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基于模态驱动分析方法的桥梁颤振模态影响机理

2004全国结构风工程实验技术研讨会

作者：杨詠昕同济大学土木工程防灾国家重点实验室

＜正＞ 1.风洞简介TJ-4风洞计划2005年建成并投入使用。TJ-4风洞是一座全钢结构的多用途卧式单回流闭口式边界层风洞。试验段截面宽0.8m,高0.8m,试验段长5m,空风洞最大设计风速为30m/s。风洞洞体由试验段、扩散段、拐角导流片、风扇段...

＜正＞ 1.风洞简介TJ-4风洞计划2005年建成并投入使用。TJ-4风洞是一座全钢结构的多用途卧式单回流闭口式边界层风洞。试验段截面宽0.8m,高0.8m,试验段长5m,空风洞最大设计风速为30m/s。风洞洞体由试验段、扩散段、拐角导流片、风扇段、稳定段、蜂窝器、阻尼网及收缩段等部分组成,全部采用钢结构。风洞动力系统由功率22千瓦的直流电机驱动,风扇系统由

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土木工程学报 2024年第3期57卷 81-92页

作者：朱进波杨詠昕徐浩骏张晋杰葛耀君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

通过定量描述各阶模态及其分布特性在颤振演化过程中的影响,研究了多阶模态耦合导致的桥梁颤振三维效应。首先,根据系统模态中固有模态间的激励-反馈机制推导出能够反应各阶模态参与贡献的系统阻尼和刚度解析解,建立了适用于三维颤振机... 详细信息

通过定量描述各阶模态及其分布特性在颤振演化过程中的影响,研究了多阶模态耦合导致的桥梁颤振三维效应。首先,根据系统模态中固有模态间的激励-反馈机制推导出能够反应各阶模态参与贡献的系统阻尼和刚度解析解,建立了适用于三维颤振机理分析的模态驱动分析方法。其次,对桥梁整体系统阻尼沿着跨向进行泰勒展开,建立了跨向节段与气动性能间的定量关系,使得该方法能够量化各阶模态跨向分布特性的影响。然后,以主跨径为500~1500m的悬索桥为例,系统地研究了模态的参与及其分布特性对颤振性能的影响。最后,通过比对二维和三维分析结果,揭示了三维效应的影响及其产生原因。研究结果表明:由于基础竖弯和扭转振型不可能完全相似,三维两模态结果必然大于二维分析结果;随着风速提升二阶正对称竖弯模态先提供负向阻尼后提供正向阻尼,其对颤振性能的影响取决于自身频率与系统颤振频率的比值;约70%的梁段贡献了绝大多数的气动阻尼。

关键词：三维颤振悬索桥模态耦合三维效应跨向分布特性

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偏转风场下高层建筑设计风速的风向折减因子

同济大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 886-892页

作者：贺斌全涌顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

提出了超高层建筑设计风荷载估算过程中考虑风场偏转影响的强风风速风向折减因子修正方法。在风洞中模拟了一个方形截面超高层建筑刚性模型。在偏转风场和无偏风场工况下,根据提出的修正方法计算了北京地区和南京地区高层建筑设计风速... 详细信息

提出了超高层建筑设计风荷载估算过程中考虑风场偏转影响的强风风速风向折减因子修正方法。在风洞中模拟了一个方形截面超高层建筑刚性模型。在偏转风场和无偏风场工况下,根据提出的修正方法计算了北京地区和南京地区高层建筑设计风速的风向折减因子,分析了风场偏转对高层建筑气动力风向折减效应的影响。结果表明,偏转风场会使建筑风压存在偏移现象,最不利风压出现的风向角与无偏风场下不同,而在考虑风向折减效应的风荷载估算方法中,如果忽略风场偏转的影响就可能导致超高层建筑风荷载的低估,使得结构设计偏于危险,提出的修正方法能够有效解决这一问题。

关键词：超高层建筑风荷载风向折减 Ekman螺线偏转风场风洞试验

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平屋面摩擦速度的数值模拟研究

工程力学 2024年第2期41卷 151-159页

作者：辛林桂周晅毅顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

建筑屋面的摩擦速度是决定其风致迁移雪荷载的重要因素。该文采用CFD(computational fluid dynamics)方法模拟了平屋面的摩擦速度,并结合其分布特征分析了屋面积雪传输率、侵蚀通量和暴露系数随跨度的变化趋势。为验证CFD方法的湍流模... 详细信息

