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1、回顾动态研究近年来在土木工程回顾动态研究近年来在土木工程 徐照东 土木工程结构动态研究是一个热门领域。它涉及许多挑战的话题,如动态分析和测试地震、风或其他动态荷载。这本书分为五个方面并介绍了近年来主要研究土木工程动态,特别是在发表在中国科学系列的E:技术科学。 关键词 土木工程结构,动态研究 近年来,土木工程结构包括高层建筑、大跨度网状结构、桥梁和大坝与快速发展的经济发展很快。众所周知,强烈地震经常发生在这些年来,比如汶川大地震在中国和海迪地震。飓风、海啸等极端灾害越来越多的地球的气候变化。这些灾难负载为土木工程结构是典型的动态激励。许多挑战话题动态问题受到世界更多的关注。在国家自然科学基金重
2、大研究计划是建立在中国对这些主题。 动态研究土木工程可以分为以下几个方面。首先,研究激励字段用于土木工程结构动态研究的一个重要问题。例如,模拟风场和地震领域的复杂的结构等。进行了改进算法模拟的风速谱表示字段大规模结构。紊流风速度场模拟大跨度桥上通过一个垂直面说明拟议的计划,需要更少的计算机内存,比得到更有效地使用现有的传统方法。唐家璇等。获得了高分辨率,三维风场中使用的台风的土木工程防灾减灾应用翻了两番嵌套网格间距的27日,9日分别是3公里和1公里等，这分析了动态大坝蓄水交互考虑储层边界吸收的影响。它推动了地震响应分析的应用系统包括储层边界吸收工程实践。模拟压电致动器的智能结构的激励载荷使用有
3、限元方法,这是有价值的促进的应用压电材料和结构在实际航空和航天领域。其次,数值动态分析土木工程结构的动态研究的另一个重要问题。这涉及到在装配精确数值模型对复杂的结构和研究动态分析方法包括时域和频域分析方法。通用电气等。介绍了计算模型和方法确定大跨度桥梁的气动不稳定,强调三个方面,包括自我兴奋的气动力模型,数值确定颤振导数和二维或三维颤振分析方法。理论方法的研究很有价值的预计开发取代数值分析气动颤振风洞试验的大跨度桥梁。提出了一个数值模型描述与一般拱桥拱的平面概要文件。该模型适合解析或半解析治疗和有效的参数研究,设计的控制系统或结构优化等对风特性进行了现场测量和冲击响应在台风麦莎的润扬悬索桥。这
4、一研究获得的结果可以用来验证现有的冲击响应分析理论技术的可信度,并提供参考价值风抗性评价其他的大跨度桥梁。为了警告灾难,减少经济损失和生命早期由于极端的动态响应的结构,结构健康监测的重要结构和检测及时赔偿是新发展的研究领域。同时,如何提高结构的抗振性能力也是一个挑战的研究领域,如结构振动控制，因此,研究结构健康监测和结构抗振性能力可以被视为第三动态研究方面。 对结构进行主动控制的一些概念最早是由Zuk提出的。主动控制是一种需要外部能源的结构控制技术。通过对外部激励和结构反应实时 监测, 再按照各种控制方法计算出控制力, 并通过伺服加力装置施加到结构上实现自动调节, 使结构在外部过程中始终定位在
5、初始状态附近, 从而达到保护结构免受损伤的目的。其工作原理如下: 传感器监测结构的动力响应和外部激励,将监测的信息送入计算机内, 计算机根据给定的算法给出应施加的力的大小, 最后, 由外部能源驱动, 控制系统产生所需的力。如果传感器仅测量结构响应的信号, 称控制系统为闭环控制; 如果传感器仅测量外部激励的信号, 称控制系统为开环控制; 如果传感器同时测量结构响应和外部激励的信号, 则称控制系统为闭开环控。主动控制的优点是由于控制力可以连续变化, 因而控制频率极广, 可以适应不同的外界激。主动质量阻尼器 ( AMD)是由被动控制中的调谐质量阻尼器 ( TMD)演变来的, 它通过安装在结构上的传感
