武汉理工大学学报

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概率密度演化理论的拟对称点法

李杰，徐军，陈建兵

. 2010, (9): 1-5.

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概率密度演化方法是进行随机结构动力分析、随机振动及复合随机振动分析卓有成
效的新方法，其分析精度与计算效率在很大程度上取决于随机变量空间离散代表点的选取规
则。在高维情况下，目前仍无可以兼顾精度与效率的选点规则。基于高维数值积分的拟对称
点法，建议了高维随机变量空间选点的拟对称点法，并给出相应赋得概率的计算方法。实际
算例表明，拟对称点法在高维情况下有着非常良好的效果。

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非线性随机地震响应的概率密度演化分析

陈建兵，李杰

. 2010, (9): 6-10.

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强烈地震作用下的结构非线性随机动力响应分析对准确把握结构的安全性和所需的
其他性态指标是至关重要的，但在经典随机振动和随机结构分析的理论框架下至今存在难以
逾越的巨大困难。结合概率密度演化理论和基于频率优选的随机地震动谱表达模型，成功地
实现了随机地震动激励下多自由度结构非线性随机地震响应分析。文中给出了基本理论和数
值方法，并以9层框架结构为实例讨论了分析结果。指出了需要进一步研究的问题。

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一种求解随机参数结构频率灵敏度的方法

胡太彬，陈建军，王敏娟，刘国梁

. 2010, (9): 11-15.

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提出了一种随机参数结构频率灵敏度的计算方法。在结构总刚度和质量矩阵中，针
对结构中每个单元的随机性不同，且各随机参数间的相关系数也不同的情况，根据各元素所
含随机参数的不同以及相同随机参数幂次的大小，将刚度和质量矩阵分别展开为若干矩阵之
和的形式；利用求解结构固有频率的瑞利商公式，推导得到结构固有频率关于结构中各个随
机参数的函数表达式；进而求得结构各阶固有频率对各随机参数的灵敏度。通过算例验证了
该方法的可行性和有效性。

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基于概率密度演化的物理系统随机涨落分析

孙伟玲，陈建兵，李杰

. 2010, (9): 16-20.

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简要介绍了BoucWenBaberNoori（BWBN）滞回模型，此模型能够较好地反映
结构
构件在低周反复荷载试验中表现出来的强度退化、刚度退化和捏拢效应等基本非线性特性。
利用概率密度演化方法，研究自振圆频率为随机变量时，结构非线性响应的涨落特性。研究
发现自振圆频率的微小变异会使得结构的响应发生较大的涨落。分析结构动力响应时考虑结
构参数的随机性有着极为重要的意义。

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几个随机投影方法的比较

黄斌，朱礼平，景玉婷

. 2010, (9): 21-25.

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将基于非正交多项式展开的递推随机有限元法中的投影方法和基于广义正交多项
式展开的随机有限元方法及随机减基有限元方法中的投影方法作了比较分析。数值算例说明
，所提方法适用性较强、计算代价较小而计算精度较高。

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大跨度悬索桥抖振时变动力可靠性分析

胡俊，欧进萍

. 2010, (9): 26-30.

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随着大跨度悬索桥跨径的日益增大，结构趋于轻柔，阻尼减小，对风的作用更加敏
感，风作用下桥梁结构的安全性已成为人们极为关注的重要问题。在桥梁抖振时程分析基础
上，模拟出脉动风作用下东海某跨海悬索桥主梁节点的位移响应时程并通过傅立叶变换得到
其功率谱，采用基于首次超越的Poisson过程法，分析其抖振动力可靠度，并探讨了结构抗
力的随机性以及时变性对动力可靠度的影响。结果表明考虑结构抗力的随机性会使得动力可
靠度降低，结构抗力在使用期限内的衰减对平均风60 m/s强风作用时可靠度的影响是显著的
，而40 m/s平均风速时影响不大，由于当地百年一遇的基准风速为41.12 m/s，因此可认为
结构在运营期间的抖振动力可靠性能够满足要求。

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非比例阻尼结构体系的快速随机分析

国巍，李宏男

. 2010, (9): 31-34.

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作者基于结构动力学、虚拟激励法和拟力法的基本思想推导了一种适用于非比例阻
尼结构体系的新型快速随机分析方法。在所提出的新方法中，非比例阻尼结构的动力平衡方
程以迭代的形式列出，基于此迭代方式，避免了大型矩阵的求逆运算。此外，与前人研究工
作不同，新方法不需要求解结构体系的复数特征值，避免了复数运算。同时，作者指出了迭
代方法收敛的充分条件，并研究了如何优化迭代矩阵来实现迭代过程的快速收敛。最后，作
者进一步分析该方法的计算效率。

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随机激励滞回系统的非线性最优控制

彭勇波，陈建兵，李杰

. 2010, (9): 35-39.

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基于最优多项式控制框架，将物理随机最优控制方法推广到一般非线性随机动力系
统的最优控制中，发展了适用于随机激励滞回系统的非线性最优控制策略，并以随机地震动
作用下BoucWen系统最优控制为例进行了分析。数值算例表明，采用能量均衡的超越概率
准
则，1阶线性控制器可以覆盖高阶非线性控制器的控制效果，从而可以避免高阶控制器因时
滞影响造成反馈误差放大、导致系统不稳定的情况。同时，滞回系统反应得到了一定程度地
控制，滞回性态和耗能特性也得到了明显改善。结果表明，发展的非线性随机最优控制
策略可以对一般随机激励滞回系统实施有效地控制，从而能够获得所期望的系统目标性态。

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不确定性AMD系统的鲁棒控制器设计研究

霍林生，李宏男，宋钢兵

. 2010, (9): 40-44.

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任何控制系统的数学模型只是真实动力学系统的一种近似，在系统模型中总是存在
一些不确定性，系统模型的不确定性会影响结构的减振效果。以主动质量阻尼器控制
系统为例，考虑系统的质量、刚度和阻尼存在不确定性时，提出H无穷鲁棒控制器的设计方
法。为便于控制器的设计，采用基于线性不等式的求解算法。利用一个安装主动质量阻尼器
的两层结构模型的振动台实验来验证所提出的H无穷鲁棒控制器的有效性。在结构的底层安
装一对形状记忆合金丝，通过电流加热形状记忆合金丝来调整结构的刚度，以引入结构的刚
度不确定性。在结构的各层放置质量块，以引入质量的不确定性。试验结果验证了所提出的
H无穷鲁棒控制器能有效处理结构参数中的不确定性。

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含分数阶导数型阻尼的随机系统响应的统计模拟法

陈林聪，黄群贤

. 2010, (9): 45-47.

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讨论了含分数阶导数型阻尼的随机系统响应问题的统计模拟方法。该方法的核心
是利用RiemannLiouville分数阶导数定义中核函数的特性，建立分数阶导数的近似计算公
式。算例表明，该方法具有收敛快、精度高且计算效率高。

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截断抽样在结构模糊随机可靠性中的应用研究

李维，吕震宙，李璐

. 2010, (9): 48-51.

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针对模糊变量和随机变量同时存在的混合可靠性问题，建立了模糊失效概率计算的
自适应截断抽样法。所建方法在给定的隶属水平确定的模糊变量隶属区间内，遍历抽取模糊
变量的样本。对于每一个模糊变量样本，采用自适应截断抽样法来计算随机变量作用下的失
效概率，并求得给定隶属度水平下模糊失效概率的上下界。由于自适应截断抽样法在求解随
机变量作用下的失效概率时具有高效和稳健的优点，因此基于该方法建立的模糊失效概率计
算方法也继承了这些优点，并且这些优点也得到了算例的验证。

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基于MSC的非高斯随机振动疲劳仿真研究

王得志，蒋瑜，陈循，毛朝

. 2010, (9): 52-55.

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非高斯随机振动与传统的高斯随机振动相比，具有不同的幅值分布特性，对结构振
动疲劳损伤累积快慢有着不可忽视的影响。该文以某型号装备在跑车试验中实际采集的非高
斯振动数据为样本，系统研究了非高斯随机振动的数值模拟方法，并应用该技术对有限元仿
真软件MSC进行二次开发，建立非高斯振动疲劳分析模块，使其具备非高斯振动疲劳寿命分
析功能，最后选取典型结构件进行对比仿真分析，揭示非高斯特性对结构振动疲劳的影响，
为科学实施装备的跑车试验提供指导。

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基于多阈值截取和不等概率抽样技术的随机减量法

史文海，李正农

. 2010, (9): 56-59.