建筑屋面的摩擦速度是决定其风致迁移雪荷载的重要因素。该文采用CFD(computational fluid dynamics)方法模拟了平屋面的摩擦速度,并结合其分布特征分析了屋面积雪传输率、侵蚀通量和暴露系数随跨度的变化趋势。为验证CFD方法的湍流模型对平屋面摩擦速度模拟的影响,将数值模拟结果与Irwin探头风洞试验进行了对比,结果表明Realizable k-ε湍流模型的模拟结果与风洞试验最为接近。根据4种不同跨度屋面的CFD模拟结果发现,当屋面跨度与高度之比为4时,屋面平均摩擦速度最小;并且随着跨度的增大,屋面摩擦速度最小值所在的位置和积雪沉积的区域均逐渐向迎风侧屋檐靠近。同时发现,屋面积雪的平均侵蚀通量随着跨度的增大而减小,屋面积雪传输率和雪荷载暴露系数则随着跨度的增大而增大。

关键词：计算流体动力学(CFD) 平屋面 Irwin探头摩擦速度积雪传输率

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砂土场地桥梁群桩基础延性抗震性能分析

同济大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 893-901页

作者：王靖程叶爱君王晓伟同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用严格的增量动力分析(IDA)方法对砂土场地桥梁群桩基础的延性性能开展了系统研究。基于砂土中单墩-群桩基础体系振动台试验验证了数值模拟方法;以实际工程为背景,考虑与结构、土体相关的9个参数,建立了一系列分析模型;将7条实际地震... 详细信息

采用严格的增量动力分析(IDA)方法对砂土场地桥梁群桩基础的延性性能开展了系统研究。基于砂土中单墩-群桩基础体系振动台试验验证了数值模拟方法;以实际工程为背景,考虑与结构、土体相关的9个参数,建立了一系列分析模型;将7条实际地震记录作为输入,进行了系统的增量动力分析。基于计算结果,对地震下桥梁群桩基础的损伤破坏过程进行了验证,提出了表征群桩基础延性性能的位移、转角、强度3个指标,并揭示了各性能指标随结构、土体参数的变化规律。结果表明,群桩基础在易修复状态下的平均位移延性系数为2.52,平均水平承载力为首次屈服状态的1.41倍;极限状态下平均位移延性系数为3.62,平均水平承载力为首次屈服状态的1.47倍,延性性能可观且稳定;承台转动引起的桥墩漂移率最大不超过0.7%,不控制抗震设计。

关键词：群桩基础延性性能增量动力分析位移延性水平承载力承台转角

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近场地震动竖向与水平分量统计特性对比

哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 230-237页

作者：李明珂袁万城土木工程防灾国家重点实验室(同济大学) 上海200092

为研究近场地震动竖向与水平分量特性,本文对PEER数据库中1202组近场强震的地震动进行统计分析,研究了竖向水平加速度峰值比PGAv/PGAh、反应谱之比Sav(T)/Sah(T)、竖向水平峰值到达时间的特性。讨论了PGAv/PGAh与断层距、场地条件、震... 详细信息

为研究近场地震动竖向与水平分量特性,本文对PEER数据库中1202组近场强震的地震动进行统计分析,研究了竖向水平加速度峰值比PGAv/PGAh、反应谱之比Sav(T)/Sah(T)、竖向水平峰值到达时间的特性。讨论了PGAv/PGAh与断层距、场地条件、震源机制的关系,并采用对数正态分布拟合不同场地条件、不同震源机制的PGAv/PGAh分布;对比了不同断层距、不同场地条件Sav(T)/Sah(T)的变化规律;研究了近场强震水平竖向分量峰值加速度的大小和到达时间上的相关性,并对结构分析过程中竖向地震动的选择提出建议。结果表明:断层距、场地条件、震源机制都会影响近场地震动的竖向分量,断层距小、走滑断层、场地条件差都易产生较大的竖向地震动;断层距小、场地条件差时,地震动竖向分量高频成分越强,断层距大、场地条件好,竖向地震动低频成分越强;竖向分量峰值加速度的大小与到达时间和两正交水平分量峰值加速度的大小与到达时间的几何平均数有明显的线性关系。

