预制装配式波纹钢综合管廊承载性能现场试验研究

为了检验新型预制装配式波纹钢结构综合管廊的承载性能,采用新型光纤传感技术和全站仪开展了方拱形双舱综合管廊现场试验,对回填过程中极限载荷作用下各板片的应变应力、接缝螺栓应力、结构变形及沉降、渗漏水状态进行了实时监测与分析.试验结果表明:波纹钢结构综合管廊承载力高,当覆土厚度达到设计值3倍时结构仍未被破坏;增加覆土厚度将引起顶板的环向应变及挠度显著增大,而其他板片的相应监测值变化不明显,覆土厚度为10 m时最大应力值和最大挠度值分别为356.78MPa和7.90 mm;环向接缝螺栓的轴向应力普遍大于纵向螺栓,最大轴向拉应力为120.96MPa;综合管廊接头的最大张开量为0.43 mm,未出现漏水现象,仅出现3处小面积湿渍.试验结果均符合当前设计标准或技术规范,可为方拱形双舱波纹钢结构综合管廊的推广、施工及运行维护提供参考.     

钢栈道施工全过程抗风稳定性分析

为研究钢栈道施工全过程的抗风稳定性问题,通过以黄河大桥施工栈道施工全过程为背景,采用有限元模拟方法对此进行了分析研究。结果表明：在横桥方向风荷载作用下,（1）钢管桩打入地基,在钢管桩之间焊接剪力撑后,其位移绝对值最大值为43.7 mm,其最大米塞斯应力为43.6 MPa;（2）钢管桩顶部焊接桩顶梁后,位移绝对值最大值为46.8 mm,其最大米塞斯应力为45.9 MPa;（3）桩顶梁上架设贝雷梁,铺设桥面板后,位移绝对值最大值为0.76 mm,其最大米塞斯应力为19.6 MPa。可见在横桥向风荷载作用下,从位移和应力角度来分析,钢管桩顶部焊接桩顶梁后为最不利情况。     

钢结构遮光棚的结构计算

本文进行了钢结构遮光棚的静力验算。在高速公路隧道群或小间距隧道洞门之间,为了减小光线给行车带来的视线差,保证行车安全,往往需要设置遮光棚。一般隧道洞门之间设置桥梁跨越沟壑。因此,需要在桥梁结构上设置遮光棚。一般将桥梁墩台帽梁伸长作为棚洞结构的基座,采用钢结构棚洞。钢结构棚洞验算中需要考虑各种荷载,比如自重、风荷载、雪荷载、温度荷载等,对其进行最不利荷载组合下的承载能力验算和使用荷载下的应力及挠度验算,并对其它构件连接进行了验算,为同类结构设计及验算提供参考。     

开孔单层网壳结构的力学特性及稳定性（英文）

以网壳结构节点作为主要对象，对电厂干煤棚主体网壳结构构建数值模型，研究开孔网壳结构的屈曲模态，并进行非线性屈曲分析，探究竖向载荷与风荷载作用下的静力学特性.研究发现，网壳开孔处出现应力集中现象，竖向载荷作用下的节点最大应力为0.037 kPa,风荷载作用下的节点最大应力为0.024 kPa;竖向载荷作用下的节点最大位移为0.881 mm,风荷载作用下的节点最大位移为1.692 mm,较整体网壳结构节点平均位移分别增加69.34%和19.57%,均满足规范要求；特征值屈曲分析中，刚性节点网壳结构部分杆件发生形变，对结构安全有一定的影响.对网壳重新优化设计后，部分节点采用铰接节点，其特征值屈曲荷载较纯刚性节点的提高了4.12%,有效提升了网壳结构稳定性.     

