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结构设计的频率控制李永东;骆栓青;吴泽玉【摘要】对结构设计的频率控制作了探讨,并通过一个工程实例,研究了调整结构频率的常用方法,实践证明:在进行结构设计时只有把结构的频率作为一项约束条件来控制结构设计,才能确保结构正常使用.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2010(036)025【总页数】2页(P76-77)【关键词】结构设计;频率;共振【作者】李永东;骆栓青;吴泽玉【作者单位】郑州市郑东新区管理会市政园林水务局,河南郑州,450008;河南大象建设监理咨询有限公司,河南郑州,450000;华北水利水电学院,河南郑州,450011【正文语种】中文【中图分类】TU3181 频率与共振频率是结构的基本特性,只与结构的质量和刚度有关[1],如果要调整结构的频率,只能从这两个方面着手。
当结构自振频率与场地土的卓越周期相遇合,或与内置或外置的设备频率相遇合,或与人自身的频率相遇合,或行驶的车辆与桥梁的自振频率相遇合等情况发生,都会产生一些不利的后果,影响结构正常使用,甚至威胁到其使用寿命。
当单自由度体系上作用有谐振荷载时,其动力放大系数为:其中,ω为外部激励荷载频率;ωn为结构的频率;ξ为结构的阻尼比;β为外部激励荷载频率与结构频率比。
当荷载频率等于或接近结构频率时,结构将产生共振或类共振现象[2]。
结构振幅将成几倍乃至十几倍的放大,严重的危及其正常使用功能。
因此,在进行结构设计时,不但要满足强度、刚度、稳定性等方面的要求,而且,应该把频率作为一项约束条件,来指导设计。
2 结构共振现象2.1 结构频率与场地卓越周期的关系一般来说,对于刚性地基,易建柔性建筑;而对于柔性基础,易建刚性房屋,以避免结构自振周期与场地卓越周期相遇合,发生共振现象。
历史上因为共振导致破坏的现象比比皆是。
例如1957年7月28日[3]墨西哥市地震,6层～8层和11层～16层房屋几乎全部破坏,低层和23层以上的楼房几乎未破坏;1978年7月28日唐山地震,宁河县城建局院内砖筒水塔被彻底摧毁,而同院的两层相接的办公楼却未遭到破坏,安然无恙;又如1994年2月16日,苏门答腊里瓦地地震,远离震中750 km的新加坡,高层建筑楼房门铃被震响,居民深夜仓皇外逃。
桥梁承载能力验算一、引言桥梁承载能力验算是确保桥梁安全、可靠运行的关键环节。
通过对桥梁的结构强度、稳定性、刚度、疲劳和耐久性等方面进行全面验算，可以确保桥梁在设计使用年限内满足承载要求，保障交通安全。
本文将详细介绍桥梁承载能力验算的各个方面。
二、结构强度验算结构强度验算主要是通过分析桥梁各部分的应力分布和受力情况，评估桥梁结构在静载和动载作用下的承载能力。
具体验算步骤包括：1. 建立桥梁结构模型，考虑桥梁的几何尺寸、材料特性、荷载分布等因素。
2. 根据设计要求，确定荷载组合和加载方式，包括恒载、活载、风载、地震荷载等。
3. 应用有限元分析软件对桥梁进行静力和动力分析，获取各部分应力分布和变形情况。
4. 根据规范要求，对桥梁结构进行强度验算，确保其满足设计要求。
三、稳定性验算稳定性验算主要是评估桥梁在各种荷载作用下的稳定性，防止桥梁发生失稳破坏。
具体验算步骤包括：1. 分析桥梁的几何形状、支撑条件和荷载分布等因素，确定可能的失稳模式。
2. 应用有限元分析软件对桥梁进行稳定性分析，获取各失稳模式的临界荷载和稳定性系数。
3. 根据规范要求，对桥梁结构进行稳定性验算，确保其满足设计要求。
四、刚度验算刚度验算主要是评估桥梁在荷载作用下的变形情况，确保其满足正常使用要求。
