波纹腹板H型钢梁柱端板螺栓连接节点抗弯性能

提出了一种波纹腹板H型钢梁与普通H型钢柱采用端板螺栓连接的节点构造.基于高强螺栓抗拉性能的刚性端板模型和T形连接件理论,提出波纹腹板H型钢梁柱端板螺栓连接节点的设计方法.进行了2个波纹腹板H型钢梁柱端板螺栓连接节点的静力试验,并使用商用有限元分析软件ABAQUS建立节点的有限元模型,将设计弯矩下的高强螺栓最大拉力的试验结果与有限元计算结果进行对比,证明了高强螺栓拉力计算公式的可靠性;通过对比设计弯矩和有限元计算的端板屈服弯矩,证明了端板厚度计算公式的合理性.     

外伸端板节点有限元分析

为考察外伸端板连接中不同端板厚度、螺栓直径、螺栓布置对节点受力性能以及端板强度的影响,采用有限元数值分析软件ANSYS建立半刚性端板连接节点模型进行非线性有限元分析．在建立模型和计算分析过程中考虑了弹塑性、大变形和接触问题．分析结果表明：端板厚度的变化对节点的初始转动刚度、极限转动能力以及抗弯承载力都有不同程度的影响;节点的初始转动刚度随着端板厚度的增加而增加,但节点的极限转动能力却随着端板厚度的增加而减小;设计中建议采用大螺栓、中等厚度的端板,同时螺栓应尽量布置在靠近梁翼缘一侧;传统的T形件方法计算端板强度,其计算结果偏低．     

梁柱外伸端板连接弯矩——转角性能有限元分析

为提供用于半刚性连接结构分析与设计所需连接弯矩—转角关系,应用有限单元法对梁柱外伸端板连接抗弯性能进行了分析.首先,应用大型通用有限元软件ANSYS建立了连接的三维实体有限元模型.模型考虑了材料非线性、几何非线性、接触非线性和螺栓预拉等因素的影响.需指出的是,连接螺栓应用由精确模拟螺纹尺寸的有限元分析校准的模型来模拟.利用已有试验结果验证了模型的正确性.然后,利用上述模型对端板外伸部分设置三角形加劲肋和未设置加劲肋的连接抗弯性能进行分析,讨论了端板厚度、柱翼缘厚度、螺栓直径、螺栓到梁翼缘与腹板的距离、梁截面高度、材料屈服强度等参数对连接弯矩—转角性能的影响.最后,根据分析结果提出了两种构造端板连接的弯矩—转角关系计算公式,通过与试验和有限元分析结果的比较,验证了该公式的有效性和准确性.     

岳阳洞庭湖二桥钢护栏优化设计

为获得满足碰撞等级为HA级的桥梁钢护栏,对立柱初始构型进行了尺寸优化设计。首先,根据最新护栏安全性能评价标准,建立1.5t小车、25t客车、40t货车以及55t鞍车与护栏碰撞有限元模型;然后,参考护栏评价标准确定正交试验评价指标,并对护栏立柱各参数进行了单因素试验分析,确定截面各因素优化设计试验范围和水平数;再选用L16(45)正交实验表安排仿真试验,分别对仿真数据结果进行极差分析和方差分析,获得了最优立柱截面尺寸;最后,用4种车型对优化后护栏结构进行了仿真验证。研究结果表明,优化后护栏结构的防撞等级达到HA级,安全性能满足评价标准的要求。     

地基中护栏立柱的有限元模型

描述了安装在地基里的护栏立柱实用的有限元模型。立柱一地基相互作用由一列非线性未耦合的弹簧建模。由非线性显示有限元程序LS-DYNA3D分析，通过用弹性摆撞击埋在地基里的立柱测试结果进行比较，结果表明．立柱一地基模型是有效的、切实可行的．并可应用在护栏模型里。     

摩擦型高强度螺栓孔径及拼接板厚度对拼接节点传力性能的影响

为了分析含有摩擦型高强度螺栓连接节点的钢桥在设计及施工过程中经常出现的拼接板过厚及扩孔现象对拼接节点受力的影响,利用ANSYS软件建立简单摩擦型高强度螺栓连接节点的有限元模型,分析了螺栓孔径及拼接板厚对螺栓群传力性能的影响.分析结果表明:螺栓孔径及拼接板厚均会改变螺栓群的传力比;拼接板厚度的增加会使螺栓群出现滑移的时间提前,并改变其极限滑移量;随着螺栓孔径的增加,拼接板件之间的接触压应力及接触摩擦应力减小.     