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将多阈值截取和不等概率抽样方法与随机减量法结合起来，对结构响应信号段长度
不足时如何能较准确地识别结构系统的自振频率和阻尼比问题进行了研究，并给出了结构系
统自振频率和阻尼比估计量的表达式。数值算例结果表明，当结构系统响应信号长度不足时
，文中方法可较好地解决信号段长度与参数识别精度的矛盾，有效提高结构响应信号的利用
率。

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层间隔震结构的随机地震反应与失效概率分析

孙臻，刘伟庆，王曙光，杜东升

. 2010, (9): 60-64.

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建立了层间隔震结构的动力分析模型，采用低频模拟和高频模拟方法相结合的综合功
率谱模型模拟地震地面运动功率谱，运用虚拟激励法进行层间隔震结构的随机地震反应进行
了分析，得到了隔震层及其他各层层间响应峰值的统计量。以隔震层和其他各层最大层间位
移作为控制指标，建立极限状态方程，采用一次二阶矩方法，用MATLAB编程计算其失效概率
，并用串联模式计算体系的整体失效概率。以江苏省高烈度区宿迁市的某20层的框剪结构为
例，利用上述方法计算了层间隔震结构的位移随机响应和整体失效概率，并与非隔震结构进
行了比较。结果表明，层间隔震结构上部各层失效概率较非隔震结构大大减小，且各层失效
概率分布比较稳定。隔震结构整体的失效概率要远小于非隔震结构，层间隔震结构的动力可
靠度显著增加。

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石墙通缝抗剪强度试验及其可靠度分析

黄群贤，郭子雄，刘阳

. 2010, (9): 65-68.

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灰缝抗震抗剪强度是石结构抗震性能评估最重要的参数。为研究石墙的通缝抗剪强
度及计算方法，进行了25片粗料石干砌甩浆石墙试件的通缝双剪试验，研究参数包括砂浆强
度和压应力。在试验的基础上提出了干砌甩浆石砌体通缝抗剪强度的计算公式，并对该计算
公式进行可靠度分析，给出满足规范要求的石砌体通缝抗剪承载能力设计公式。研究成果可
供石结构抗震性能评估参考。

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基于随机有限元法的结构系统可靠性分析

严心池，华渊

. 2010, (9): 69-71.

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分析结构的数学失效过程，给出随机结构系统可靠性分析流程框图。对具有多随机
变量结构可靠性分析中的力学模型选取、安全余量的建立、安全余量的敏度分析等问题进行
了研究。对于空间理想弹塑性梁板体系，以随机有限元计算结构系统的响应量；通过对主要
失效模式方程的线性化研究，计算各主要失效模式安全余量之间的相关系数；进行安全余量
与可靠性指标对随机变量的敏度分析，推导了基于Taylor展开的随机有限元的可靠度迭代公
式中的功能函数对点位移的导数表达式。文章最后以翼盒结构为例，分析结果表明，研究可
提高具有多随机变量结构系统可靠性分析的计算精度，为复杂结构系统可靠性分析奠定一定
的理论基础。

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基于应力概率分布的管道可靠性分析方法研究

李智劳，宁晓周，闫云聚，屈康康

. 2010, (9): 72-75.

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管道是工程结构中非常重要的结构之一，研究管道的可靠性具有重要的理论意义与
应用价值。工程结构受本身材料，几何尺寸以及加载等不确定因素的影响，在实际工作中
可能会因强度不够而失效。可靠性方法是研究这些因素对结构强度影响的有效手段之一。可
靠度则从强度层面表征了结构在诸多不确定因素的影响下能够正常工作的能力。通过对
管道在内压作用下的应力分析，得出了管道的可靠度，基于应力概率分布给出了一种模拟管
道可靠性的有效的方法。以管道的内径、外径、压力载荷等参数为随机输入变量，选用蒙特
卡罗方法对管道的可靠性进行分析，得出了应力的概率分布特征，以及这些随机参数对管道
可靠度的影响程度。

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地下储库材料参数概率分布估计及体系可靠度分析

刘健，宋娟，张强勇，张文倩

. 2010, (9): 76-79.

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在岩土工程领域中，由于大量不确定信息的存在，人们对工程安全问题，要充分考虑
随机特性的影响。在估计盐岩地下油气储库系统失效概率时，首先需要确定各相关材料参数
的概率分布特征。地下油气储库结构复杂，通过极大似然法对岩土材料随机变量分布情况进
行参数估计，采用贝叶斯公式分析其验后分布密度，确定符合工程实际的参数概率分布。建
立数值计算模型，分析结构体系主要失效模式，以莫尔库仑准则为失效准则；结合工程实
际将结构划分为串并联混合体系，在点可靠度计算基础上分析盐岩地下油气储库体系可靠度
。

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基于体系可靠度的粘滞阻尼拓扑优化分析

孙香红，王社良，樊燕军

. 2010, (9): 80-84.

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考虑地震动随机性的影响，提出了基于结构体系可靠度进行粘滞阻尼受控结构的拓扑优化分
析方法，采用遗传算法，编制了粘滞阻尼拓扑优化计算程序。分析了一个8层剪切型框
架的粘滞阻尼拓扑优化，并与穷举法的结果进行了对比分析，证明了该优化方法的正确性与
可靠性。应用概率密度演化分析方法，得出了粘滞阻尼最优拓扑时的受控结构、全加阻尼的
受控结构和无控结构的体系可靠度，结果表明：采用较少阻尼器的最优拓扑的粘滞阻尼结构
的体系可靠度非常接近全加阻尼器的粘滞阻尼结构的体系可靠度，经济效益显著, 具有工程
实用价值。

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高陡边坡爆破震动动力可靠性评价方法研究

杨仕教，罗辉，喻清，刘超，杨冬生

. 2010, (9): 85-88.

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高陡边坡下伏矿体的开采活动对边坡的稳定性影响显著。同时考虑到岩体力学参数
和爆破荷载的随机特性，以爆破震动引起的高陡边坡岩体稳定性为研究对象，建立了在爆破
震动影响下基于首次超越破坏理论的高陡边坡动力可靠性评价方法。以云南省某铅锌矿大明
槽高陡边坡下伏古矿冶炉渣矿爆破开采为例，应用爆破震动动力可靠度方法分析了现有爆破
开采方案对大明槽高陡边坡稳定性的影响，模拟结果动力可靠性概率Pr(a)=1，表明
现有爆破开采方案是可行的。

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基于GA-模糊可靠度的采场结构参数优化设计

王洪武，吴爱祥，杨仕教，罗辉

. 2010, (9): 89-92.

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应用不确定性方法代替经验法和安全系数法进行采场结构参数优化设计是地下矿山
开采设计的发展方向，为此提出了一种基于正交有限元模糊可靠度遗传算法的采场
结
构参数优化设计分析方法。首先应用正交有限元建立模糊可靠度计算的功能函数，获得在不
同控顶高度和跨度时的采场顶板的模糊失效概率和模糊可靠度指标数学表达式。并用遗传算
法优化求解，确定采场结构参数优化指标。通过该方法在云南省某铅锌矿采场优化设计实际
应用表明：该方法是一种采场结构参数快速优化的新方法，优化结果和工程实际情况较为接
近，有较好的实用价值。

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基于FEM-RSM-GA的边坡锚杆设计可靠性反问题研究

罗辉，杨仕教，喻清，刘超，杨冬生

. 2010, (9): 93-96.

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边坡锚杆通常先假定锚杆长度，通过试算边坡体的安全系数来进行锚杆设计。这种
方法过程繁琐，且设计的方案为可行性方案而非最优方案。而应用可靠度反分析方法设计边
坡锚杆，可获得满足边坡稳定可靠性条件下的最优设计方案。首先，用有限元法计算边坡体
的安全系数，然后，利用响应面法拟合边坡的极限状态方程，最后通过遗传算法反演边坡的
锚杆长度，从而建立一种基于可靠度指标体系下边坡锚杆设计的新方法。并以某停车场边坡
支护加固工程为算例，将该方法与传统的边坡锚杆设计方法进行对比，结果表明：建立的边
坡锚杆反演设计方法是一种合理、有效、快速的设计方法。

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基于正交有限元的矿柱动态模糊可靠性分析

王洪武，吴爱祥，杨仕教，罗辉

. 2010, (9): 97-100.

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地下矿体开采过程中矿柱的稳定性不仅具有随机性而且具有模糊性，考虑矿岩、混
凝土材料参数及矿柱内应力的随机模糊性，提出了用动态模糊可靠度分析矿柱稳定性的新概
念。通过多次正交试验有限元计算，得到矿体在每个开采施工步骤过程中功能函数值，并通
过正交多项式拟合矿柱功能函数，从而建立矿柱单元在不同的开采施工步骤时的概率密度函
数和模糊失效隶属度函数，求解矿柱单元在不同开采施工步骤时的模糊失效概率和模糊可靠
度指标，获得了矿柱的模糊可靠性曲线。采用该方法对哈尔滨某钼矿Ⅰ号矿体上向水平充填
采矿方案进行计算和分析，结果表明动态模糊可靠度能较好地反映矿体开采全过程的矿柱稳
定性变化状况，为优化矿区开采方案和指导矿山安全生产提供了依据。

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基于正交展开的非平稳地震动随机过程

刘章军，李杰

. 2010, (9): 101-105.