具体验算步骤包括：1. 分析桥梁的几何尺寸、材料特性和荷载分布等因素，确定可能的变形模式。
2. 应用有限元分析软件对桥梁进行变形分析，获取各变形模式的变形量和变形分布。
3. 根据规范要求，对桥梁结构进行刚度验算，确保其满足正常使用要求。
五、疲劳验算疲劳验算主要是评估桥梁在重复荷载作用下的疲劳性能，防止因疲劳破坏而引发安全事故。
具体验算步骤包括：1. 分析桥梁的荷载分布和重复荷载特性，确定可能的疲劳破坏模式。
2. 应用有限元分析软件对桥梁进行疲劳分析，获取各疲劳破坏模式的疲劳寿命和疲劳极限。
3. 根据规范要求，对桥梁结构进行疲劳验算，确保其满足设计要求。
2004123基于有限元分析的轿车后桥疲劳寿命预测彭 为 靳晓雄 左曙光(同济大学汽车学院,上海 200092) [摘要] 利用实测道路载荷时间历程,结合后轿有限元模型和材料属性,用LMS FALANCS 软件来预测轿车后桥的疲劳寿命,其分析结果与道路试验结果基本一致。
叙词:耐久性,有限元模型,疲劳寿命,预测,仿真Fatigue Life Prediction of Car ’s Rear Axle Based on FEM AnalysisPeng Wei ,Jin Xiaoxiong &Zuo ShuguangA utomobile School ,Tongji U niversity ,S hanghai 200092 [Abstract] Based on the load history acquired by road test ,in combination with FiniteElement (FE )models of car ’s rear axle and material properties ,the fatigue life of car ’s rear axle is predicted by using LMS FALANCS.The analysis results coincide with the road test very well.K eyw ords :Durability ,Finite Element model ,F atigue life ,Predict ,Simulation 原稿收到日期为2003年11月10日,修改稿收到日期为2004年1月4日。
1 前言近年来,基于计算机辅助工程(CAE )的汽车零部件数字化寿命预测逐渐在世界各大汽车公司得到应用。
在许多情况下,分析人员可以预测疲劳危险点的位置,比较在给定的载荷下部件的不同设计造成疲劳寿命的差异。
某简支梁桥的抖振响应分析一、摘要简支梁桥是一种常见的桥梁结构形式，其在风荷载作用下容易出现抖振现象。
本文针对某简支梁桥的抖振响应进行了分析，采用有限元分析方法，得出了桥梁在不同风速下的抖振响应情况。
通过对抖振响应的分析，可以更好地了解桥梁结构在风荷载作用下的性能，为桥梁设计和加固提供重要参考。
二、研究背景桥梁作为交通运输的重要组成部分，其安全性和稳定性至关重要。
在实际使用中，桥梁结构容易受到外部风荷载的作用，特别是在高风速环境下，桥梁往往会出现抖振现象，这对桥梁结构的安全性和稳定性产生了负面影响。
对桥梁抖振响应进行深入分析具有重要的工程意义。
三、研究方法本研究采用有限元分析方法，对某简支梁桥的抖振响应进行分析。
建立某简支梁桥的有限元模型，并考虑桥梁结构的几何非线性和材料非线性。
然后，通过风荷载作用下的模拟，获得桥梁在不同风速下的抖振响应情况。
利用有限元分析软件进行数值计算，并对结果进行分析和验证。
四、研究结果通过有限元分析，得出了某简支梁桥在不同风速下的抖振响应情况。