关键词：近断层竖向水平加速度峰值比加速度峰值比反应谱比加速度峰值到达时间断层距场地震源机制

钢筋混凝土剪力墙抗震滞回性能的多元时序深度神经网络预测

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工程力学 2024年第6期41卷 66-76页

作者：袁程熊青松孔庆钊同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能优越且造价合理,广泛用于抗震烈度较高的地区。准确地预测剪力墙的滞回性能与骨架曲线,直接决定了结构设计与分析的准确度与可靠性。该文提出了一种基于深度学习的剪力墙结构滞回性能预测方法,可以根据结... 详细信息

钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能优越且造价合理,广泛用于抗震烈度较高的地区。准确地预测剪力墙的滞回性能与骨架曲线,直接决定了结构设计与分析的准确度与可靠性。该文提出了一种基于深度学习的剪力墙结构滞回性能预测方法,可以根据结构的基本设计参数(如材料属性、几何尺寸、荷载工况等),直接预测出其承载力。通过3组剪力墙的滞回试验预测1组结构的滞回曲线,结果表明:通过比较时域的特征,深度学习方法具有较高的预测精度。通过与有限元仿真结果对比,深度学习仅需输入不同参数就能够快速预测滞回曲线,其优势还在于具有较高的计算效率,而有限元仿真需要几何建模、本构模型选取、材料属性输入和荷载工况定义,整个过程相较于深度学习耗时耗力。

关键词：钢筋混凝土剪力墙多元时序深度神经网络滞回曲线抗震性能骨架曲线

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人群跳跃荷载时变协同性因子研究

振动工程学报 2024年第1期37卷 11-19页

作者：于秉仟陈隽李洋同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

协同性因子是跳跃人群中各单人间动作一致程度的度量指标,是人致结构振动分析中人群跳跃荷载建模的关键参数。现有协同性因子大都是定义在较长时段内的均值参数,其计算依据也是实验室条件下才能获取的地反力或特征点轨迹等,不能准确反... 详细信息

协同性因子是跳跃人群中各单人间动作一致程度的度量指标,是人致结构振动分析中人群跳跃荷载建模的关键参数。现有协同性因子大都是定义在较长时段内的均值参数,其计算依据也是实验室条件下才能获取的地反力或特征点轨迹等,不能准确反映跳跃者个体差异的时变特性,也难以直接应用于实际场景下结构的振动监测。对此,提出了人群跳跃荷载的时变协同性因子,采用计算机视觉中的多目标跟踪技术对跳跃人群进行实时监测,并计算协同性因子。开展了佩戴无线测力鞋垫的多人跳跃实验,通过与实验结果的对比,验证了时变协同性因子的合理性以及多目标跟踪技术的有效性,可用于工程结构的安全运维、人致结构振动分析和人群跳跃时变荷载的模拟。

关键词：人群跳跃荷载时变协同性因子多目标跟踪智能运维

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建筑基本周期多因素机器学习预测模型

工程力学 2024年第2期41卷 171-179页

作者：陈隽宋颖豪王泽涛同济大学土木工程学院上海200092 土木工程防灾国家重点实验室同济大学上海200092

建筑物基本周期是其最重要的动力特性参数,影响因素众多。受限于曲线拟合的传统建模手段,目前的基本周期预测模型表达式中仅能包含高度或层数等单一因素,而忽略其他因素的影响。数据驱动机器学习方法的出现,为建筑周期多因素预测模型的... 详细信息

建筑物基本周期是其最重要的动力特性参数,影响因素众多。受限于曲线拟合的传统建模手段,目前的基本周期预测模型表达式中仅能包含高度或层数等单一因素,而忽略其他因素的影响。数据驱动机器学习方法的出现,为建筑周期多因素预测模型的建立提供了新思路。研究从大量文献中收集整理了2561条建筑周期的实测数据,形成了包含建筑高度、层数、材料、功能、地区等多因素的建筑周期实测数据库。建立了具有自学习能力的建筑基本周期多因素机器学习预测模型,避免了一般机器学习模型中繁琐的参数调节过程,提升模型的鲁棒性和适用性。与传统模型结果的对比表明:所提预测模型的适用结构类型范围广、准确性更高,配合云端服务器可形成一种全新的、开放式自学习的建筑周期预测模式。

关键词：基本周期实测数据多因素机器学习 AutoML