新型铝合金防撞护栏安全性对比研究

为满足城市桥梁维修加固的美观与可持续发展需求,新型铝合金防撞护栏成为一种新颖形式,为保证其具备足够的安全性能,需对其安全性能进行综合评价。本文以某实际工程为背景,以原传统型钢护栏为基础,提出了采用不同立柱间距的两种新型铝合金防撞护栏方案,通过理论分析、数值模拟相结合的方法对栏杆、立柱及基础螺栓在汽车碰撞荷载下的承载能力、使用性能进行了综合评价。研究结论表明：1m立柱间距的新型铝合金护栏可以替代传统的型钢结构护栏,具有安全性保障。可见本文研究成果可为铝合金安全护栏的推广应用提供技术支持。     

摩擦型高强螺栓连接受力性能有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS9．0建立高强螺栓连接的简化模型,对高强螺栓连接形式进行计算分析,重点考虑几何非线性影响,在模型中建立钢板与连接板、连接板与垫圈、垫圈与螺母及螺帽之间的接触单元,对结构的非线性接触行为进行模拟。通过对有限元计算结果的分析,对摩擦型高强螺栓连接的适用性进行评价,并重点比较分析主滑动发生前后,高强螺栓的受力性能。其分析结果为工程实际提供一定意义的参考。     

城轨车辆车钩螺栓连接仿真及强度分析

采用整体建模的方法,建立城轨车辆车钩螺栓连接有限元非线性接触模型进行强度分析,仿真分析结果表明,螺栓螺纹部分最大应力与理论计算结果吻合,有限元仿真模型能真实模拟螺栓连接;提取极限载荷下螺栓的轴向拉力,运用VDI 2230—2003标准对螺栓的拉伸强度进行分析,并和传统机械设计方法的螺栓强度分析结果进行比较,两种方法的螺栓拉伸强度均满足要求,为车钩螺栓连接设计提供了理论依据.     

Am级中央分隔带柔性护栏耐撞性拓扑优化设计

为了设计出一套满足Am级防撞等级的新型中央分隔带柔性护栏,根据国内现有的评价标准,首先基于动态显式有限元方法建立并验证汽车-护栏有限元模型;然后结合元胞自动机的拓扑优化方法以立柱为设计域进行了不同工况下的拓扑优化分析,并提取了"叶片型"立柱拓扑构型;再运用正交试验方法对影响护栏性能的4个设计变量进行研究,获得中央分隔带柔性护栏立柱的最佳尺寸参数;最后对其进行验证分析。分析结果表明,3种法规规定的车型与护栏碰撞过程中,护栏的最大横向偏移量均小于评价标准规定的1000mm,车体的最大加速度均小于评价标准规定的20g,满足了碰撞安全性能评价标准要求,故得到的"叶片型"截面立柱能够实现Am级防护能力。     

FRP-混凝土组合式护栏防护重型车辆撞击的能力

为提高低等级混凝土护栏防护重型车辆的能力,设计了3种不同构造形式的复合材料护板,分别设置在混凝土护栏表面形成组合式护栏。建立车-护栏精细化有限元模型,通过与实车碰撞试验结果对比,验证了有限元模型的可靠性。考虑撞击力、碰撞角度、车辆轨迹、货厢尾部抬高、车辆动态外倾值、车辆外倾角6个评价指标,对比分析了3种方案护栏的防车撞性能。结果表明,在整体式货车撞击下,3种方案护栏均能顺利引导车辆转向,不带阻坎的方案一的各主要指标均优于其他方案,防护能力最优;在拖挂式货车撞击下,方案一的护栏导向与阻挡性能依然良好,驶出角仅为0.75°;改造后的组合式护栏防护能量达到650 kJ,防护能力是改造前的4倍。     

应县木塔斗栱竖向受力性能精细化有限元模拟

山西应县木塔是我国现存最高和最古老的古代木结构建筑。木塔在建造时未曾使用过任何金属连接件,而是通过斗栱和榫卯连接各梁柱构件。木塔在遭受近千年的地震、强风以及人为破坏等作用后,依然屹立不倒,主要是斗栱和榫卯节点起着关键的作用。为了对应县木塔进行安全评估,本文对木塔斗栱的竖向受力性能进行了有限元分析。基于节点的真实构造、木材复杂本构关系模型和各构件间摩擦接触关系模型,建立了木塔典型斗栱节点的精细化有限元模型,并对其在竖向荷载下的受力性能进行了模拟分析。     

刚性护栏及半刚性护栏与车辆碰撞的安全性模拟分析

为了明确刚性护栏与半刚性护栏的安全性能及适用性,基于动态显示有限元法建立了车辆碰撞护栏模型,对我国高速公路常用的刚性护栏和半刚性护栏的安全性进行了模拟分析,计算了不同质量的车辆与护栏碰撞时的护栏变形、车辆质心加速度及车辆轨迹.模拟结果表明,刚性护栏具有抗冲击性强的优势,但驾乘人员所承受的冲击力较大,且车辆导向性较差;半刚性护栏具有较好的车辆导向性,对驾乘人员也有一定的保护作用,但抗大型车辆的冲击性能较差.建议在选择护栏时,应当根据这2种护栏各自的优缺点,结合路段的地形、交通组成情况进行选用.此外,为了提高护栏的安全性能,需增加半刚性护栏的波形板厚度,而对于刚性护栏,需要在其表面上安装一层弹性材料.     

