装配式高架栈桥结构模态分析

为了得到装配式高架栈桥结构单元及栈桥的自振特性,对其结构进行了计算简化,利用ANSYS建立了采用不同约束时的数值模型的结构单元,同时使用子空间迭代法计算了数值模型的前十阶频率及振型。基于结构共振特性以及实际工程中架设方便的考虑,确定了桩腿与上部结构固结、与地面铰接这一合理的高架栈桥结构单元约束形式,最后对一个由4个高架栈桥结构单元拼接而成的总长为48m的高架栈桥进行了模态分析,求解了其前十阶频率和振型。通过对频率及振型的分析,得出桩腿是此高架栈桥的薄弱部位,为避免共振,车辆不宜以5km/h左右的速度通过栈桥。     

一种浮式栈桥单元在波浪中拖航的 水动力响应特性分析

为保证浮式栈桥拖航过程的安全性，研究了浮式栈桥单元在拖航状态下的水动力响应。通过频域内对浮式栈桥单元在波浪中拖航时幅值响应算子（RAO）的计算，对比了不同航速对浮式栈桥单元水动力响应特性的影响；通过时域内浮式栈桥单元的运动响应计算，为其安全拖航航速的确定提供了依据，为进一步研究该浮式栈桥系统在不同海洋环境下的适应性提供了技术支撑。     

不规则波作用下浮式平台对浮式栈桥运动响应特性的影响

浮式平台-浮式栈桥系统具有运输拼组快速，受海底地形环境影响小等优点，在陆-海间大规模人员、物资和装备输送中发挥重要作用。为探究浮式平台-浮式栈桥系统在波浪中的运动响应特性，基于势流理论建立了浮式平台-浮式栈桥多浮体系统的数值模型，计算了该系统的运动响应，并与水池试验的测量结果进行了对比验证。结果表明所建立的数值模型能够较为准确地反映该多浮体系统在不规则波中的运动响应特性。在此基础上，进一步研究了不同波浪谱峰频率、浪向角和桥节相对平台位置下平台对浮式栈桥运动响应的影响。分析发现：高频波浪下平台对栈桥运动的屏蔽效果较低频波浪下更优，运动响应可减少约40%~50%；迎浪状态下平台对栈桥运动的屏蔽效果优于斜浪状态；当波浪入射方向相对稳定且浪向角小于20°时，相较于将栈桥布置于近浪侧和中部的情况，平台对远浪侧栈桥运动的屏蔽效应更显著。     

桩腿变化对装配式高架栈桥静力特性的影响

为了分析桩腿长度对装配式高架栈桥桩腿屈曲和静力特性的影响,在静载作用下计算了不同桩腿长度的装配式高架栈桥的上部结构挠度值和下部桩腿应力值,并分析了桩腿长度变化对栈桥桩腿轴力、平台挠度和桩腿屈曲的影响。计算结果表明,桩腿长8m及以下的装配式高架栈桥,在设计荷载静载作用下,上部结构挠度值和下部桩腿应力值的计算结果在工程允许范围内。桩腿长度变化对上部结构的挠度值和桩腿的轴力影响较小,而对装配式高架栈桥的桩腿的屈曲破坏临界荷载影响较大,尤其是当桩腿长大于5m后,桩腿的屈曲破坏临界荷载急剧下降。装配式高架栈桥在设计200kN轮式荷载和300kN履带荷载作用下会发生桩腿屈曲破坏的桩腿临界长度分别为6.95m和7.63m。     

基于Sesam的柔性连接浮式栈桥波浪动力特性分析

为了保证浮式栈桥能够在波浪中正常使用,基于三维势流软件Sesam对系泊浮式栈桥的运动响应与缆绳张力进行非线性时域耦合数值预报。分析了桥节间有无缆绳连接、浪向角等因素对浮式栈桥运动响应的影响。计算结果表明,浮式栈桥的运动响应与缆绳张力受缆绳连接与浪向的影响很大。在有义波高为1.25m谱峰周期为6s时,有缆绳连接的桥节间相对纵荡最大幅值是无缆绳连接时的0.54倍;当浪向为90°时,浮式栈桥横荡方向与垂荡方向运动幅值范围最大;当浪向为105°时,桥节间相对纵荡运动幅值最大。综上所述,桥节间有缆绳连接可以大幅度减少其相对运动幅值,在布置浮式栈桥时,建议选取浪向角为150°~180°。     

高架栈桥断面气动导数的数值识别

为了缩短高架栈桥的设计周期并降低成本,采用CFD技术计算桥梁的气动导数.应用CFD方法研究了某型高架栈桥断面绕流场,用强迫振动法结合动网格生成技术识别了栈桥断面的气动导数.各折算风速下的高架栈桥气动导数计算值与Theodorsen理论值大小相近,变化趋势相似,在苏通大桥断面的气动导数计算中,本方法也取得了较好的效果.结果表明,使用强迫振动法结合动网格技术识别高架栈桥气动导数是可行的,为该型栈桥设计时考虑风载的影响提供了一种新的方法,可作为风洞试验的一种有力的辅助工具.     