结果显示，在低风速下，桥梁结构基本不受抖振影响，但随着风速的增加，桥梁结构逐渐出现抖振现象，并且抖振幅值逐渐增大。
当达到一定风速时，桥梁的抖振响应进入临界状态，这对桥梁的安全性产生了严重威胁。
五、结果分析基于研究结果，可以得出以下几点结论：某简支梁桥在风荷载作用下容易出现抖振现象，特别是在高风速环境下。
抖振现象会对桥梁结构的安全性产生负面影响，需要加强对桥梁抖振响应的监测和分析。
针对抖振问题，应采取相应的结构加固和防护措施，提高桥梁的抗风性能。
六、研究意义本研究通过对某简支梁桥的抖振响应进行深入分析，为理解桥梁在风荷载作用下的性能提供了重要参考。
对桥梁结构的安全性和稳定性具有一定的工程指导意义。
本研究还为进一步加强桥梁抖振问题的研究和防护提供了重要的理论和技术支持。
基于有限元方法的桥梁结构疲劳寿命分析及评估研究摘要：本文旨在研究基于有限元方法的桥梁结构疲劳寿命分析及评估。
疲劳是桥梁结构中的重要问题，可能导致严重的安全问题。
为了提高桥梁结构的安全性和可靠性，我们将深入研究有限元方法在疲劳寿命分析中的应用。
本文将分为三个主要方面来探讨这一问题。
关键词：桥梁结构、有限元方法、疲劳寿命分析、安全性、可靠性引言：桥梁是现代社会中不可或缺的基础设施之一，它们承载着车辆和行人的重要交通流量。
然而，桥梁结构的长期使用和受力环境可能导致疲劳损伤，这是导致桥梁损坏的主要因素之一。
为了确保桥梁的安全性和可靠性，我们需要深入研究桥梁结构的疲劳行为。
有限元方法是一种广泛应用于工程领域的数值分析技术，它可以用来模拟和分析桥梁结构的疲劳性能。
本研究旨在探讨基于有限元方法的桥梁结构疲劳寿命分析及评估，以提供更好的桥梁设计和维护指导。
1. 有限元模型的建立1.1 桥梁结构的几何建模在进行基于有限元方法的桥梁结构疲劳寿命分析和评估之前，首要任务是建立准确的有限元模型，该模型必须准确地反映出桥梁的几何形状。
几何建模是整个有限元分析的基础，其准确性直接影响到后续分析的可信度和精确性。
（1）几何建模的第一步是获取桥梁结构的详细几何信息，包括桥梁的长度、宽度、高度、支座位置、跨度等关键参数。
这些参数必须以数字化的方式进行测量和记录，通常使用激光测量仪、全站仪或三维扫描技术来获取高精度的几何数据。
这些数据作为几何模型的输入，为后续有限元模拟提供了可靠的基础。
[1]（2）接下来，我们需要将桥梁的几何形状转化为有限元模型中的有限元网格。
这一步通常涉及到网格划分技术，其中桥梁结构被分解为许多小的有限元单元，如三角形或四边形。
这些单元的组合形成了整个结构的有限元网格。
合适的网格划分对于模拟复杂结构的行为至关重要，因为它直接影响到分析的精确性和计算的效率。
（3）几何建模还需要考虑桥梁结构中的各种细节，如横梁、支座、支撑结构等。
midas临界荷载系数1. 什么是临界荷载系数？在结构力学中，临界荷载系数是指结构在某种特定加载条件下，达到临界稳定状态的荷载与结构自重之比。
临界荷载系数是结构设计和分析中的重要参数，用于判断结构的稳定性。
通过计算临界荷载系数，可以确定结构的安全工作状态。
2. 临界荷载系数的计算方法计算临界荷载系数需要考虑结构的几何形状、材料性质和加载条件等因素。
常见的计算方法包括经验公式和数值模拟方法。
2.1 经验公式经验公式是基于大量试验数据和实际工程经验总结出来的近似计算方法。
根据结构的几何形状和材料性质，可以选择相应的经验公式进行计算。
例如，在柱的临界荷载系数计算中，常用的经验公式有欧拉公式和约化长细比公式。
2.1.1 欧拉公式欧拉公式适用于长细比较小的柱，其计算公式为：P cr=π2⋅E⋅I (K⋅L)2其中，P cr为临界荷载，E为材料的弹性模量，I为截面的惯性矩，K为柱的端部支座系数，L为柱的长度。