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针对随机过程KarhunenLoeve分解在求解特征问题中存在的局限性，采用Hartley
正交基作为展开函数，建立了一类基于Hartley正交基的随机过程展开方法。在此基础上，
发展了地震动随机过程的正交展开，它提供了用少量独立随机变量来描述地震地面运动这样
一个复杂随机过程的主要概率特性。鉴于地震地面运动具有明显的非平稳性，该文在平稳地
震动随机过程正交展开的基础上，以胡聿贤功率谱模型为例，进行了基于正交展开的非平稳
地震动随机过程的研究，以便为工程结构的随机地震反应分析和动力可靠性研究提供基础。

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SMA三维隔震支座的双层柱面网壳结构地震响应分析

刘海卿，王锦力，牛健

. 2010, (9): 106-110.

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对于大跨度空间网壳结构，在地震作用下，竖向激励对结构的破坏是不能忽视的。特别是在
一些高烈度和震中地区的建筑物，由于竖向分量明显，必须进行竖向隔震在内的三维隔震研
究。论文在SMA橡胶复合隔震支座基础上，针对普通橡胶支座存在的不足，设计了SM
A三维隔震支座，分析了SMA三维隔震支座的构造和工作原理。建立了某体育场的双层柱面网
壳模型，通过与普通橡胶支座的对比分析，应用SMA三维隔震支座的网壳结构的水平和竖向
杆件内力都较普通橡胶支座下有明显降低，特别是网壳结构最容易发生变形破坏的外端环杆
内力降低比较明显，对结构具有较好的保护作用；通过位移时程反映分析，在SMA三维复合
隔震支座作用下结构节点位移峰值明显降低，时程曲线趋于平缓，说明了SMA三维隔震支座
有较好的隔震效果。

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应用SMA阻尼器的巨型框架悬挂结构减震分析

刘海卿，王学庆，王锦力

. 2010, (9): 111-114.

摘要 ( )

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应用形状记忆合金(Shape memory alloy简称SMA)的超弹性和阻尼特性设计了一种
新型SMA阻尼器。介绍了这种阻尼器的构造和工作原理；建立了SMA阻尼器的力学分析模型。
采用结构动力学有限元方法，分别建立了应用SMA阻尼器控制和无阻尼器控制的巨型框架悬
挂结构的三维实体有限元模型，对两种结构体系进行了地震时程分析。结果表明,应用SMA阻
尼器控制的结构体系能有效地减小主子结构的相对和绝对位移、相对和绝对加速度响应。
保证了结构的安全性和使用的舒适性，具有很好的减震效果。

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中国古建筑木结构随机地震响应分析

周乾，闫维明，周宏宇

. 2010, (9): 115-118.

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为保护古建筑，采用绝对位移直接求解的虚拟激励法，利用ANSYS有限元分析软件的
谐响应分析模块，以故宫神武门为例，研究了均匀地面运动下古建筑木结构的随机地震动响
应特征。建立了神武门的有限元模型，通过模态分析，获得了神武门的基频；通过一致均匀
地面运动平稳激励作用下结构的响应分析，获得了结构典型节点的位移和加速度响应功率谱
，并讨论了榫卯节点、斗木共、侧脚及基底滑移等构
造的影响。研究表明：神武门的基频为1.
07 Hz，在一致均匀地面平稳激励作用下，结构位移及加速度响应功率谱的峰值在与结构体
系
基频相同值时发生；榫卯节点、斗木共、侧脚及柱础
浮搁等构造均有利于结构发挥抗震性能。

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地震多点输入下结构相对动力响应研究

江洋，石永久，王元清

. 2010, (9): 119-123.

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推导了简化模型在多点输入下相对动力响应的振型坐标和内力功率谱解析式，用以
研究常见的多点输入效应（行波效应和不相干效应）对结构相对动力响应的影响规律，并以
一拱桁架为例，研究实际结构的相对动力响应特征。计算结果表明，相对动力响应曲线受行
波效应影响呈波动状，极值点分布由自振频率与行波频率的比值确定，极值点特性由振型特
性与地震动方向共同确定；不相干效应减小相对动力响应随行波频率的波动幅值，但不改变
相对动力响应的极值点分布规律；不相干效应对低阶振型坐标影响较小，随着自振频率增大
，不相干效应的影响也增大。

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高层组合隔震结构随机地震响应及优化分析

王玉，刘伟庆，王曙光，杜东升

. 2010, (9): 124-128.

摘要 ( )

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利用虚拟激励法分析了高层组合隔震体系在平稳随机地震激励下的随机响应。隔震层
由叠层橡胶支座、摩擦滑移支座及粘滞阻尼器组成。采用等效线性化处理，建立非线性阻尼
多自由度线性模型，采用了能较好模拟长周期地面运动的加速度功率谱密度函数。分别建立
隔震层位移和上部结构层间位移的极限状态方程，采用一次二阶矩方法计算结构各层间位移
的失效概率，并根据串联系统的可靠度界限理论计算隔震结构的体系可靠度。以江苏省高烈
度区宿迁市某25层的高层组合隔震结构为例，通过随机地震响应分析，得到结构隔震层和上
部结构位移峰值响应的统计量以及各楼层的失效概率和结构体系可靠度，结果表明高层结构
采用组合隔震技术后，体系的动力可靠度较不隔震时有明显提高。

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桩-黄土-结构体系地震动力相互作用的数值分析

胡伟，韩建刚，郭娟

. 2010, (9): 129-132.

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引入饱和黄土的结构性动力本构模型，结合通用有限元程序建立了桩土结构体系
的有限元无限元耦合模型，分别考察了水平地震作用下土体结构性和超孔隙水压力对桩身
截面剪应力、水平位移、水平加速度分布的影响。研究表明：结构性、超孔压没有改变桩身
各曲线的分布形态，但对其大小有一定的影响。具体表现为：随着土体结构性系数的增大，
桩身截面剪应力及桩顶水平位移均先增后降，存在一个峰值点；考虑超孔压时，桩身水平位
移最大值、桩截面剪应力最大值和桩身水平加速度最大值都有所增大，其中后两者的分布具
有反相关性；不考虑超孔压力的影响总体上是偏于不安全的。

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非一致随机地震激励下综合管廊响应分析

岳庆霞，李杰

. 2010, (9): 133-136.

摘要 ( )

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地震动具有强烈的随机性，因此考虑随机地震动输入对地下综合管廊进行分析可以更
全面地反映结构响应的规律。该文在确定性分析的基础上，将基于物理的随机地震动模型与
合成多点地震动的谱表现方法相结合，合成了多点随机地震动模型，而后利用概率密度演化
方法，计算了地下综合管廊在多点随机地震动作用下的随机反应，发现结构响应的概率密度
曲线随着时间发生明显的演化。从而为基于可靠度的设计提供了基础。

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桥墩在冰振作用下的响应分析

贾玲玲，柳春光

. 2010, (9): 137-139.

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为研究寒冷区域跨海以及跨河大桥在冰振作用下的机理和响应特点，该文通过冰激桥
墩振动室内模型试验模拟直立桥墩结构在3种冰速作用下的振动反应。通过观测到的具体
试
验现象以及实测到的不同冰速下桥墩应变以及加速度时程响应来分析直立桥墩结构在冰荷载
作用下的响应特点；并将实测到的结构响应与有限元计算结果进行比较，进一步验证模型试
验所选择的相似律的合理性和精确程度，为以后冰激结构振动室内模型试验的发展提供一定
的借鉴。

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干摩擦板-复位弹簧系统隔震性能研究

马丽慧，王海霞

. 2010, (9): 140-144.

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从理论上分析了干摩擦板复位弹簧隔震系统的隔震性能，建立了设置隔震系统结构
离散多自由度体系运动方程，并计算了一个设置隔震系统结构在地震作用下的动力反应。计
算结果表明，应用干摩擦板复位弹簧隔震系统以后，结构具有较长的自振周期，隔震效果
明显，楼层最大位移增加但沿结构高度分布趋于均匀化，最大层间位移值大幅度减少；依靠
弹簧能够复位；接触面上的滑移摩擦作用能消耗传入上部结构的地震能量。决定隔震系统效
率的关键因素是接触面摩擦系数与复位弹簧的刚度系数；接触面滑移摩擦系数与复位弹簧系
数均取较低的数值时，隔震效率可以达到90%左右。

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穿越位移不连续结构面的随机地震波模拟

宋博学，俞缙，林从谋

. 2010, (9): 145-148.

