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预应力混凝土梁自振频率的疲劳演变

浙江大学学报（工学版） 2022年第10期56卷 2007-2018页

作者：杜永潇卫军孙晓立广州市市政工程试验检测有限公司广东广州510520 广州建筑股份有限公司广东广州510030 武昌首义学院城市建设学院湖北武汉430064 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为了研究预应力混凝土(PC)梁自振频率的疲劳演变规律,理论推导了抛物线型布筋的后张无黏结预应力梁疲劳历程自振频率的计算公式.针对Euler梁、Timoshenko梁和预应力梁等3类梁,分析剪转效应、预应力效应对梁自振频率的疲劳演变规律的影响... 详细信息

为了研究预应力混凝土(PC)梁自振频率的疲劳演变规律,理论推导了抛物线型布筋的后张无黏结预应力梁疲劳历程自振频率的计算公式.针对Euler梁、Timoshenko梁和预应力梁等3类梁,分析剪转效应、预应力效应对梁自振频率的疲劳演变规律的影响.通过对预应力混凝土模型T梁的疲劳试验和动力测试,对比分析3类梁理论频率计算公式的适用性.研究结果表明,抛物线型布筋的预应力不影响整个疲劳历程中梁的偶数阶频率.梁的第1阶频率退化速率随着疲劳荷载幅值的增大而增大,随着预应力的增大而减小.在实际工程应用中,对于偏心布筋无黏结预应力梁结构,须考虑预应力对基频的增强效应.

关键词：自振频率疲劳试验预应力混凝土梁频率修正系数频率退化

长期水平荷载对单桩式海上风机结构自振频率的影响分析

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振动与冲击 2023年第2期42卷 108-115,138页

作者：孙毅龙许成顺席仁强杜修力豆鹏飞北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 常州大学机械工程学院江苏常州213164 清华大学水利水电工程系北京100084

海上风机结构体系长期经受波浪、风等水平循环荷载的作用,从而引起地基刚度变化,海上风机结构体系属于动力敏感型结构,预测其自振频率的长期变化具有非常重要的工程意义。基于动力运动方程,考虑了桩土相互作用,通过嵌入地基刚度衰减模... 详细信息

海上风机结构体系长期经受波浪、风等水平循环荷载的作用,从而引起地基刚度变化,海上风机结构体系属于动力敏感型结构,预测其自振频率的长期变化具有非常重要的工程意义。基于动力运动方程,考虑了桩土相互作用,通过嵌入地基刚度衰减模型考虑长期循环荷载引起的地基刚度变化,建立了单桩式海上风机结构自振频率的简化计算方法,利用实际工程和数值模拟验证了方法的可行性。最后通过开展参数分析,探讨长期循环荷载大小、加载次数对海上风机结构自振频率的影响规律;结果表明,循环荷载的增大、加载次数的增加会导致海上风机结构体系自振频率较小,风机结构体系的自振频率应偏移1P;该方法可以评估长期循环荷载下单桩式海上风机结构自振频率的变化,为近海风机结构自振频率的设计提供参考。

关键词：海上风机单桩基础长期循环荷载自振频率

砂浆层离缝对高速铁路轨道-桥梁系统自振频率的影响分析

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Journal of Central South University 2022年第8期29卷 2807-2819页

作者：刘韶辉蒋丽忠周旺保冯玉林 School of Civil Engineering Central South UniversityChangsha 410075China National Engineering Research Center of High-speed Railway Construction Technology Changsha 410075China School of Civil Engineering and Architecture East China Jiaotong University Nanchang 33013China

在哈密顿原理的基础上,推导综合考虑剪切变形、层间脱空影响的轨道-桥梁系统自由振动控制微分方程及边界条件,提出轨道-桥梁系统自振频率计算方法。基于本文所提计算方法,讨论轨道-桥梁系统弯曲刚度、砂浆层竖向、纵向刚度、脱空位置以... 详细信息

在哈密顿原理的基础上,推导综合考虑剪切变形、层间脱空影响的轨道-桥梁系统自由振动控制微分方程及边界条件,提出轨道-桥梁系统自振频率计算方法。基于本文所提计算方法,讨论轨道-桥梁系统弯曲刚度、砂浆层竖向、纵向刚度、脱空位置以及脱空长度对轨道-桥梁系统自振频率的影响规律。研究结果表明:轨道-桥梁系统固有频率对桥梁层抗弯刚度变化更为敏感;砂浆层纵向刚度和离缝位置变化对轨道-桥梁系统自振频率影响不明显,层间竖向刚度对系统自振频率影响显著;脱空长度变化对轨道-桥梁系统4-5阶固有频率影响更明显,受脱空影响的轨道-桥梁系统自振频率范围随脱空长度增大而增大。

关键词：剪切变形轨道-桥梁系统砂浆层离缝自振频率

砂土中水平循环荷载下单桩式海上风电体系自振频率偏移规律

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第11期53卷 4372-4380页

作者：王洋龚维明竺明星戴国亮万志辉东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 东南大学土木工程学院江苏南京211189 江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212003

