化钢轨的平顺程度,在设计地震和罕遇地震作用下,钢轨在梁缝处有明显折角,行车安全设计时应重点关注梁缝处的钢轨变形。钢轨的应力峰值出现在梁缝处,其应力大于钢轨的容许屈服应力。单元板式轨道结构的扣件极易在梁缝位置损坏,远离梁缝的扣件均处于健康状态。自密实混凝土与底座板不会相对滑动,二者的层间残余位移极小。在设计地震和罕遇地震下,固定支座以及滑动支座均产生显著的残余位移,而桥墩残余位移较小。隔离层以及桥墩的残余位移对于震致轨面几何形态变位的贡献可以忽略不计,震致轨道不平顺主要由扣件以及支座的残余变形引起。

关键词：高速铁路桥梁 CRTSⅢ型轨道系统残余位移轨道不平顺损伤规律映射关系