2.1.2 约化长细比公式约化长细比公式适用于长细比较大的柱，其计算公式为：P cr=π2⋅E⋅I(K⋅L)2⋅(1−0.25⋅λ2)其中，λ为约化长细比，定义为：λ=L rr为柱截面的半径。
2.2 数值模拟方法数值模拟方法是通过使用计算机软件进行结构力学分析，求解结构的临界荷载系数。
常见的数值模拟方法有有限元法和边界元法。
有限元法是一种将结构离散为有限个单元，通过求解节点上的位移和应力来分析结构的力学行为的方法。
在有限元分析中，通过施加不同的荷载条件，可以得到结构的临界荷载系数。
边界元法是一种将结构离散为有限个边界单元，通过求解边界上的位移和应力来分析结构的力学行为的方法。
边界元法在求解结构的临界荷载系数时具有一定的优势，可以减少计算量并提高计算效率。
3. 临界荷载系数的应用临界荷载系数的应用广泛，涉及到结构的设计、分析和评估等方面。
3.1 结构设计在结构设计中，临界荷载系数可以用于判断结构的稳定性。
一．是非题（将判断结果填入括弧：以O 表示正确，X 表示错误）（本大题分4小题，共11分）1 . (本小题 3分)图示结构中DE 杆的轴力F NDE =F P /3。
（ ）.2 . (本小题 4分)用力法解超静定结构时，只能采用多余约束力作为基本未知量。
（ ）3 . (本小题 2分)力矩分配中的传递系数等于传递弯矩与分配弯矩之比，它与外因无关。
（ ）4 . (本小题 2分)用位移法解超静定结构时，基本结构超静定次数一定比原结构高。
（ ）二．选择题（将选中答案的字母填入括弧内）（本大题分5小题，共21分） 1 （本小题6分）图示结构EI=常数，截面A 右侧的弯矩为：（ ）A ．2/M ；B ．M ；C ．0； D. )2/(EI M 。
2. （本小题4分）图示桁架下弦承载，下面画出的杆件内力影响线，此杆件是：（ ） Ａ.ch ; B.ci; C.dj; D .cj .F p /2M2a2a a aa aA F p /2F p /2 F p /2F p F pa a aa F PED3. (本小题 4分)图a 结构的最后弯矩图为：A. 图b;B. 图c;C. 图d;D.都不对。
（ ）( a) (b) (c) (d)4. (本小题 4分)用图乘法求位移的必要条件之一是： A.单位荷载下的弯矩图为一直线； B.结构可分为等截面直杆段； C.所有杆件EI 为常数且相同； D.结构必须是静定的。
( ) 5. （本小题3分）图示梁A 点的竖向位移为（向下为正）：( ) Ａ．F P l 3/(24EI ); B . F P l 3/(!6EI ); C . 5F P l 3/(96EI ); D. 5F P l 3/(48EI ).三（本大题 5分）对图示体系进行几何组成分析。
A l /2l /2EI 2EIF Pa d c eb fgh iklF P =11j llM /4 3M /4M /43M /43M /4M /4M /8 M /2EIEIM四（本大题 9分）图示结构B 支座下沉4 mm ，各杆EI=2.0×105 kN ·m 2，用力法计算并作M 图。
桥梁施工临时结构强度和稳定性分析0 引言桥梁工程是土木工程的重要分支之一，一直以来都在国家基础设施建设中扮演着举足轻重的角色。
其中，桥梁施工临时结构是桥梁主体施工过程中辅助性的临时结构措施。
在主体工程完工之后，临时结构应被全部撤除，虽然临时结构只作为一种暂时性的结构体系设施，但在桥梁全桥施工过程中所起的作用不可小觑，施工中临时结构的优劣不但和桥梁的安全密切相关，还会影响到民生和经济。
临时结构不合理，直接造成桥梁主体成桥线形扭曲和受力状态不合理，对桥梁产生结构性破坏，从而进一步导致一些重大事故和安全隐患。