提出循环荷载下单桩式风机体系自振频率偏移的理论评估方法。首先,考虑沉陷坑与致密域土体质量守恒原则,量化由循环荷载引起的土体参数变化;然后,基于刚性桩极限平衡理论,建立考虑桩端阻力的桩头三弹簧刚度矩阵;最后,在考虑桩头三弹簧... 详细信息

提出循环荷载下单桩式风机体系自振频率偏移的理论评估方法。首先,考虑沉陷坑与致密域土体质量守恒原则,量化由循环荷载引起的土体参数变化;然后,基于刚性桩极限平衡理论,建立考虑桩端阻力的桩头三弹簧刚度矩阵;最后,在考虑桩头三弹簧自振频率评估框架的基础上,对循环荷载引起的自振频率偏移规律进行研究。研究结果表明:土体越疏松、桩基长细比越小,循环荷载对结构体系自振频率的影响越显著;而随着循环沉陷、致密的进程,自振频率的偏移率会有所降低。体系自振频率的偏移量和偏移方向与桩土相对刚度有关,在循环荷载作用下,完全刚性桩的自振频率表现出增大趋势,增幅可达3倍以上,设计时需慎重考虑;而半刚性桩体系在循环荷载作用下自振频率有所减小,减小量在5%以内。

关键词：循环荷载单桩砂土自振频率偏移

隧道围岩块体垮塌声发射及自振频率演化特征试验研究

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中国公路学报 2024年

作者：胡杰张延欢刘洪亮贺鹏潘浩岚徐一帆山东科技大学土木工程与建筑学院南京理工大学机械工程学院山东大学岩土与结构工程研究中心

隧道围岩垮塌灾害防控技术对隧道安全建设具有重要意义，监测预警技术是隧道灾害主动防控的重要手段。针对传统位移、应力等监测指标对隧道围岩突发块体灾害难以有效响应的难题，从块体垮塌灾变机制出发，分析灾变过程的声发射和自振频... 详细信息

隧道围岩垮塌灾害防控技术对隧道安全建设具有重要意义，监测预警技术是隧道灾害主动防控的重要手段。针对传统位移、应力等监测指标对隧道围岩突发块体灾害难以有效响应的难题，从块体垮塌灾变机制出发，分析灾变过程的声发射和自振频率演化规律。本文首先基于理论推导，从简化二维应力状态的角度对块体失稳过程进行简化分析，建立了隧道围岩块体振动模型，分析了不同失稳模式下规则方形块体自振频率与应力、接触面积、摩擦力等要素的对应关系。同时基于自研的新型块体垮塌过程模拟试验系统，设计开展了室内块体失稳大尺度物理模拟试验，研究了应力状态、接触面积等因素对块体失稳过程自振频率的影响，进一步研究了块体失稳过程滑移面摩擦声发射信号的演化规律。研究成果表明：滑动型块体自振频率随着侧压力的增加而增大，当侧压力由0.1MPa增加至0.5MPa和1MPa时，自振频率分别增加了16.18Hz和25.79Hz。接触面积减小，自振频率随之减小，块体自振频率可以有效反映滑动面对关键块体的约束作用；岩块滑动过程声发射主频分布带宽相对较小，但集中分布的频段较多，绝大部分声发射信号集中在0 kHz、20 kHz、40 kHz、50 kHz、150 kHz频带附近，与侧压力大小无关。该研究成果可为隧道围岩块体垮塌灾害建立“声-振”联合监测预警方法提供必要的理论支撑。

关键词：隧道工程灾变演化模拟试验块体垮塌声发射自振频率

大直径单桩海上风机横向自振频率实用计算方法

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地震工程与工程振动 2022年第4期42卷 210-218页

作者：黄永健余云燕付艳艳兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

海上风机系统一阶横向自振频率的精确求解是风机振动分析的关键之一。基于Timoshenko梁理论,采用多段等效的方式模拟风机塔筒的连续变截面特性,并考虑土体的分层特点,建立风机系统横向振动方程,通过相邻连接段的位移、转角、弯矩和剪力... 详细信息

海上风机系统一阶横向自振频率的精确求解是风机振动分析的关键之一。基于Timoshenko梁理论,采用多段等效的方式模拟风机塔筒的连续变截面特性,并考虑土体的分层特点,建立风机系统横向振动方程,通过相邻连接段的位移、转角、弯矩和剪力之间的连续关系,推导出风机系统横向自振频率的半解析解,并与风机实测频率进行对比,验证了本方法的精确性与有效性。同时考虑风机前期设计及运营期间由于风机尺寸、土体参数可能出现的参数变化,对风机尺寸及土层要素进行了参数分析。分析表明:风机系统的横向振动频率受塔筒高度及变截面特性、土体模量、海床平面高度变化、桩径与桩长影响较大,受连接段高度的影响较小。

