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新型光纤光栅温度自补偿方法理论分析(英文)

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强激光与粒子束 2015年第2期27卷 84-90页

作者：李剑芝孙宝臣石家庄铁道大学河北省大型结构健康诊断与控制实验室石家庄050043

为了解决光纤光栅作为应变传感器使用时的温度应变交叉敏感问题,提出了一种全新的光纤光栅温度补偿方法,该方法最大特点是利用一个光纤光栅同时实现了温度自动补偿与应变测量。该方法基于材料的热应力原理,简称为基于材料热应力的光纤... 详细信息

为了解决光纤光栅作为应变传感器使用时的温度应变交叉敏感问题,提出了一种全新的光纤光栅温度补偿方法,该方法最大特点是利用一个光纤光栅同时实现了温度自动补偿与应变测量。该方法基于材料的热应力原理,简称为基于材料热应力的光纤光栅温度补偿方法。通过理论分析表明:温度灵敏度系数与应变灵敏度必须精确测定,否则会影响结构设计;应变元件与温度补偿元件的面积之比对温度补偿效果很大,原则上应小于0.5,因此结构半径的加工误差对温度补偿影响很大。应变元件与温度补偿元件的长度比对温度补偿效果基本可忽略,因此,原则上在不影响温度补偿效果的前提下,尽量提高温度补偿元件与应变元件的长度比。

关键词：光纤光栅温度灵敏度温度补偿应变传感光纤传感器

任意排列两方形断面高层建筑风致干扰机理研究

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建筑结构学报 2014年第12期35卷 149-154页

作者：马文勇袁欣欣刘庆宽侯丽倩马祥旺石家庄铁道大学河北省大型结构健康诊断与控制实验室河北石家庄050043

风致干扰效应是高层建筑群抗风设计中的常见难点问题之一。采用刚性模型测压试验,研究了均匀层流和两种大气边界层风场条件下任意排列两方形断面高层建筑的风致干扰效应,通过平均和脉动基底弯矩系数的干扰因子、风力系数、风压系数分布... 详细信息

风致干扰效应是高层建筑群抗风设计中的常见难点问题之一。采用刚性模型测压试验,研究了均匀层流和两种大气边界层风场条件下任意排列两方形断面高层建筑的风致干扰效应,通过平均和脉动基底弯矩系数的干扰因子、风力系数、风压系数分布以及风荷载功率谱的研究,解释了其风致干扰效应的机理。结果表明,任意排列的两方形断面高层建筑风致干扰中,至少存在横风向静力干扰、顺风向静力干扰和横风向动力干扰三个值得注意的干扰区域。窄道形成的加速效应使受扰结构上形成指向施扰建筑横风向平均吸力和阻塞形成的受扰建筑的横风向平均推力;遮挡效应使得受扰建筑承受指向位于上游的施扰建筑的顺风向风力;漩涡叠加增强位于尾流区受扰建筑上的横风向脉动荷载。不同风场的试验结果表明,提高来流的紊流度有助于减弱上述干扰效应。

关键词：方形断面高层建筑任意排列风洞试验干扰效应干扰因子

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支座病害对大跨度钢桁梁桥的振动影响研究

振动与冲击 2017年第13期36卷 195-200页

作者：陈树礼刘永前张彦兵石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所石家庄050043 河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室石家庄050043

支座是桥梁结构的重要构件,其技术状况优劣直接影响到桥梁整体和列车的运营安全。针对朔黄铁路64 m单线下承式钢桁梁中出现的固定支座上座板与桁梁连接角钢断裂病害,采用数值模拟分析和现场试验相结合的方法,开展支座病害对大跨度钢桁... 详细信息

支座是桥梁结构的重要构件,其技术状况优劣直接影响到桥梁整体和列车的运营安全。针对朔黄铁路64 m单线下承式钢桁梁中出现的固定支座上座板与桁梁连接角钢断裂病害,采用数值模拟分析和现场试验相结合的方法,开展支座病害对大跨度钢桁梁桥振动特性影响研究,分析支座病害成因并设计整治措施,通过现场试验完成病害整治效果验证。研究结果表明:重载运输快速发展导致支座发生连接角钢断裂病害,支座病害改变了约束状况和桥梁结构受力特点,列车过桥时桥跨结构横向振动和竖向振动明显加剧,数值模拟结果和现场试验数据均验证了这一规律;通过拆除并更换原有连接角钢、抬高病害支座高程并保证支座水平等措施能完成病害整治,整治完成后桥跨振动显著降低,减振效果最大达到30%,效果显著。