复杂荷载作用下空冷系统排汽管道力学性能分析——以火电厂空冷岛为例

目的研究火电厂空冷系统排汽管道应力分布情况,确定用于设计的最不利应力分布模式.方法以火电厂空冷岛为例,采用《钢制压力容器分析设计标准》(JB4732-1995)中计算薄膜应力的方法,考虑将基本载荷、地震荷载及风荷载进行组合,形成各种组合工况,应用ANSYS对某300 MW火电厂空冷岛系统的排汽管道进行大量的仿真分析,并对计算结果进行整理.结果各工况结果中管道应力最大的区域发生在三通,该处一次局部薄膜应力最大值为236 MPa,小于应力限值SⅡ=259 M Pa;除三通外其他区域在各种荷载工况下的最大薄膜应力均较小.其中与-X方向风荷载组合的各计算工况中,管道应力水平比之没有风荷载作用的相对较高,说明风荷载对管道应力影响较大,原因是管道属于高耸结构,且上部结构迎风面积较大.薄膜应力与弯曲应力求和后最大值为280 MPa,该应力为一次应力加二次应力,远小于限值SⅣ=518 M Pa.结论管道应力最大的区域为三通,三通区域的应力水平远高于其他区域,最终得出危险荷载工况作用下管道支座、三通、下部三通、折角以及盖板的应力分布,为300 MW直接空冷排汽管道提供设计依据.     

自锚式悬索桥主缆锚固区空间应力分析

目的对典型的锚固区局部节段进行分析,以解决自锚式悬索桥主缆锚固区结构复杂,平面杆系程序无法把握锚固区复杂受力状态的问题,为桥梁设计和施工提供参考依据.方法运用MIDAS/FEA建立浑河景观桥锚固区局部有限元模型,分析最不利索力设计值下的局部应力状态及不同荷载下的极限承载力.结果锚固区在主缆索力T=50 000 kN作用下,产生的最大位移为4.91 mm;锚垫板的索孔周围的von Mises应力在110 MPa左右.随着荷载的增加,锚固区von Mises应力不断增大.当索力为设计荷载的3.5倍时,锚固区各板件的应力均达到了468 MPa以上,位移最大值为24 mm.结论主缆锚固区各构件的刚度和强度均满足要求,锚固区的极限承载力为设计荷载的3.5倍,结构的安全系数较高.     

三索面地锚式斜拉桥静力计算分析

目的研究三索面地锚式斜拉桥在成桥状态、均布车载及偏载、温度作用等情况下,对主梁应力、变形及拉索索力的影响.方法以沈阳市某三索面地锚式斜拉桥为工程背景,以有限元为基础,通过桥梁专用软件MIDAS/CIVIL建立有限元计算模型,对全桥整体进行静力计算分析.结果恒载状态下三索面地锚式斜拉桥的成桥索力变化比较均匀,距离桥塔由近至远呈现由小至大的分布规律;主梁上缘最大拉应力为17.05 MPa,最大压应力为30.04 MPa;下缘最大拉应力为13.29 MPa,最大压应力为20.71 MPa;主梁竖向最大位移为33.36 mm,塔顶水平位移为28.94 mm.结论三索面地锚式斜拉桥在恒载及活载等其他荷载作用下主梁应力变化平缓,且数值较小,最大应力发生在墩塔梁固结处;在非对称活载作用下地锚侧对称位置斜拉索索力差值很小,主塔横向设计时可不考虑此项差值的影响;温度作用时对三索面地锚式斜拉桥主梁应力及位移的影响较大.     

基于临时加固策略的日光温室极端风雪灾害对策

为研究极端风雪灾害下日光温室结构的加固对策,利用ANSYS有限元分析软件,考虑材料非线性、几何大变形以及结构非线性条件,建立日光温室单榀骨架模型.分别模拟风荷载、雪荷载、风主导风雪荷载、雪主导风雪荷载4种荷载工况下日光温室结构失稳破坏的全过程,得到了其失稳模式与结构荷载位移关系曲线,并根据失稳模式提出相应临时加固办法....     