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基于非线性位移不连续模型，用半数值半解析方法得到岩体结构面处透射波与反射
波质点速度时域显式数值差分格式，编制计算程序模拟随机地震纵波在简单平行多结构面处
的传播规律。研究结果表明：随着传过的结构面数目的增多，在特定频率处振幅有先增益后
衰减的现象，透射波在时间上有一定延迟。

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可信度约束区间参数天线结构动力特性分析

朱增青，陈建军，刘国梁

. 2010, (9): 149-152.

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文中构建了物理参数和几何参数同时具有区间不确定性的天线结构动力特性分析模
型，并提出了基于可信度约束的结构动力特性分析方法；定义了具有可信度约束的区间运算
规则；利用区间数学表述和结构振动中的Rayliegh商，推导出结构特征值的计算表达式。理
论分析表明：区间参数天线结构各阶固有频率取某可能区间的可信度与各参数取值可信度的
趋势是一致的。算例给出了区间参数天线结构的特征值可能值及其可信度的计算结果，表明
该方法的可行性和有效性。所提方法从实际数据出发，充分利用客观的不确定性信息，结果
更符合客观实际，并在一定程度上反映了天线结构固有频率结果的分布趋势。

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弹性薄壁结构跨音速动态特性风洞实验研究

张善智，闫云聚

. 2010, (9): 153-156.

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为研究高速飞行中飞行器仪器舱段结构的振动问题，在某跨音速风洞中对缩比模型
进行了实验。实验中采用弹性薄壁结构模型，考虑了结构弹性变形与气动力的耦合作用。通
过应变片传感器及信号处理仪器获得了从0.2至1.05之间13个实验马赫数下结构关键部
位的
振动响应数据。通过计算获得了测量信号的功率谱密度分布、结构上信号能量的分布以及信
号能量随实验马赫数的变化情况，定性分析了结构的动态响应特性。分析结果表明：各测点
处的振动信号功率谱密度主要峰值出现于高频段2 000～2 100 Hz内，结构的动态响应并非
通常的低阶模态响应；虽然仪器舱段具有一定的迎风角度，但该段的弹性振动能量并非最大
；在跨音速过程中，随着实验马赫数的增加，结构各测点处的振动信号能量将会出现突变。

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U形三维钝体绕流的空间风压分布特性研究

汪大洋，周云

. 2010, (9): 157-160.

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针对风场作用下U形三维钝体建筑物，采用大涡模型对其空间风压分布特性展开数值研究。
考虑风场脉动湍流入口边界条件，在稳态分析的基础上对高宽比分别为1∶1、2∶1、4∶1的
钝体建筑物进行了瞬态动力分析，研究了钝体空间风压分布特性，并将分析结果与已
有试验和数值研究进行了对比。研究表明，在考虑脉动和平均来流入口边界条件的条件下，
大涡模型对钝体绕流的预测效果非常好。钝体迎风面风压系数分布比较稳定，迎风面峰值压
力系数出现在0.8H高度处，且越靠近钝体边缘，压力系数越小。钝体顶面、侧面和背面
均为
负压面，受尾流涡旋随机生成、脱落的影响，风压分布较迎风面复杂，但压力系数值主要集
中在Cp=-0.6附近。

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广州西塔风效应的风洞试验与现场实测研究

徐安，吴玖荣，傅继阳

. 2010, (9): 161-165.

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以广州第一高楼珠江新城西塔为案例，进行了刚性模型多点同步测压风洞试验获取
风荷载分布，结合有限元模型进行结构的风振响应分析；另一方面，现场实测了2009年9月1
5日台风巨爵过程中风场及结构顶部风致加速度响应变化历程。对两种方法所获得的风振响
应结果进行了对比分析。结果表明，两种方法得到的西塔顶部加速度响应均小于国家有关技
术规程所规定的限值，即将建设的东塔对西塔存在明显的风干扰效应，在部分风向角下有干
扰工况比无干扰工况的结果大100%；风洞试验结果和现场实测结果的对比表明，二者在x
方向的结果基本接近，在y方向的结果相差约28%，由于实测数据选择的是同等风速条
件下的响
应最大值，因此可以认为按照风洞试验结果估算结构加速度响应是安全的，从而验证了风洞
试验和理论分析结果的可靠性。

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广州西塔风效应的风洞试验与现场实测研究

徐安，吴玖荣，傅继阳

. 2010, (9): 161-165.

摘要 ( )

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以广州第一高楼珠江新城西塔为案例，进行了刚性模型多点同步测压风洞试验获取
风荷载分布，结合有限元模型进行结构的风振响应分析；另一方面，现场实测了2009年9月1
5日台风巨爵过程中风场及结构顶部风致加速度响应变化历程。对两种方法所获得的风振响
应结果进行了对比分析。结果表明，两种方法得到的西塔顶部加速度响应均小于国家有关技
术规程所规定的限值，即将建设的东塔对西塔存在明显的风干扰效应，在部分风向角下有干
扰工况比无干扰工况的结果大100%；风洞试验结果和现场实测结果的对比表明，二者在x
方向的结果基本接近，在y方向的结果相差约28%，由于实测数据选择的是同等风速条
件下的响
应最大值，因此可以认为按照风洞试验结果估算结构加速度响应是安全的，从而验证了风洞
试验和理论分析结果的可靠性。

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凉都体育中心体育馆屋盖风振效应研究

毋英俊，陈志华，冉令

. 2010, (9): 166-169.

摘要 ( )

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以凉都体育中心体育馆为背景，通过谐波叠加法分别得到屋盖关键点的具有Da
venport谱和Panofsky谱功率特征的水平和竖向风速时程，将风速时程转化为风压时程，结
合前期CFD分析得到的风压系数对体育馆屋盖钢结构进行有限元时程响应分析，得到体育馆
屋盖钢结构各处的风振响应。研究发现，相距较近且体量相似的建筑，相互在风压分布方面
有较大影响，导致结构在不同的风向角下具有不同的风振系数，因而结构设计中应综合考虑
各方向下风振效应以确定风振系数；凉都体育馆及类似的多层网壳结构刚度较大，同时风振
较为明显的部分为网壳边缘靠上环向区域，屋盖平均风振系数可取1.7。

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矩形截面高层建筑横风向等效静风荷载分析

鞠红梅，田玉基

. 2010, (9): 170-174.

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高层建筑横风向风振响应和等效静风荷载备受风工程和结构工程领域的关注。横风向
风荷载产生机理复杂，一般认为主要来源于紊流、尾流及旋涡脱落和气动阻尼。横风向风振
主要是旋涡脱落下的涡激振动，各国规范大都规定圆柱体横风向涡激振动是确定性振动，
非圆截面要依据风洞试验确定。该文综合众多试验研究，提出了在准定常理论不适用情
况下的随机振动分析方法，建立了超高层建筑的横风向等效静风荷载的计算模型。引入横风
力谱，考虑气动阻尼，对某矩形截面建筑进行了等效静风荷载分析,并对相关参数进行
了分析。分析结果表明，按随机振动理论建立计算模型是可行的，当计算横风向风振响应时
，应适当考虑正气动阻尼的影响，使计算结果更具真实性。

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格构式钢管混凝土风力发电塔架的受力分析

刘香，王敏，李建

. 2010, (9): 175-177.

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通过对风力发电塔架的受力分析及钢管混凝土轴心受压的承载力计算，研究了
格构式钢管混凝土结构用于风力发电塔架时，塔架钢管混凝土立柱的强度、刚度、稳定性，
并给出了计算公式。算例结果表明，该种形式的塔架强度、刚度、稳定性均符合要求并偏于
保守。该文的研究结果对格构式钢管混凝土组合结构塔架的总体设计有较强的参考价值。

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强震作用下钢筋混凝土框架结构随机响应分析

袁泉，蒋平，姚谦峰

. 2010, (9): 178-180.

摘要 ( )

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将地震地面运动考虑为随机过程是研究地震随机反应的重要方法，结合随机振动理论
和动力分析有限元法，简介了随机地震动模型的，推导了框架结构在平稳随机地震作用下的
基本方程。取汶川强震区中实际受损的钢筋混凝土框架结构为算例，运用Ansys建立模型，
分析了处于8度区强震作用时在随机地震作用下的响应特性。

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受随机激励减振器的动态信号分析与特性识别

庄表中，潘宏，李振华，等

. 2010, (9): 181-183.

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高速铁路用的轨道减振器（或垫）、抗地震用的隔震支座等重要产品，在使用过程中
均受到随机激励，利用动态信号系统对其特性描述或产品在生产过程中的检验和检测，具有
方便、易行、可靠等特点。作者提出了使用仪器对包括信号采集和信号分析在内的测试方
法
，并对实际产品进行测试与分析，获取的特性描述，这些对于工程应用具有借鉴和参考作用
。

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带脉冲效应近场纪录的概率地震反应分析

张海明，易伟建，邝世杰

. 2010, (9): 184-187.