关键词：支座病害钢桁梁桥振动影响整治

洪水冲刷对重载铁路桥梁动力性能影响及加固技术

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振动与冲击 2018年第22期37卷 187-193页

作者：陈树礼刘永前石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所石家庄050043 河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室石家庄050043

洪水冲刷可导致桥墩基础周围土体受到破坏,轻则降低基础承载能力和动力性能,重则导致桥梁垮塌事故发生,洪水冲桥墩问题直接影响铁路运营安全,冲刷是引起桥梁墩台失稳破坏的主要因素之一。以某重载铁路为工程背景,针对洪水冲刷作用下的... 详细信息

洪水冲刷可导致桥墩基础周围土体受到破坏,轻则降低基础承载能力和动力性能,重则导致桥梁垮塌事故发生,洪水冲桥墩问题直接影响铁路运营安全,冲刷是引起桥梁墩台失稳破坏的主要因素之一。以某重载铁路为工程背景,针对洪水冲刷作用下的浅埋式桩基础桥梁,开展冲刷对桥梁的动力性能影响规律和加固技术研究。结果表明:洪水冲刷引起桩基础出现不同程度外露,进而导致桥墩及主梁动力响应增大,随冲刷深度增加,桥墩墩顶横向振幅和桥跨跨中横向振幅等参数逐渐增大,而桥墩自振频率逐渐降低;桥墩振动增大直接导致主梁振动加剧,墩顶横向振幅及梁跨跨中横向振幅等多项动力性能参数与基础冲刷深度和列车速度均成正比;针对冲刷病害,提出了基于提高基础稳定性和整体加固目标的"增补桩基法+增大基础法"并完成实际工程应用,在加固前后进行动力性能试验,加固后桥墩及主梁横向振动明显降低,加固效果显著。

关键词：洪水冲刷重载铁路冲刷深度动力性能加固技术

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斜拉桥斜拉索的风荷载、风致振动与控制

工程力学 2015年第9期32卷 1-8页

作者：刘庆宽郑云飞刘小兵马文勇石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所石家庄050043 河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室石家庄050043

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,其承受的风荷载占大桥总体风荷载的很大比例,准确掌握其风荷载对设计具有重要意义;同时,由于斜拉索的风致振动发生频繁,危害严重,其风致振动的机理是研究热点和难点问题,振动控制措施是设计中需要重... 详细信息

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,其承受的风荷载占大桥总体风荷载的很大比例,准确掌握其风荷载对设计具有重要意义;同时,由于斜拉索的风致振动发生频繁,危害严重,其风致振动的机理是研究热点和难点问题,振动控制措施是设计中需要重点考虑的问题。该文全面总结了斜拉索风荷载计算方法、风致振动的种类和相关机理,介绍了利用气动措施进行振动控制的最新研究成果,为相关的机理研究和斜拉索的振动控制设计工作提供参考。

关键词：斜拉索气动力风致振动雷诺数效应振动控制

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支座类型对重载铁路简支梁动力响应影响研究

振动．测试与诊断 2022年第6期42卷 1147-1154,1245,1246页

作者：陈树礼许宏伟刘永前石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所石家庄050043 河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室石家庄050043

为研究板式橡胶支座(简称板座)和球型支座(简称球座)在重载铁路桥梁中的适用性和差异性,以某重载铁路3座桥梁作为研究对象,采用现场试验方法,对比研究板座和球座对重载铁路桥梁结构振动、冲击和变形的影响规律。研究结果表明:板座具有... 详细信息

为研究板式橡胶支座(简称板座)和球型支座(简称球座)在重载铁路桥梁中的适用性和差异性,以某重载铁路3座桥梁作为研究对象,采用现场试验方法,对比研究板座和球座对重载铁路桥梁结构振动、冲击和变形的影响规律。研究结果表明:板座具有较大的弹性和抗剪切变形能力,而球座则具有更大的刚度、转动性能、耐久性和显著降低的横竖向位移变形等特点;相对于板座,球座应用引起列车对支座和桥梁结构更大的冲击作用,进而引起支座响应频率、桥跨动挠度和阻尼比增大,但球座的应用也引起桥跨结构横向动力响应显著降低,有利于行车安全,并且对桥墩振动、桥跨竖向振动和桥跨自振性能的影响较小。因此,球座给桥梁结构提供了更好的稳定性和可靠性。

