弹性点支连续等跨梁的横向振动（I）：自由振动

利用工程中求解固有频率和固有振型的常用方法，对弹性点支连续等跨梁在冲击载荷作用下的横向自由振动问题进行了求解，得到了固有频率和固有振型。并对两种极限状态－自由状态和简支状态进行了讨论。     

弹性支承连续矩形板固有横振频率的特征方程

采用Laplac，变换研究了两对边简支弹性支承连续矩形板的固有横振，并给出了振型函数及频率特征方程。     

装配式弦支混凝土组合楼盖施工过程力学性能试验研究

针对弦支混凝土集成楼盖装配化程度低、施工繁琐等问题，提出了装配式弦支混凝土组合楼盖。为研究其施工阶段力学性能，对组合楼盖的拉索进行分级张拉试验，分析了组合楼盖在各级张拉完成后撑杆的竖向位移变化以及叠合板肋梁和板间连接件应力变化，并采用Midas/gen软件模拟组合楼盖施工阶段。研究结果表明，在整个张拉施工阶段，H型短钢连接件作为主要受力连接构件，所有连接件应力均在弹性范围内变化；叠合板的肋梁应力变化较小；直到张拉完成后，跨中竖向位移达到最大跨度的1/600;试验分析结果与有限元分析结果基本一致，说明采用有限元分析方法可以较好地模拟试验中连接件和肋梁的应力变化以及撑杆位移变化规律。     

变截面正多边形薄壁梁纵向自振的摄动解

本文采用摄动法导出了变截面正多边形薄壁梁纵向自振时的振型函数及固有频率公式。     

系梁对双肢薄壁高墩抗震性能影响分析

双肢薄壁桥墩是连续刚构桥采用较多的桥墩形式,超过40 m的高墩纵桥向抗弯刚度一般较小,故工程设计中一般采用设置系梁的形式来降低桥墩计算高度,改善高墩的受力特性。本文以一座典型的高墩大跨连续刚构桥双肢薄壁高墩为工程背景,利用ABAQUS建立精细化有限元模型,分析系梁纵筋配筋率、配箍率、系梁-桥墩的刚度比及系梁设置数量对高墩抗震性能的影响。研究结果表明:系梁设置数量和系梁-桥墩刚度比对高墩滞回性能影响较大,系梁配筋率、配箍率影响较小。     

刚度突变轨道结构的连续地基梁模型基本解及其应用

用刚度突变的连续弹性支承梁模型表示桥梁和路基两种不同类型的轨道支承条件，给出了在力学模型上的任意位置有一集中力作用解析解，具有多个集中荷载作用的结果可以通过叠加得到，此结论可应用于其他刚度突变连续地基梁结构中。还对不同刚度比、不同加载位置时钢轨的应力和位移进行了讨论。     

任意点支矩形板的自由振动

提供了一种求解对边简支另两对边任意点支矩形板自由振动问题的高精度级数解。文中的振型函数是用支点反力表示的，确定支点反力的齐次方程组和用行列式表示的频率方程的阶数等于支点反力的个数。     

钢筋混凝土损伤梁动力特性的有限元分析

以钢筋混凝土梁为研究对象,基于Euler-Bernoulli梁理论和结构动力学理论,通过有限元分析,计算得到了不同裂纹状态下梁的固有频率和模态振型,研究了裂纹对梁振动响应的影响。结果表明,损伤结构动力特性对损伤的敏感性并不能简单的归结为高频一定敏感,低频一定不敏感,应视裂缝位置与振型节点关系而论。     

套靴刚度和阻尼对高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动的影响

采用轨段单元模拟弹性支承块式无砟轨道结构。钢轨模拟为弹性点支承Euler梁；钢轨下面的支承块视为刚体；道床板视为弹性薄板，并且采用横向有限条与板段单元法对其进行位移插值；钢轨扣件和支承块下胶垫和套靴模拟为线性弹簧和阻尼器；道床板与混凝土底座下的路基模拟为连续分布面弹簧和阻尼器。基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的“对号入座”法则，建立了高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动矩阵方程，得到了系统振动响应，进一步分析了套靴刚度和阻尼对此系统竖向振动响应的影响规律。     

基于附加质量法的吊杆索力测试研究

为了提高拱桥吊杆索力测试的精度,对振动频率法进行优化。基于Euler-Bernoulli梁理论建立附加质量后吊杆的振动微分方程,并利用振型分析法求解。通过引入简支梁的振型函数,求得吊杆的有效索长。在两端铰支边界条件下,导出使用前两阶频率且无抗弯刚度项的索力计算式,将有效索长代入得到吊杆索力值。运用数值模拟验证,并与规范公式进行对比分析,同时给出了该方法的适用条件。结果表明,本文公式考虑了边界条件和刚度参数对索力测试值的影响,可用于不同的索长、索力、边界及不同截面时的索力测试,且误差在3%以内,对于实际边界下的短吊杆索力测试误差小于2%,具有较高精度和工程意义。     

箱型梁薄膜力剪滞效应分析

将箱型梁分解成薄板结构，应用简单的强度与材料关系，导出箱型梁的薄膜方程．根据微积分关系，得到了箱梁各板考虑剪滞效应的纵、横向薄膜力和薄膜剪力的计算公式．探讨了悬臂箱梁薄膜力剪滞效应随梁的跨宽比、宽高比以及荷载形式等因素变化的影响．本文所述的公式简单，可供工程设计中快速估算出箱型梁的剪滞效应．     