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着重于研究一般框架结构在脉冲型近场地震纪录作用下的地震反应，并得到其均值和标准差
。近场脉冲周期TP对结构的地震反应影响尤为重要，特别反映在层间位移比的竖向分
布形式上。该文大致按照TP与结构周期T1的关系，把一般框架结构分为T
P>T1和TP<T1，分别考察了在不同脉冲周期作用下的结构反应。该文
参考了以往的研究，认为地震峰值速度（PGV）是一个能有效地表征近场脉冲地震的强度指
标。这里把56条近场脉冲记录中的PGV分别放大到40 cm/s、80 cm/s、120 cm/s、160 cm/s
以及200 cm/s，并且得到所选择结构在不同地震强度下反应值（例如，层间最大位移比）的
概率分布密度。同时采纳了地震动年超越经验公式λ(IM)=k0(IM)-k来评价地
震危险性。最后，采用基于强度指标的方法评估了结构反应的年平均超越概率, 从而得到一
般框架结构的地震反应概率分布密度。

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钢筋混凝土柱在侧向撞击作用下破坏模式研究

刘廷权，王兴国，葛楠

. 2010, (9): 188-193.

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近似地分析了结构构件在侧向冲击荷载作用下的动力反应模式。得出了钢筋混凝土
柱在冲击荷载作用下弯曲型变形与直剪型变形2种单自由度模型动力反应计算公式，并尝试
将构件几何尺寸、材料力学性能以及冲击荷载都作为随机变量，考虑荷载不同持时及不同峰
值，用打靶法计算了一个实例构件在瞬时冲击荷载作用下的破坏概率，为初步判断构件的破
坏模式提供依据。计算结果表明荷载持时与峰值是决定结构构件破坏模式的重要因素。从构
件破坏模式的变化过程来看，将构件在侧向撞击荷载作用下的动力反应分解成弯曲型与直剪
型是合理的，失效概率的计算结果与定性分析的趋势是一致的。直剪型动力反应的振动频率
远大于弯曲型动力反应的振动频率，反映了结构构件2种不同的破坏机制有很大的差别。当
荷载峰值增加、持时缩短时，构件的动力反应趋向于直剪型，当荷载峰值减小、持时增加时
，构件的动力反应趋向于弯曲型。

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伺服阀性能改善及其在地震模拟振动台中的应用

李振宝，唐贞云，黄浩华，纪金豹，李晓亮

. 2010, (9): 194-198.

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电液伺服系统设计中常将伺服阀简化为线性，可实际上伺服阀的性能随流量的大小不同而存
在很大差异：小流量时可以近似为线性；随着流量的增大阀传递函数的幅值及90°相移对应
频率都成倍降低，流量达到90%左右时，部分伺服阀的频率范围只有60 Hz左右。可为
了满足实际控制性能要求，伺服阀频率需要达到控制系统频率范围的2倍以上，对常规伺服
阀而言，在较大流量时很难达到这个要求。对伺服阀性能进行了一阶补偿、二阶补偿算
法研究，并在此基础上进行了地震模拟振动台应用研究，分析结果表明：一阶补偿和二阶补
偿在不改变硬件的条件下均提高了伺服阀性能，二阶补偿效果更好，很好的满足了振动台的
应用要求。

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某钢-混凝土混合结构动力振动响应分析

姚泽良，白国良，党发宁，刘林

. 2010, (9): 199-202.

摘要 ( )

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钢筋混凝土结构质量和刚度分布极不均匀，与动力设备耦合振动明显。采用有限
元软件SAP2000建立足尺计算模型，研究了结构的动力性状，利用谐响应分析方法计算了不
同工况下不同频率时结构动力振动响应，分析了典型节点的位移响应和峰值频率对应的应力
。结果表明，结构扭转和振型耦合作用明显。低阶共振大于高阶共振，风机应避开结构前3
阶频率。当风机同向全开且风机频率与结构自振频率一致时，结构动位移最大。位移和内力
随风机变频变向而频繁变化，应注意疲劳破坏，建议用良好冲击韧性和冷弯性能的钢材和摩
擦型高强螺栓。

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型钢混凝土柱的损伤模型试验研究

刘阳，郭子雄，黄群贤

. 2010, (9): 203-207.

摘要 ( )

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为提出适合型钢混凝土(SRC)柱应用的损伤指数计算模型，基于SRC柱试件的低周反
复加载试验结果，采用修正ParkAng模型对课题组已完成的14个SRC柱试件进行了不同位移
角幅值下的损伤指数计算对比分析。计算结果显示，修正ParkAng模型在计算SRC柱损伤指
数时离散程度较大，不能反映型钢的影响。基于试验结果，提出了SRC柱在不同性态水平下
的损伤指数建议值和考虑配钢率影响的SRC柱双参数损伤指数计算模型。与试验结果的对比
显示，该模型可以合理的反映不同参数SRC柱的损伤发展过程，可为SRC结构基于性态的震损
评估提供参考。

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结构混凝土强度的无损评定方法

陈海彬，佟晓君，明伟

. 2010, (9): 208-212.

摘要 ( )

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根据工程上混凝土结构无损检测的特点，针对在现场检测样本量较少的情况，提出
了拓展信息的加权优化方法，该方法充分利用与现场数据有着共性特征的其他有价值数据的
信息，使之与现场数据的个性信息有效地融合，扩大了样本空间，拓展了信息量，提高了参
数估计的精度。同时，利用现场钻芯或预留同条件试块数据和试验室试块数据的共性信息，
建立了回弹法现场测强曲线，并且给出了被测结构或构件混凝土强度的区间估计方法。在此
基础上，利用置信检验理论，进一步给出了评定被测结构或构件混凝土强度的合格性标准，
使得在给定置信度下，用回弹法评定被测结构混凝土的强度。工程实例表明利用文中方法得
到的评定混凝土强度的结果更加符合工程检测的实际情况。

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考虑SSI的钢管混凝土框架结构易损性分析

姜绍飞，陈强，吴兆旗

. 2010, (9): 213-217.

摘要 ( )

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为了深入研究土结构相互作用(SSI)对钢管混凝土框架抗震易损性能的影响，采用弹簧
阻尼单元模拟地基土，建立了考虑SSI与刚接情况下4层钢管混凝土框架结构体系有限元分析
模型
，进行了模态分析、地震响应与地震易损性分析。建立了不同结构体系在不同场地、不同强
度等级地震作用下的结构损伤变形与损伤超越概率的关系曲线。

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SRC-RC转换柱滞回性能与变形能力试验研究

伍凯，薛建阳，赵鸿铁，刘义

. 2010, (9): 218-221.

摘要 ( )

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通过12个试件的低周反复荷载试验，研究了具有不同型钢延伸长度SRCRC转换柱的
抗
震性能。具有不同型钢延伸长度的转换柱表现出不同的滞回性能和变形能力：随着型钢延伸
长度的增加，强度衰减现象越发严重，滞回曲线向“捏拢”形发展；随着型钢延伸长度的增
加，转换柱的极限侧移角呈现先升后降的变化规律，在延伸长度为0.6倍的柱高时达到最大
值。所有试件的极限侧移角均超过0.02，满足相关规范的抗震要求，部分试件超过了0.03，
表现出较好的抗倒塌能力。

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非线性结构地震随机响应方差的简化计算方法

卢成江，赵欢，吴知丰

. 2010, (9): 222-225.

摘要 ( )

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对于多自由度的非线性随机系统，通过随机振动的响应计算得到精确的解析解有许多困难。
该文提出一种计算非线性结构地震随机响应方差的方法，将随机响应的协方差矩阵用KL(K
arhunenLoéve)向量来表示，结合逐步积分法求出下一时间步长的KL向量。同时
根据KL向量的模型截断原理，将对计算影响很小的KL向量省略，并且根据系统受到低频
激
励时，高阶振型的反应可以近似用静态形式来表示的假设，进行自由度的降阶，减小了协方
差矩阵的规模，使计算得到简化。以24自由度剪切型滞迟系统为例，分别采用了非降阶计算
、KL向量截断计算和自由度降阶计算，并将计算结果进行对比分析。结果表明，用这种基
于KL展开的确定性积分方法计算非线性结构在地震激励下的随机响应的方差是可行的。

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新管幕肋梁结构体系结点受力性能非线性分析

金春福，阎石，钮鹏，张玲玲

. 2010, (9): 226-228.