关键词：重载铁路板式橡胶支座球型支座动力响应对比分析

缠绕螺旋线的斜拉桥斜拉索平均气动阻力特性的试验研究

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土木工程学报 2017年第5期50卷 97-104页

作者：刘庆宽李聪辉郑云飞刘小兵马文勇石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所河北石家庄050043 河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学河北石家庄050043

通过天平测力风洞试验,在雷诺数为13×104~43×104范围内,对直径为120mm的光滑斜拉索模型和25种螺旋线斜拉索模型进行测力试验,得到了各个工况下阻力系数随雷诺数的变化规律,分析了螺旋线直径、缠绕间距对阻力系数的影响;将气动力系数... 详细信息

通过天平测力风洞试验,在雷诺数为13×104~43×104范围内,对直径为120mm的光滑斜拉索模型和25种螺旋线斜拉索模型进行测力试验,得到了各个工况下阻力系数随雷诺数的变化规律,分析了螺旋线直径、缠绕间距对阻力系数的影响;将气动力系数按照亚临界、临界和超临界雷诺数区域进行分区,得到了各个区域内阻力系数的数值或者拟合公式;结果表明:缠绕螺旋线能减弱雷诺数效应;针对螺旋线直径相同缠绕间距不同的情况,在超临界雷诺数区阻力系数随缠绕间距的增大呈单调减小的趋势;针对缠绕间距相同螺旋线直径不同的情况,在超临界区阻力系数随螺旋线直径的增大呈单调增大的趋势;在具有抑振效果的螺旋线参数组合中,选择使得气动阻力最小的参数,可达到优化设计的目的。

关键词：斜拉索阻力系数螺旋线风洞试验参数优化

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中等间距并列双钝体箱梁气动干扰效应试验

振动．测试与诊断 2017年第5期37卷 1046-1051页

作者：刘小兵李少杰张胜斌杨群刘庆宽石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所石家庄050043 河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043

通过节段模型风洞试验研究了中等间距并列双钝体箱梁的气动干扰效应,分析了气动干扰对上下游箱梁三分力系数和涡振的影响。三分力系数试验风攻角的变化范围为-10~10°,双箱梁模型的净间距与单箱梁模型宽之比D/B的变化范围为0.4~1.0。涡... 详细信息

通过节段模型风洞试验研究了中等间距并列双钝体箱梁的气动干扰效应,分析了气动干扰对上下游箱梁三分力系数和涡振的影响。三分力系数试验风攻角的变化范围为-10~10°,双箱梁模型的净间距与单箱梁模型宽之比D/B的变化范围为0.4~1.0。涡振试验风攻角的变化范围为-4~4°,D/B为0.8。研究结果显示:气动干扰对三分力系数的影响主要表现为对下游箱梁的影响,且体现为减小效应;在水平与负攻角来流条件下,气动干扰对上游箱梁涡振的影响较小,对下游箱梁涡振有显著的放大效应;在正攻角来流条件下,气动干扰效应对下游箱梁涡振的影响较小,对上游箱梁涡振有显著的抑制效应。

关键词：并列双钝体箱梁气动干扰风洞试验中等间距

不同粗糙度斜拉索气动力特性和风荷载计算方法研究

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振动与冲击 2017年第23期36卷 38-44,57页

作者：刘庆宽闫煦东李聪辉郑云飞马文勇刘小兵石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所石家庄050043 河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043

大跨径斜拉桥斜拉索上的风荷载对主梁的位移和内力的贡献占全桥的主要部分,准确掌握斜拉索上的风荷载,对于桥梁的抗风设计具有重要的意义。通过风洞试验,得到了8种具有不同表面粗糙度斜拉索的气动力系数随雷诺数的变化规律,研究了粗糙... 详细信息

大跨径斜拉桥斜拉索上的风荷载对主梁的位移和内力的贡献占全桥的主要部分,准确掌握斜拉索上的风荷载,对于桥梁的抗风设计具有重要的意义。通过风洞试验,得到了8种具有不同表面粗糙度斜拉索的气动力系数随雷诺数的变化规律,研究了粗糙度对斜拉索雷诺数效应和气动力特性的影响,以实桥为例分析了斜拉索最大风荷载的计算方法。结果表明:斜拉索表面的粗糙度对气动力具有明显的影响,随着粗糙度的增大,雷诺数效应随之减弱;不同粗糙度的斜拉索,最大风荷载对应的风速不同,计算方法也不同,实桥设计时应根据斜拉索的具体表面粗糙状态确定其最大风荷载的数值。

关键词：斜拉索气动力粗糙度雷诺数效应最大风荷载