波浪中柔性连接浮式栈桥运动响应分析

为了对浮式栈桥系统在波浪中的运动响应进行数值预报,基于SESAM软件计算分析了不同有义波高、不同谱峰周期下浮式栈桥的运动响应特性,给出了栈桥系泊缆绳及桥间连接缆绳的最大张力,并对其安全性进行了分析,指出了无法满足安全性要求的环境条件。结果表明,当谱峰周期为8s时,桥节纵荡、垂荡和纵摇运动响应幅值,桥节间相对纵荡、相对垂荡最大幅值均随有义波高的增加而增加;当有义波高为1.5m时,各桥节的纵荡及垂荡幅值随周期的增加而增加,纵摇幅值在10~14s周期达到最大;桥节间的相对纵荡及相对垂荡幅值在周期为12s时达到最大。综上所述,在进行浮式栈桥设计时应综合考虑有义波高与谱峰周期对其运动响应的影响,从而确保浮式栈桥的安全性。     

极限海况下6 MW单柱型浮式风力机耦合动力响应

为了实现单柱型浮式风力机在中等深度海域的实际规模应用,以新型6 MW单柱型浮式风力机为研究对象,在极限海况下对风力机的生存能力进行模型试验和数值模拟.模型试验采用缩尺比为1∶65.3的模型在上海交通大学海洋工程国家重点实验室进行,得到风力机的六自由度运动响应、锚泊系统的受力情况以及危险受力点的受力情况.通过数值模拟软件对风力机的时域耦合运动响应进行了仿真计算.对数值模拟和模型试验的数据进行时域和频域分析,结果表明:数值模拟与模型试验结果最大偏差小于12%,吻合良好;风力机运功响应的能量主要集中在低频和波浪频率处;整个浮式风力机系统在极限海况下可可靠生存.通过数据分析对风力机的载荷极限状态进行了预报,为结构强度计算提供必要的理论依据和计算参数.     

风速与波高对单跨高架栈桥位移响应的影响

为考察不同风速、波高时高架栈桥在风浪耦合作用下的位移特性,采用分离涡方法和任意拉格朗日-欧拉方法(ALE arbitrary lagrangian eulerian)求解栈桥系统的流固耦合位移响应.结果表明:风对栈桥所受风浪耦合荷载大小影响较大,高架栈桥的位移随风速增加而增大.波浪主要增加栈桥的往复振荡,同时,波浪对桥...     

深层地下水回灌对高架桩基长期沉降的影响

以上海地区高架道路桩基础为例,采用控制地下水流量的流-固耦合方法分析了季节性变化的地下水开采及回灌作用下的桩基长期沉降特征.数值分析表明,地下水的季节性抽灌使得高架及大地变形发生波动性变化,区域地面沉降略小于高架沉降,但变形趋势一致.采用流-固耦合方法对上海地区典型高架桩基实例进行数值模拟,所得分析结果与实测结果基本吻合,高架桩基在上部荷载和深层回灌耦合作用下出现隆沉变化,其长期沉降受深部土层隆沉位移的影响更大.通过分析回灌参数,得到深层回灌荷载影响高架桩基变形的基本规律,为高架桩基长期沉降的预测分析提供了参考.     

空间多功能加载装置的试验研究及有限元分析

为适应空间复杂节点工作性能的试验研究需求,设计并制作了由自平衡反力加载框架、液压千斤顶和其他辅助构件构成的空间多功能加载装置。该装置可进行平面节点和空间节点试验,能实现空间节点多个杆件(最大允许9根)同时加载,加载制度可采用单调加载或滞回加载,空间同时多向最大加载达10 000 k N。目前,该装置已成功应用于装配式平面钢框架梁柱节点和空间复杂相贯节点足尺试验。为验证该加载装置在空间多向设计荷载下的刚度和强度,采用有限元软件ABAQUS对加载框架进行了模拟分析。分析结果表明:1该加载装置安全、可靠;2空间复杂相贯节点足尺试验过程中,加载框架测点位移数值变化无规律性并非因框架屈服,而是由空间同时多向加载相互耦合所致。     

Mathematical Description and Finite Element Equation of 3D Coupled Thermo-elastic Contact Problem

Through defining slide yield function and floating potential function of thermo-contact surface, the complementary equation of thermo-contact boundary has been reached, the fundamental equations to solve 3D thermo-contact coupled problem have been listed. On this foundation, the finite element equation and definite solution condition of contact heat transfer have been given out. Based on virtual work principle and contact dement technology, the finite element equation of 3D elastic contact system has been deduced under the effect of thermal stress. The pseudo load brought by contact gap have been introduced into this equation in order to reflect the contact state change. During iteration, once contact rigidity matrix is formed, it won＇ t change, which will make calculation reduce greatly.     