摘要 ( )

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新管幕工法肋梁结构是采用新型管幕工法建造的由多根钢管混凝土组成的纵梁及若
干榀肋梁形成的“鱼刺骨架模型”大跨度新型地下结构体系。纵梁和环形肋梁结点的受力性
能是保证结构体系承载力和变形的关键。本文通过非线性有限元分析的方法研究该新型结点
的受力特点、破坏模式、极限承载力，抗剪性能，着重讨论了肋梁位置等参数对其受力性能
的影响。该文研究基于在建的沈阳某地铁车站，其结果可为新管幕结构在实际工程中的设
计与应用提供借鉴和参考。

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弹性约束下H型钢柱火灾行为的数值模拟

周焕廷,常正非,李国强,王林,杨志勇

. 2010, (9): 229-232.

摘要 ( )

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利用有限元方法对钢柱在火灾作用下的力学行为进行了数值分析。采用与试验一致
的升温曲线，对四面受火钢柱的温度场进行分析。柱下端固定，上端采用弹性约束，承受轴
向集中荷载作用。得到了钢柱在火灾作用下的侧向变形与温度关系曲线及轴向约束力与温度
关系曲线。与试验结果对比显示，钢柱的耐火时间和约束力大小与试验结果一致，证明了文
中的模拟计算方法正确、结果可靠。

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参数激励下圆柱壳的混沌运动

王建军,韩志军,崔艳,路国运,张善元

. 2010, (9): 233-236.

摘要 ( )

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考虑有限变形，研究了一端固定一端夹支的弹性圆柱壳在轴向参数激励作用下的混
沌运动。不计转动惯性和横向剪切变形，通过Hamilton变分原理导出了圆柱壳轴对称变形的
动力控制方程。采用Galerkin原理将其转化为二阶三次非线性微分动力系统。用RungeKut
t
a法对其进行数值计算，通过分岔图、位移时程曲线、相平面图和Poincaré映射描述了系统
的运动行为。研究表明：外部激励和外部常载荷对微分动力系统的形式有着明显的影响；随
着外部激励的变化，系统会出现定常运动和混沌运动；在外部激励连续取值的某一范围内，
系统都会出现混沌运动即会出现混沌层现象。

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新型屈曲约束支撑的纵向振动分析

李晓东，王秀丽

. 2010, (9): 237-239.

摘要 ( )

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屈曲约束支撑是使支撑构件在反复荷载作用下屈服而不屈曲，一般由内核构件和外包
构件组成。基于此原理，提出了一种新型屈曲约束支撑，该种屈曲约束支撑主要用于地震作
用下的振动控制，因此利用解析法对它的纵向振动进行了研究，推导出了该支撑的频率方程
和第1阶振型图，分析了不同构造方式对其纵向振动的影响，并提出了在实际工程中减小该
支撑纵向振动的一些措施。

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咬颌力作用下牙周膜应力应变分布

李锐，周智，陈林

. 2010, (9): 240-245.

摘要 ( )

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通过对咬颌力载荷作用下牙周膜的应力应变分析，为临床修复设计提供理论依据。
将牙根近似为抛物线形柱体模型，对模型加载、求解，对近似模型牙周膜应力大小、分布结
果进行分析；分析了剪力、轴力以及弯矩分别作用下牙周膜应力应变分布，并将计算结果应
用到咬颌力载荷作用下牙周膜应力应变分析；选取从牙颈部截面到牙根尖截面等距划分的5
个截面为研究对象，分析了各截面最大Von misses应力。理论分析结果与数值分析结果牙周
膜的应力分布极为相似。牙周膜的高应力区出现在牙颈部与牙根中部之间，牙根中部至根尖
应力水平很低,说明牙周膜对应力具有明显的缓冲作用，表明在咀嚼过程中，牙周膜不仅仅
是简单地传递颌力，同时还有缓冲、储存颌力传导至周围牙槽骨的作用。

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圆弧滑道偏心辊轴摩擦摆隔震性能的分析研究

葛楠，苏幼坡，王兴国，周锡元

. 2010, (9): 246-251.

摘要 ( )

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根据动能定理及滚动摩擦耗能原理推求了圆弧滑道偏心辊轴摩擦摆隔震系统动力反应
分析计算公式。辊轴放置在具有内凹圆弧曲线形状的上、下盘滑道中间，与滑道之间为非协
调接触，形成偏心辊轴式摩擦摆。分析与计算结果表明，这种摩擦摆具有隔震系统所必需特
性：较长的自振周期使其具有必要的隔震能力；依靠结构重力可以使其复位；依靠滚动摩擦
的作用，可以消耗传入上部结构的地震能量。设置辊轴摩擦隔震系统之后，能大幅减少结构
地震动力反应的层间位移。适当地选取圆弧滑道半径或辊轴偏心距与滚动摩擦系数值，隔震
效果可达90%左右。当圆弧滑道半径为2～3 m或辊轴偏心距为3 cm, 滚动摩擦系数小于0.01
时，隔震系统具有较好的消能效果与复位能力。

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频繁爆破震动对框架结构性能的影响研究

谭文辉，于淼，张鹏飞

. 2010, (9): 252-256.

摘要 ( )

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爆破是矿山生产中常用的技术，但是爆破震动往往会对矿区附近房屋产生影响，从而引起结
构不同程度的损伤，影响结构的耐久性和安全性。作者以某露天矿境界边坡近坡肩
的1栋3层框架结构建筑为研究对象，通过现场爆破震动实测，数值模拟和理论分析，建立
了频繁爆破震动作用下钢筋混凝土构件和整体结构的疲劳损伤模型，研究了频繁爆破震动作
用下，结构位移、应力，刚度变化的规律。研究表明，频繁爆破震动作用下，构件所产生的
损伤要大于结构整体产生的损伤；框架结构的最薄弱部位为结构顶层楼板以及结构底层边柱
顶端。该研究可以为露天矿山控制爆破和近矿建筑的结构设计提供参考。

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基于框架元的新型混合结构地震扭转反应分析

姚泽良，党发宁，白国良，刘林

. 2010, (9): 257-260.

摘要 ( )

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针对加钢支撑的新型钢混凝土结构体系，建立基于框架元的有限元计算模型进行
了动力性状分析。采用扭转耦联振型分解反应谱法进行了不同振型组合形式下单向和双向地
震扭转效应分析。采用弹性时程分析法计算了不同地震波作用下的地震反应，并将计算结果
与反应谱分析结果进行了对比分析。分析了钢支撑对结构动力行为的影响。结果表明，加钢
支撑后结构的刚度明显增大，地震作用水平位移明显减小，主要受力构件的受力得到了改观
，结构整体性能有所改善。扭转效应和振型耦合作用仍显著，建议采用扭转耦联振型分解反
应谱法计算地震作用，可采用单向水平地震作用进行扭转效应分析，地震作用时基底剪力计
算可直接采用反应谱法计算结果。

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基于模糊模式识别的空间网架有限元模型修正

谭冬梅，邢旺，瞿伟廉

. 2010, (9): 261-265.

摘要 ( )

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针对网架结构的损伤特点，建立了半刚性节点固结系数表示的空间网架结构的单元刚
度矩阵，再基于模糊模式识别理论，提出了一种基于模糊模式识别的网架结构有限元模型修
正方法。通过对一网架结构的数值仿真分析，表明所提出的有限元模型修正方法是令人满意
的，具有实际应用价值。

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古建木结构健康监测系统预警机制探讨

闫会春，杨娜

. 2010, (9): 266-270.

摘要 ( )

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在古建木结构健康监测中，古木材的材性参数和古建结构参数的模糊性以及结构损伤
分布的随机性，给监测所获得的静态数据的处理带来了很大难度。进行监测系统预警机制的
设计时，按照何种原则设定静态数据预警限值成为监测系统能否发挥其监控功能的关键所在
。以藏式古建筑为例，讨论了古建木结构监测系统预警机制的结构层次及设计方法，详
细阐述了单一构件静态数据预警机制的各种预警限值的设定原则，对监测系统采集的静态随
机数据进行统计分析，按照统计特征可以确定三级预警的限值，并给出应对措施。结合工程
实例对这一处理方法进行了验证，得到了较合理的结论。

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一种基于试验设计与近似模型的计算软件设计方案

闫红松，陈飙松

. 2010, (9): 271-274.