钢 混凝土双面组合连续梁自振特性研究

对钢 混凝土双面组合连续梁的自振特性进行分析研究。分析中分为三种特定工况：工况一和工况二假设钢梁与混凝土完全组合,但工况二内支座处上混凝土板受拉开裂;工况三假设上混凝土板受拉开裂,且考虑钢梁与混凝土板间的滑移效应。采用平面梁的集中质量法和三维有限元模拟分析分别得到了一两跨钢 混凝土双面组合连续梁模型在三种工况下的自振频率及振型,二者吻合良好。     

索承式人行悬索桥自振特性及弯扭耦合特征分析

为了研究索承式人行桥的自振特性及其弯扭耦合特征,以某实际工程为例,采用Midas软件建立了有限元模型,将各振型中横弯分量和扭转分量贡献度的比值定义为弯扭耦合系数β,分析了索承式人行桥振型模态的弯扭耦合特征,以及主缆矢跨比λc、抗风缆矢跨比λw和抗风缆倾角α对自振特性及弯扭耦合特征的影响。研究发现,竖弯振动不存在与其他振型分量的耦合,而横弯和扭转振型存在耦合,且随振动阶数增加,弯扭耦合系数β减小,振型由横弯为主逐渐过渡到以扭转为主;随主缆矢跨比λc减小,弯扭耦合振型频率增大,β减小;随抗风缆矢跨比λw的减小,以横弯为主的弯扭振型(β≥1)频率下降,以扭转为主的则略有增大;增大抗风缆倾角α会使桥梁整体横向刚度下降,但抗扭刚度增加。     

一种多功能单跨梁振动实验系统

为研究梁的振动问题,开发了一种多功能单跨梁振动实验系统。该振动实验系统主要由底座、支座、激振器、位移传感器、力传感器和数据采集处理系统6部分组成。通过更换支座可以实现简支梁、悬臂梁、一端固定一端铰支、两端固定梁等多种形式梁实验,并且可以通过更改激振器位置,实现不同位置加载。测得了几种典型正弦激励荷载作用下梁振动时程曲线和3根悬臂梁的固有频率,并与有限元数值模拟值进行比对。结果表明:梁的振幅和固有频率实验值与有限元数值模拟值吻合较好,具有较高的精度。该振动实验系统可用于土木工程中梁振动、模态分析等课程的实践教学,也可用于梁振动基础理论的研究。通过一定的设置,也可以实现随机振动实验。     

叶片组振动计算

在扭曲叶片组振动频率及其振型的计算中,传递矩阵法得到了有效的应用。它将叶片作为变截面梁的非对称弯曲,将扭转振动与两个平面内的弯曲振动通过拉筋耦合在一起。本文对这种计算方法作了以下三点改进:1.考虑了叶片和拉筋的剪切变形和转动惯量的影响。2.合理地考虑了离心力的影响。3.在动态下计算叶片与拉筋之间的作用力和力矩。这样既提高了它的计算精度,又扩大了计算机程序的通用性。计算值与实测值符合良好。     

铁路曲线上混凝土简支直梁的空间结构分析

在薄壁杆件弯扭理论的基础上,提出了用弹性支承连续梁法进行铁路曲线上混凝土简支直梁的空间结构分析方法,即将隔板视为弹性支承,梁当作弹性支承上的连续梁,推导出了空间直梁的单元刚度矩阵。此方法不但可以计算出梁的内力,还可计算出隔板的内力。并通过一个计算实例,与现行计算方法进行了比较、分析。     

玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁抗剪性能研究

为了获取玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪性能参数,并为玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的设计与施工提供理论依据,通过试验分析,研究了不同剪跨比、加固量、初始荷载等情况下梁的抗剪承载力变化规律,提出了玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪承载力修正计算公式。试验结果表明,梁的抗剪承载力受锚固方式、初始荷载和剪跨比的影响较大,采用玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁后,可以有效提高梁的抗剪承载力。     

二维非连续边界元分析积分计算的精确表达式

以二维弹性力学问题为研究对象，采用线性非连续元离散边界积分方程，给出了系数矩阵计算的精确表达式，对二维弹性力学问题进行了数值计算，对非连续边界元配位点对计算结果精度的影响进行了讨论，结果表明准奇异积分计算是配位点影响计算结构精度的主要因素。     

基于绝对节点坐标法的超弹性材料二维梁单元动力学研究

为了探究考虑超弹性材料非线性的大变形柔性多体系统在工程实践中的应用，课题组基于绝对节点坐标法ANCF研究了针对大变形橡胶梁的高阶梁单元和超弹性材料本构模型。借助二维高阶ANCF梁单元位移模式构建了3种不可压缩超弹性橡胶梁的弹性力模型和运动微分方程：Neo Hookean，Mooney Rivlin和Yeoh；通过静态和动态大变形实例，和横向低阶ANCF梁单元以及ABAQUS软件仿真结果对比，结果显示：大变形橡胶梁动力学分析适合采用不可压缩超弹性本构模型Yeoh和高阶ANCF梁单元，且单元多项式位移模式、节点广义坐标类型和单元自由度数对大变形橡胶梁的计算效率影响较大。     

基于正交分析的双面组合连续箱梁剪力滞效应影响因素研究

考虑宽跨比、截面高度、翼缘板外伸长度、荷载类型等影响剪力滞效应的主要因素,采用正交分析方法对钢 混凝土双面组合连续箱梁进行试验设计,对设计工况进行数值仿真试验,并对计算结果进行正交分析。研究结果表明,荷载形式对双面组合箱梁剪力滞系数的影响最大,宽跨比的影响次之,而截面几何尺寸的因素如截面高度和翼缘板外伸长度在工程实用范围内的影响很小。通过统计回归,得到了弹性阶段钢 混凝土双面组合连续箱梁上翼缘有效宽度的无量纲计算公式。