近年来，在公路、铁路和矿山等工程作业中，安全事故连续不断，不但影响了工程总体进度，还对经济造成重大损失，给社会带来了不良影响[1-5]。
究其原因，临时结构的施工不当、强度不够和结构性失稳是导致桥梁安全隐患的重要因素。
所以，桥梁施工临时结构的建造，无论是在设计中，还是在施工时，强度和稳定性分析是不可或缺的[6-8]。
1 桥梁施工临时结构概述1.1 桥梁施工临时结构分类桥梁施工临时结构复杂多样，但大致可以归纳为以下几类：①水上基础施工临时栈桥、船舶、平台等；②桥梁施工用的起重设备、吊门、悬索吊、浮吊等；③桥梁上部结构施工时使用的大型挂篮、悬拼吊机等拼装设备；④桥墩桥台及主梁段混凝土施工中使用的模板和支架；⑤水下基础施工使用的沉箱、双臂钢围堰、钢板桩围堰、临时用栈桥等。
1.2 桥梁施工临时结构的分析与设计临时结构施工不当导致桥梁事故频发，原因较为复杂，但可防微杜渐。
施工企业对临时结构设计和施工不够重视，认为建设项目工期、材料成本和设计时间等因素会影响企业收益，施工过程中粗糙作业。
另外，设计过程中设计者缺乏严谨的结构计算，致使临时结构失稳、倾覆和倒塌，桥梁主体结构没法成桥，甚至涉及人员伤亡及财产损失。
因此，施工临时结构的安全性对设计者来说是一个重大考验。
施工临时结构设计是桥梁主体结构施工进程中的重要步骤，同主体结构体系设计一样包含结构假定和验算优化两个阶段。
利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应桥梁作为承载道路交通的重要组成部分，其结构的稳定性和安全性对于保障交通运输的顺畅至关重要。
在桥梁的设计和施工过程中，为了确保其在受到外力作用时的动力响应满足要求，有限元方法成为了一种常用的工具。
本篇文章将介绍如何利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应。
有限元方法是一种求解结构力学问题的数值分析方法，它将连续体划分为有限个小区域，然后通过对这些小区域的力学性能进行数值计算，得到整个结构的力学特性。
在分析桥梁结构的动力响应时，有限元方法可以考虑各种因素，如自然频率、振型形状、振动模式等，以评估结构的稳定性及抗震性能。
首先，我们需要建立桥梁结构的有限元模型。
在建模过程中，需要考虑桥梁的几何形状、材料特性以及边界条件等。
通常情况下，桥梁可以近似看作是一个三维结构，可以通过虚拟节点和单元网格的方式来划分为有限个小区域。
然后，根据桥梁结构的材料特性和边界条件，对每个小区域进行力学特性的计算和参数设定。
接下来，通过将结构的受力平衡和运动方程转化为矩阵形式，可以得到有限元模型的运动方程。
这里的运动方程可以描述桥梁在受到外力作用时的振动情况。
运动方程的求解通常使用数值计算方法，如有限差分法或有限元法。
利用这些方法，我们可以得到桥梁结构的动力响应，如自然频率和振型等信息。
在进行动力响应分析时，我们可以对桥梁结构施加不同类型和大小的载荷，模拟实际使用情况下的动力作用。
通过分析桥梁结构在不同频率下的响应，可以评估结构的稳定性和安全性。
在实际工程中，这些信息对于桥梁的设计、施工和维护具有重要意义。
除了动力响应分析，有限元方法还可以用于桥梁结构的优化设计。
通过对不同结构参数的变化进行分析，可以找到使桥梁结构在特定工况下具有最优性能的设计方案。
这种优化设计方法可以提高桥梁结构的抗震性能、减小结构的振动响应，从而保障桥梁的安全可靠性。
总之，利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应是一种重要的工程方法。