6、器, 连续监测结构反应的状态向量,根据 Riccti闭环控制理论, 计算机将由时变的状 态向量和反馈向量得出控制力, 然后利用电液伺服装置, 借助于附加质量, 将控制力施加于结构。主动拉索系统 (ATS)是在拉索上安装电液伺 服系统, 并在结构中设置传感器, 传感器把测到的结构反应传给控制器, 控制器则按预先设定的控制算法得出控制力, 再通过电液伺服系统施加给拉索。主动支撑系统是指在抗侧力构件上设置斜撑, 并利用电液伺服系统来控制斜撑的收缩运动。该装置可利用结构上已有的支撑构件, 用于高层、高耸和大跨结构。主动控制算法的研究是主动控制系统的主要研究任务之一。主动控制算法研究的目的在于寻找作动器
7、的最优或近最优控制力与结构状态变量和参数之间的关系, 以实现实时跟踪和控制。目前, 经常采用的算法有: 瞬时最优控制算法、 自适应控制算法、 模糊控制算法、 预测控制法、 神经网络控制算法、 滑动模态控制、 鲁棒控制等。 有人做了一个回顾隐患探测和水工混凝土结构健康诊断技术。本研究主要研究和总结指出这方面的热门话题。进行研究基本建模结构健康监测的指标结构。建议应采用更复杂的三维框架结构模型的识别模型,如果打算检测当地成员正确赔偿等。研究了多跨桥梁的动态行为和响应的作用下移动负载。数值结果与关注跨度之间的动态耦合的影响条件。它已经表明,每个跨度上的偏转强烈取决于其本地耦合条件下,尤其是在靠近临界
8、刚度值等提出了建筑结构包含一个集成的智能控制策略与磁流变阻尼器受到地震激发。在这个战略,时滞问题解决了神经网络和磁流变阻尼器的控制电流测定快速模糊控制器等。分析了简支与阻尼器通过使用欧拉-伯努利梁理论和动态阻尼器减振的性能估计通过两个指标,最大振幅的振动,阻尼消散的能量的一部分等。进行应变响应和分析拱坝在不同地震输入机制。结果表明地震输入机制的影响和辐射阻尼非线性响应和破坏大坝开裂严重。第四方面动态研究土木工程是关于动态优化分析。确定最优参数的结构会使结构的动态性能最好。提出了一种结合遗传算法和神经网络的最佳体重结构受多个固有频率约束。优化是由一个名为虚拟子总体中方法的进化算法使用离散设计变量
9、等。研究了致动器的最优位置在高层建筑的主动控制,和提出了一个多头元启发式算法称为多个开始引导社区搜索算法,它利用引导本地搜索的良好特性如模拟退火和禁忌搜索。四个不同设计标准影响主动控制设计被认为是研究最优致动器位置的问题。敏感的四个优化准则对不同地震记录进行了探讨。最后,一个重要的动态研究领域是动态测试如振动台测试,现场测试,拟动力试验和疲劳试验钱学森。等进行损伤诊断测试的国家游泳中心的子结构模型,并根据测试结果介绍了规范化的损伤定位指标来识别损伤区域等。进行了振动测试在为奥运会老山自行车馆多支持励磁的为了验证多支持时间历史方法的有效性。开发了一种粘弹性多维地震隔离和缓解设备,和执行水平和垂直振动台测试结构和没有设备来评估地震隔离和缓解这个设备对结构的影响。它可以从实验和分析结果表明,该设备具有地震隔离和地震减灾对结构在水平方向的影响。 动态问题在于广泛的土木工程结构。许多问题包括动态激励领域,数学模型,动态响应分析、结构健康监测、抗振性措施和振动测试仍需要积极探索研究。