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响应面方法、径向基函数人工神经网络方法以及Kriging方法等基于试验设计的近似
模型方法是工程结构可靠度计算的常用建模方法，在结构动力响应预测、复杂结构优化设计
以及多学科优化等方面也得到了广泛应用。该文重点研究相关方法的工程软件设计方法
，目的是实现软件体系结构的开放性和可扩展性。运用面向对象方法及UML语言设计了试验
设计与近似模型拟合软件系统框架，提出了主要类的设计方案和接口定义。利用C++程序设
计语言以及Qt软件包开发了相关程序模块，实现了4种常用试验设计方法与2种近似模型。
该软件系统设计采用了软件设计模式中几种常用模式，在此框架基础上可以方便扩展新的试
验设计方法和近似模型方法及相关模块。该软件系统进行了经典算例验证，并应用于结构可
靠性分析；在对某工程结构的动力响应优化计算中，综合应用了该系统的试验设计和近似模
型模块，并与遗传算法结合，获得了良好的优化效果。

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基于曲率模态和神经网络的斜拉桥损伤识别

肖仪清，李成涛

. 2010, (9): 275-279.

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随着大跨度桥梁数量及重要性的增加，桥梁损伤识别成为学界的研究热点。文中应
用小波分析提取桥面的一阶振型，推导了梁式结构由不等间距位移模态向曲率模态转化的乘
子矩阵DTOC，由损伤前后曲率模态的变异特征构造了梁式结构单损伤情况的普适概率神经网
络，使之可以识别无训练样本时的损伤位置。通过数值仿真计算了某斜拉桥有限元模型
桥面单元刚度折减前后在模拟脉动风荷载下的桥面板关键点的振动时程，讨论了小波参数识
别技术和该普适概率神经网络的联合应用在不同级别的测量噪声影响下的斜拉桥桥面板损伤
识别效果，说明在振动测量信号的信噪比达到一定要求时该方法具有实际效果。

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基于改进EMD的结构模态参数识别方法

付春，姜绍飞，杜权

. 2010, (9): 280-285.

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模态参数识别是结构健康监测与损伤识别技术的基础与核心，准确识别模态参数进而
对结构的寿命和安全性做出评价具有非常重要的意义。该文提出了一种新颖的结构模态参数
识别方法首先将信号经过频带滤波的预处理，然后进行EMD(经验模态分解)过程，利用
相
关系数来判定真正的IMF（本征模函数），最后利用NExT/ARMA相结合的方法来识别出结构的
频率和阻尼比。模态试验验证了所提方法的可行性和有效性，并将它与HHT、NExT/ARMA方法
进行了比较。研究表明，所提方法具有很好的适应性，可以比较准确地识别出结构的频率和
阻尼比。

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储罐结构有限元动力模型修正及参数辨识研究

许成祥，贾善坡

. 2010, (9): 286-290.

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建立一个满足工程精度要求、反映储罐动力特性的有限元模型是进行损伤识别第一
步。针对储罐结构的动力模型修正问题，将地基模拟为三维弹性支撑，建立了动力参数非线
性优化识别模型，根据试验实测的模态数据，采用有限元优化方法对储罐结构物理参数和地
基参数进行了模型修正，识别得到的模态计算值与测试值符合良好，分析结果为储罐结构的
损伤识别和安全监测工作提供了一定的依据。

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环境激励下古建筑木结构模态参数识别与分析

张岩，杨娜

. 2010, (9): 291-295.

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结构的模态参数识别是结构健康监测的重要内容，对结构的状态评估与损伤识别具
有重要意义，对于古建筑木结构亦是如此。利用在典型藏式古建筑木结构中布设的加速度动
力特性监测系统，获得所监测结构在人群荷载等环境随机激励下的振动响应数据，采用随机
减量法与ITD法相结合的方法对加速度信号在时域内进行结构模态参数识别，获取监测结构
的动力特性参数。分析结果表明，该方法可以在环境激励下有效的识别结构的模态频率与阻
尼比。结合监测传感器所采集的数据，利用MATLAB工具箱函数建立人工神经网络，分析人群
分布区域、密度、行走频率等因素对结构动力特性参数识别精确度的影响，并在此基础上对
监测结构的动力响应进行预测，为该藏式古建筑木结构的结构状态评估提供必要的数据支持
。

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欠拧与超拧的栓接端板节点数值模拟分析

杨志勇，曾意，常正非，黄斌，周焕廷

. 2010, (9): 296-300.

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针对实际工程中节点经常发生高强螺栓由于超拧或欠拧从而引起高强螺栓预拉力不
同，使端板产生不同的应力分布而影响节点转动刚度的大小状况。采用有限元方法分析
典型的外伸端板连接中螺栓的欠拧和超拧对节点转动刚度的影响。结果表明外伸端板上不同
位置高强度螺栓超拧或欠拧的程度不同，引起连接节点的转动刚度不同。随着欠拧的数值增
大，节点明显的较早的进入弹塑性阶段。此种节点翼缘内侧的高强螺栓欠拧或超拧时对节点
刚度影响较大。

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U型截面钢拱平面内稳定分析

常玉珍，王玲玲，李晓莉

. 2010, (9): 301-304.

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U型截面钢拱由三块钢板焊接而成，可在截面内浇注混凝土形成钢混组合截面，从而
充分利用底板钢材的抗拉性能。当作用在拱平面内的荷载达到临界值时就会出现失稳，若沿
U型截面钢拱弧线长度上没有隔板，则有可能出现两个侧板的局部屈曲。文章建立有限元计
算模型，讨论了不同参数，包括截面尺寸，边界条件，无隔板以及不同隔板间距情况下钢拱
的稳定问题，并对计算结果进行分析，最后拟合得到钢拱平面内稳定承载力的计算公式，可
为工程设计提供参考。

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钢框架结构中的绑定约束力分析

夏冬桃，WANG Y C，夏广政

. 2010, (9): 305-308.

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为探讨钢框架结构中柱子移除后，框架节点对梁的绑定约束力计算方法，分析
了英国结构设计规范（BR2000 和BSI 2000）中的钢结构抗连续倒塌设计要求及名义值，并
对若干H型柱以及钢管柱节点的计算绑定约束力和实测节点断裂强度以及规范名义值进行
对
比，计算时考虑梁柱线刚度相互影响，并考虑钢框架结构中柱子移除后梁的悬臂作用，以防
止结构的连续倒塌。研究表明，当内柱拆除后新的绑定约束力要求，可能远远高于目前英国
结构设计规范BSI 2000中的名义值，因此需完善绑定约束力方法中的相关量之间的关系，以
使其应用于柱子拆除后的抗连续倒塌设计。

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支撑式薄板夹层结构抗爆性能试验研究

王新武，卫明山，丁巧爱，任辉启

. 2010, (9): 309-313.

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城市中的单建掘开式人防工程一般采用成层式结构，如何对成层式结构进行优化使其
在满足主体结构跨度要求条件下具有良好的防护能力、便于施工且经济合理成为人防工程科
研亟待解决的重要问题。通过4个支撑式薄板夹层结构模型野外化爆试验研究，观察到了遮
弹板、钢纤维混凝土薄板以及支撑条的破坏现象，从而得出了支撑式薄板夹层结构的破坏机
理以及支承间距变化对支撑式薄板夹层结构破坏形态的影响等结论。试验结果为支撑式薄板
夹层结构在地下工程中的应用提供了一定的参考。

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车辆通过减速带引起地面振动的机理分析

张阳阳，王柏生

. 2010, (9): 314-317.

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车辆偏心行驶对曲线梁桥车桥耦合振动的影响

黄新艺，卓卫东，盛洪飞

. 2010, (9): 318-322.

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曲线梁桥由于构件初始曲率的存在，汽车荷载的偏心作用将加大曲线结构内、外侧
腹板受力差异，冲击系数算法仍未考虑其差别。综合考虑随机桥面不平度及其速度项的影响
，采用空间有限元方法对桥梁模型和12自由度三轴车辆模型进行离散，基于ANSYS编制分析
程序采用分离迭代算法分析了车辆偏心作用对曲线梁桥车桥耦合振动响应的影响。分析结果
表明：车辆以不同偏心通过桥梁时，主梁横断面上不同位置处的位移与内力响应和冲击系数
的差别很大，主梁不同位置的内力和位移响应受偏心行驶的影响也有较大差别。分析结果对
于曲线桥设计有较大的参考意义。

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基于梁壳复合有限条法的矩形渡槽自振特性分析

徐伟，王博

. 2010, (9): 323-327.

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根据具有多片侧墙的矩形渡槽横截面形状规则的特征,采用弯曲和平面组合有限壳条
离散渡槽槽身，利用空间梁单元模拟加劲构件，将壳条及壳条内的空间梁单元耦合组合成梁
壳复合有限条，根据Hamilton变分原理，建立具有多片侧墙的矩形渡槽的梁壳复合有限条计
算模型，推导得出梁壳复合有限条元的刚度矩阵和质量矩阵，进行矩形双槽渡槽自振特性分
析。计算结果表明：梁壳复合有限条法在分析横截面形状规则的渡槽结构时，单元划分简单
，数据输入少，具有良好的求解精度和效率；具有多片侧墙的矩形渡槽的振型复杂，槽身设
计参数的变化会改变振型序列的顺序。

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不同桥面刚度下桥梁结构的动力响应分析

李喜梅，杜永峰

. 2010, (9): 328-330.