钢筋混凝土板式楼梯的非线性有限元分析

采用ABAQUS软件建立了某混凝土板式楼梯的精细化三维有限元模型,并对其进行了竖向载荷和水平载荷作用下的非线性分析.结果表明,通过简化计算设计的混凝土板式楼梯完全满足结构的承载力和变形要求;在竖向载荷和水平载荷共同作用下,休息平台处的梯柱形成了短柱,其受力明显大于楼层处的梯柱,钢筋极易进入屈服状态;设计中应加强楼梯结构的抗震计算和分析.     

某拱坝结构非线性有限元稳定性分析

为分析拱坝坝体与坝肩稳定性,通过建立三维非线性有限元计算模型,计算了基本荷载组合、特殊荷载组合两种工况下拱坝的位移和应力.依据数值计算结果,绘制了位移等及应力等值线,采用有限元分析法分析了坝体应力结果,并从超载安全系数法和点强度储备安全系数法两个角度探讨了坝肩岩体的稳定性,结果表明：1）拱坝的最大位移发生在顺流方向,最大位移值为8.95 mm;2）正常蓄水水位和校核洪水水位时坝体的最大拉、压应力均满足容许应力要求;3）坝肩岩体的安全系数为3.8,满足安全要求.     

“桉叶糖”异型钢管相贯焊节点试验和有限元分析

结合工程实际,对河南广播电视发射塔中"桉叶糖"异型钢管"X"节点缩尺试验进行了研究,讨论了实验的加载装置、测试结果和有限元数值计算结果,分析了这种节点在设计荷载下的受力性能和影响该节点荷载-应力曲线的主要因素.结果表明,这种"桉叶糖"异型钢管相贯节点在设计荷载作用下具备足够的刚度和强度,满足设计需求;有限元计算结果与试验实测结果吻合较好,有限元分析模型可进一步推广至未实测的"X"节点.     

混合配筋预应力混凝土密肋楼盖三维有限元数值模拟

采用有限元软件ANSYS,模拟了均布荷载作用下,周边简支混合配筋预应力混凝土密肋楼盖从开始加载到破坏的全过程,得到了极限荷载,荷载一挠度曲线和裂缝分布情况.分析表明,计算结算与试验结果吻合较好,从而验证了对混合配筋预应力混凝土密肋楼盖进行非线性有限元数值模拟中,应用实体单元SOLID65和等效荷载法的合理性.     

基于混合建模技术的大型高压釜有限元分析

高压釜是压力精炼的核心部件,本文应用耦合壳单元和实体单元的混合建模技术对一压力精炼用高压釜进行强度分析。首先基于高压釜几何特点,对高压釜各部件进行合理的简化,然后应用专业前处理软件Hypermesh和大型有限元软件Abaqus 建立高压釜的三维有限元模型;其次在考虑包括弯矩、扭矩、自重、矿浆压力等各种载荷的基础上,对设计工况下的高压釜进行应力强度分析;最后以强度分析结果为基础,依据JB 4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》对高压釜进行应力评定。评定结果表明该高压釜各部分满足强度需要。     

铁路地下直径线橡胶浮置板道床钢轨变形限值研究

浮置板道床能有效减小铁路振动的影响,因此可将其应用于穿越人口密集区的铁路地下直径线。为了确保行车的安全性和舒适性,有必要对铁路运营下浮置板道床钢轨的合理变形限值进行研究。基于有限元法,建立了车辆-橡胶浮置板道床耦合动力学模型,对SS9列车100 km／h速度下车辆、钢轨、浮置板等部件的动力学特性进行了研究,并从行车安全性和平稳性方面提出了浮置板道床钢轨的变形限值建议值。研究表明：橡胶垫面刚度小于0．02 N／mm3时,轨道结构产生较大垂向位移;100 km／h速度条件下,铁路橡胶浮置板道床钢轨垂向变形限值取4 mm时,能满足行车安全性和平稳性要求。