三跨缩比护栏系统冲击动力响应的有限元分析

建立了三跨缩比波形梁护栏系统受冲击荷载作用的有限元模型,运用LS-DY-NA3D有限元分析程序对护栏系统的冲击动力响应进行了有限元分析,得到了护栏系统各部件的瞬态变形过程,包括波形梁的弯曲、防阻块的挤压以及立柱的扭转和弯曲;给出了加载头冲击加速度初始急剧增长而后衰减到零的过程和速度逐渐降低直到反向的变化过程;分析了撞击过程中护栏系统的能量吸收特性,发现加载头的冲击能量主要转化为护栏系统各部分的内能和加载头的剩余动能,吸收能量的主要部件是防阻块和波形梁,将分析结果与实验结果进行对比,二者吻合很好,表明了模型的有效性。     

外包 U 型钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱隔板贯通节点试验

对一种新型外包U型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱隔板贯通节点形式进行低周反复荷载下的试验研究, 并用 ABAQUS 对该试验节点进行有限元分析. 有限元模拟得出节点的破坏位置、应力分布、滞回曲线等抗震性能和试验得出的结果基本一致. 在有限元基础上, 考察 U 型钢梁壁厚、钢管柱壁厚、贯通隔板厚度对节点抗震的影响. 结合试验破坏现象, 对节点构造不足之处加以改进. 结果表明: U 型钢梁壁厚对节点抗震性能有显著影响, 钢管柱壁厚、贯通隔板厚度对抗震性能影响较小; 相比于单一地提高材料尺寸, 合理的构造措施可以更有效率地提高节点的抗震性能, 充分发挥组合材料的优越性, 提高材料利用的效率, 节约工程成本.     

方形与圆形钢管梁半刚性护栏防撞性能对比分析

根据几何等效原理,分别建立了方形和圆形钢管梁半刚性护栏,采用显式非线性有限元分析方法,模拟了汽车碰撞两种钢管梁半刚性护栏的动态响应,对比研究了碰撞过程中两种护栏的最大应力、横向位移和护栏系统及其各部件的吸能特性。结果表明,两种护栏形式都有较好的防护作用,方形钢管梁半刚性护栏的最大位移和最大Mises应力较圆形钢管梁半刚性护栏小,但其变形吸能效果明显比圆形钢管梁半刚性护栏的吸能效果差。     

基于接触摩擦的变截面钢板弹簧悬架性能分析

传统钢板弹簧分析只是采用简化力学模型,而没有考虑簧片间的摩擦.为了更好地对少片变截面钢板弹簧进行设计,本文首先对少片变截面钢板弹簧悬架进行参数化建模.然后应用接触理论添加接触单元,来模拟钢板弹簧间的摩擦,进行钢板弹簧悬架的有限元计算,得到钢板弹簧悬架的装配预应力、刚度和阻尼特性的仿真值.与由传统预应力计算方法得到的结果和行业推荐值进行比较分析,证明基于接触摩擦的少片变截面钢板弹簧悬架性能分析的方法更能反映簧片实际的受力情况.     

一种新型装配式桥梁人-车隔离防撞护栏

近年来,由于失控机动车坠桥事故频发,对人民生命财产安全带来了一系列重大损失。基于此,迫切需要切实采取可行的措施来提高桥梁防撞护栏的防护性能,从而有效控制该类事故的发生风险和降低其后果。为此,本文首次提出了一种新型桥梁人车隔离防撞护栏,采用倒U形的截面形式并将锚固座与混凝土路缘石连接成为整体。通过精细化有限元模型对新型防撞护栏的力学性能进行了探讨。研究结果表明：在标准碰撞荷载作用下,两类护栏均满足规范要求,且新型护栏最大变形值仅为传统护栏的52%,达到最大位移值时,新型护栏的极限承载力相较于传统护栏提升了约58%,此时螺栓应力与变形分别为传统护栏的48%与70%,证明新型护栏在充分发挥圬工自重对车辆冲击的抑制作用和锚固螺栓的抗剪性能的同时,倒U形截面可大幅增加护栏的横向刚度,相比于传统护栏防撞性能有明显提升。此外,装配式的设计可有效减小施工和维护成本,为大量桥梁防撞护栏的设计和施工提供了新的解决方案。