关键词： Timoshenko梁海上风机自振频率大直径单桩桩-土相互作用

考虑水-桩-土相互作用的海上风机单桩基础横向自振频率计算

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振动工程学报 2023年

作者：余云燕陶婧衍孔嘉乐李永鹏甘南藏族自治州交通运输局兰州交通大学土木工程学院

采用E uler-Beroulli梁理论，提出一种能考虑水-桩-土相互作用的连续变截面海上风机单桩基础的结构简化模型，运用微分变换法求解简化模型横向振动控制方程。基于塔筒直径、连接段高度与水体附加质量、叶轮-机舱组件质量和三弹簧刚度对... 详细信息

采用E uler-Beroulli梁理论，提出一种能考虑水-桩-土相互作用的连续变截面海上风机单桩基础的结构简化模型，运用微分变换法求解简化模型横向振动控制方程。基于塔筒直径、连接段高度与水体附加质量、叶轮-机舱组件质量和三弹簧刚度对横向自振频率展开研究。研究表明，变截面塔筒底部直径对自振频率的影响大于顶部直径对自振频率的影响；远海风机水深较深时，水体附加质量对结构自振频率影响不能忽略；风机横向自振频率随叶轮-机舱组件质量增大而减小；弹簧刚度对土体模量敏感性大小为：水平弹簧>耦合弹簧>旋转弹簧；自振频率对弹簧刚度敏感性大小为：耦合弹簧>水平弹簧>旋转弹簧；土体模量发生变化时，主要通过水平弹簧和耦合弹簧影响自振频率。

关键词：海上风机自振频率大直径单桩弹簧地基微分变换法

弹簧地基上大直径单桩海上风机的一阶自振频率

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计算力学学报 2023年

作者：余云燕许蓉孔嘉乐兰州交通大学土木工程学院

自振频率是海上风机前期动力设计的主要难点之一，计算精度要求极高，而桩-土相互作用对自振频率影响显著。目前，针对桩-土相互作用普遍采用弹簧地基简化模型，为对比分析不同弹簧地基简化模型的准确性和精度，本文采用回传射线矩阵法... 详细信息

自振频率是海上风机前期动力设计的主要难点之一，计算精度要求极高，而桩-土相互作用对自振频率影响显著。目前，针对桩-土相互作用普遍采用弹簧地基简化模型，为对比分析不同弹簧地基简化模型的准确性和精度，本文采用回传射线矩阵法，建立固定端、单弹簧、双弹簧、三弹簧这4种地基简化模型，基于Bernoulli-Euler梁理论和Timoshenko梁理论，求解风机系统的自振频率，并与风机基频实测值作对比，进一步分析三弹簧简化地基模型中地基旋转刚度、地基耦合刚度和地基水平刚度对风机系统基频的影响。研究结果表明：桩-土相互作用不可忽略，三弹簧地基简化模型计算风机系统基频精度最高；地基刚度对风机系统基频的敏感性次序为：地基耦合刚度 > 地基旋转刚度 > 地基水平刚度；当地基旋转（水平）刚度较小时，地基耦合刚度与地基旋转（水平）刚度的耦合效应对风机系统的基频影响较大；地基耦合刚度与地基旋转刚度的耦合效应对风机系统基频的影响程度大于地基耦合刚度与地基水平刚度的耦合效应。

关键词：海上风机弹簧地基自振频率回传射线矩阵法单桩基础

变截面修正Timoshenko梁自振频率的回传射线矩阵法分析

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地震工程学报 2022年第4期44卷 751-758页

作者：余云燕孔嘉乐陈进浩付艳艳李盛兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730000

考虑剪切变形对转动惯量的影响,对经典Timoshenko梁理论进行修正,并基于回传射线矩阵法,将横截面线性变化的圆台均匀分为多段分段等截面等效梁,推导并求解三种经典边界(两端简支、两端固支、一端固支一端自由)条件下变截面修正Timoshenk... 详细信息

考虑剪切变形对转动惯量的影响,对经典Timoshenko梁理论进行修正,并基于回传射线矩阵法,将横截面线性变化的圆台均匀分为多段分段等截面等效梁,推导并求解三种经典边界(两端简支、两端固支、一端固支一端自由)条件下变截面修正Timoshenko梁的自振频率,进一步分析分段数目和梁长度的变化对变截面修正Timoshenko梁自振频率的影响;将计算结果与相同边界条件下经典Timoshenko梁的相应结果进行对比。研究表明:回传射线矩阵法用于分析变截面梁的自振频率时具有良好的计算精度和收敛性;相同边界条件下修正Timoshenko梁的自振频率小于经典Timoshenko梁,且梁越短粗,修正造成的影响(剪切变形对转动惯量的影响)就越大。

关键词：变截面梁修正Timoshenko梁理论回传射线矩阵法自振频率