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桥梁在运营过程中，经常发生桥面铺装层破坏、剥落造成桥面板刚度发生变化。该文
以一钢桁架桥为研究对象，通过有限元模拟分析在桥面刚度发生变化时，桥梁结构在车辆荷
载激励下的随机响应。分析结果可为桥梁结构在桥面板刚度设计和加固维修方面提供一些建
议。

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三维车辆-轨道耦合系统随机动力分析

张有为，赵岩，林家浩

. 2010, (9): 331-334.

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提出了一种用于建立轨道结构三维有限元模型的广义单元，对定点和动点2种激励
方式，采用虚拟激励法分别推导了高低、方向和水平3类轨道不平顺作用下三维车辆—轨道
耦合系统动力响应的功率谱和标准差。在求解动点激励方式下耦合系统的响应时，运用Newm
ark方法的差分技巧将车辆的自由度凝聚到轨道上，并合理利用系数矩阵的稀疏性和周期性
避免了时变系统等效刚度矩阵的重复生成。数值算例中，将文中方法和MonteCarlo方法的
计算结果进行了对比，验证了文章方法的正确性，并确定了2种激励方式的适用范围。

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单索面固结体系斜拉桥在非一致激励下的地震响应

饶瑞，傅继阳，刘爱荣

. 2010, (9): 335-339.

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基于非平稳随机地震动场理论，研究地震动空间变化对单索面固结体系斜拉桥地震
响应特征的影响。建立非一致激励功率谱模型，根据大桥地质勘查资料和区域地震标准分别
合成主塔、桥墩桩基基底的非一致地震波。运用在基底处增加大质量质块的方法，将地震加
速度转化为地震力，实现对单索面固结体系斜拉桥的多点激励。分析结果表明，与一致地震
激励相比，非一致激励下的桥梁位移与内力均可有数量级的增大，并且不会出现塔顶相对水
平位移和塔根截面弯矩减小的现象。因此，对于单索面固结体系斜拉桥，不考虑非一致激励
的抗震分析是偏不安全的，地震动空间变化造成的影响必须予以足够的重视。

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四塔矮塔斜拉桥宽幅脊梁空间设计方法研究

孙向东

. 2010, (9): 340-343.

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以江肇高速公路西江大桥矮塔斜拉桥宽幅脊梁为研究对象，系统研究超宽断面
合理构造措施和与之适应的空间设计方法，清晰认识宽幅脊梁剪轴力滞、腹板受力不均匀性
、超长翼板横向受力性能和后浇翼板加劲肋桥面系联合作用机理，从而兼顾结构纵、横向受
力特征，确保构造精当和成桥受力状态的合理性。

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多维地震激励作用下大跨度斜拉桥的随机响应

武芳文，薛成凤，赵雷

. 2010, (9): 344-347.

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以苏通长江公路大桥为研究对象，采用有限元软件ANSYS建立空间有限元模型，利用
子空间迭代法得到结构的自振特性，并基于随机振动理论为基础，对该桥在纵向激励、纵+
竖向、纵+横向、纵+竖+横向激励作用下的地震响应进行了对比分析。分析结果表明：在多
维随机地震激励作用下，纵向激励效应对结构响应有明显影响，大跨度斜拉桥结构随机振动
分析是很有必要考虑3个方向的激励作用。

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船舶螺旋桨空泡激励振动信号时频特征分析

温华兵，鲍苏宁

. 2010, (9): 348-351.

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针对螺旋桨梢涡空泡所引起的尾部振动具有脉动性波动的非平稳特点，提出将经验模态分解
方法(EMD)和HilbertHuang变换用于船舶尾部振动信号处理。HilbertHuang变换
是基于经验模态分解和Hilbert谱的一种信号处理方法，EMD分解把时间序列信号分解成不同
特征时间尺度的固有模态函数(IMF)，通过对IMF分量进行Hilbert变换，从本质上分析螺旋
桨激励响应信号的组成成分及特点。与FFT变换相比，体现了HilbertHuang变换的自适应
性和先进性，可以有效提取螺旋桨梢涡空泡激励引起的船舶振动信号的时频特征。

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车桥时变耦合系统的随机响应分析

朱艳，李小珍

. 2010, (9): 352-355.

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研究了车桥耦合系统在轨道不平顺激励下的空间平稳随机振动。车辆采用二系悬挂15
个自由度的四轴客车空间模型，桥梁采用空间梁单元模型，轨道不平顺假设为多点异相位平
稳随机激励。采用虚拟激励法将轨道不平顺转化为一系列的简谐荷载形式。运用分离迭代法
求解车桥耦合系统振动方程。分别采用虚拟激励法和Monte Carlo法对3跨33.3 m简支梁进行
随机振动分析，验证了文中方法的正确性。

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车辆-桥梁垂向时变耦合系统随机分析

李小珍，朱艳

. 2010, (9): 356-359.

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研究了车桥耦合系统在轨道高低不平顺激励下的垂向平稳随机振动。车辆采用二系悬
挂6个自由度的四轴客车空间模型，桥梁采用空间梁单元模型，轨道不平顺假设为多点异相
位平稳随机激励。采用虚拟激励法将轨道不平顺转化为一系列的简谐荷载形式。运用分离迭
代法求解车桥耦合系统振动方程。分别采用虚拟激励法和Monte Carlo法对单跨33.3 m简支
梁进行随机振动分析，验证了文中方法的正确性。最后以一列火车通过单跨33.3 m简支梁为
例，研究了车桥时变耦合系统的垂向随机动力特性。

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在建斜拉桥在冲击荷载作用下的动力响应研究

万信华

. 2010, (9): 360-363.

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某在建斜拉桥在悬浇主跨最后一个主梁节段时，发生了斜拉索脆断的偶然事故，形成
的冲击荷载引起斜拉桥的剧烈振动。用有限元方法对这一过程进行了非线性数值分析，计算
了结构内力和位移的时程响应，动力分析结果表明，斜拉索脆断引起的结构振动对结构安全
没有构成威胁。

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车辆过桥的动力响应研究

章长玖，王贵春，陈淮

. 2010, (9): 364-367.

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考虑路面随机不平顺激励，采用大型有限元通用分析软件ANSYS实现了公路简支梁桥
考虑车桥动力耦合的振动响应计算。采用5个自由度的汽车计算模型模拟重车，采用梁单元
模型模拟简支梁桥,把车辆和桥梁视作2个分离子体系，分别应用d‘Alembert原理和有限元
法建立各自的振动方程组。在matlab平台上利用Newmarkβ法求解车辆振动方程组，得出
车
辆振动的位移、速度等随时间的变化规律。通过车桥位移协调方程及车桥相互作用力相等的
联系方程将车桥振动方程耦合，建立车桥耦合的振动方程，计算得出了考虑车桥耦合振动下
的汽车和桥梁动力响应。

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斜拉桥长索软硬组合牵引受力机理研究

李芳武，郑勇生，罗辉

. 2010, (9): 368-371.

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采用软硬组合牵引的方法完成斜拉索的梁端牵引锚固在我国斜拉索架设施工中的应用尚属首
次，有必要对其牵引受力机理进行研究，以确定其可行性和合理性。文章对苏通大桥
长索牵引过程进行仿真分析，研究了张拉杆角度调整对整个牵引系统的影响，以及牵引过程
中手拉葫芦不同程度失效导致张拉杆被索道管卡住的情况下张拉杆拉弯状态下的安全性进行
了分析。分析认为，采用这种施工方式能够充分发挥软牵引与硬牵引的各自优势。硬牵引减
小了软牵引力，将软牵引钢绞线数量减少，使软牵引钢绞线受力均匀性更容易控制，降低了
软牵引的施工风险与难度，软牵引的使用又可以缩短硬牵引长度，降低硬牵引风险。

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沥青路面车辙对Top-down裂纹扩展的影响

郑勇生，李芳武，罗辉，曹宗涛

. 2010, (9): 372-376.

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车辙和开裂是沥青路面最主要的两种破坏形式，2种破坏可以同时并存。作者基于粘
弹性理论和断裂力学理论，采用车轮路面相互作用接触模型，利用有限元方法，研究了车
辙对Topdown裂纹扩展的影响，分析了车辙深度与不同深度Topdown裂纹的应力强度因子
关
系。结果显示，应力强度因子随车辙深度的增加而增长，但是增长速率逐渐变缓。另外，随
着裂纹深度的增加，应力强度因子显著增长。而且，应力强度因子增长的绝对比例较小，说
明车辙的存在对Topdown裂纹的直接影响并不显著，主要是间接的影响。

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