外壳预制核心现浇装配式T型节点抗爆性研究

目的研究外壳预制核心现浇装配式结构体系在爆炸环境下的变形及力学性能,分析其在爆炸情况下的可靠性.方法建立了相同配筋率的整体现浇和外壳预制核心现浇T型节点有限元模型,进行相同爆炸荷载下的节点结构数值模拟及损害特征程度分析.结果两种不同施工工艺的T型节点钢筋应力和位移变化基本一致;新型T节点预制外壳提升了对核心混凝土的保护作用,与现浇T节点相比其损坏情况较弱;爆炸冲击波对新型T节点虽也造成了局部破坏,但未出现大面积混凝土碎裂.结论外壳预制核心现浇装配式结构具有良好的整体性和抗爆性.     

双塔连体结构风荷载作用下的反应分析

本文运用ANSYS有限元分析软件对不对称双塔连体结构和对称双塔连体结构进行了风荷载和竖向荷载作用下的内力分析。给出了两种连体结构在风荷载和竖向荷载作用下的位移、内力的分布规律;并对比分析了两种连体结构在风荷载和竖向荷载作用下结构的最大位移、最大等效应力的变化规律。为双塔连体结构的设计和应用积累经验。     

千米级斜拉桥结构静力行为试验研究

以苏通大桥斜拉桥为背景,通过实桥荷载试验及理论分析研究了千米级斜拉桥在静力荷载作用下结构的整体力学行为。研究表明：在相当于设计汽车荷载水平的试验荷载下,大桥结构处于线弹性工作状态,其变形增量与荷载增量呈线性关系;结构总体变形、应力、索力的理论与实测结果较接近,中跨跨中最大挠度达1.388m,梁端最大位移达0.107m,塔顶最大位移达0.222m;试验荷载下钢梁应力水平较低,受剪力滞效应、横坡及车轮局部效应等影响,钢梁顶底板应力沿横截面呈纵向应力不均匀分布,尤其顶板U肋出现拉压应力交替现象,这在钢箱梁疲劳损伤评估中值得关注。     

导流隧洞混凝土衬砌结构有限元分析与研究

根据某水电站引水系统实际情况,采用ANSYS三维非线性有限元法,建立其引水系统中南导流隧洞的三维有限元模型,并对其钢筋混凝土衬砌结构进行分析,验证了衬砌方案和支护参数的合理性,提供衬砌配筋计算结果,并论证了现有衬砌和支护方案合理性,补充和完善加固处理措施.结果表明,南导流隧洞各段衬砌在计算工况下,水平位移最大值为0.256 mm,方向指向隧洞内部;垂直向最大位移为8.443 mm,方向向下;最大第一主应力为拉应力,其值为1.150 MPa;衬砌最大第三主应力为压应力,其值为-1.190 MPa,由于衬砌C25混凝土的抗压强度为11.9 MPa,故衬砌结构安全.但在侧墙与顶拱、侧墙与底板交界处应力值较大,应当采取适当措施加大结构的强度.     

基于三维物质点法的SSMSSF建筑结构体系研究

基于新兴的三维物质点法,针对多层钢结构模块建筑实际工程(北京某水电医院办公大楼),提出新型的多层钢结构模块——刚结构复合框架建筑结构体系(Storey Steel Module-Composite Structures Of Steel Frame Construction System,SSMSSF建筑结构体系),并利用Mathematica软件进行了模型构建.根据SSMSSF建筑结构体系节点的受力特点,研究在不同的荷载、工况下,对SSMSSF建筑结构体系进行分析计算,研究其中的应力、位移情况.结果显示:传统钢结构的设计方法可以被完美移植到SSM SSF建筑结构体系设计中,由此而得到的应力、位移结果满足规范要求.     

超大型钢结构厂房7区局部结构温度应力、位移分析

文章基于ANSYS有限元方法对超长超宽钢结构厂房进行温度应力运算,运算中考虑了牛腿加劲肋和柱底加劲肋的影响,对厂房各结构构件进行应力和位移分析,并探讨构件应力和应变对整体结构的影响。本文通过用自行编制的命令程序进行了温度应力分析,计算结果与相关理论结果基本吻合,验证了文中理论与程序的正确性。同时可以明确,大跨度钢结构厂房在温度作用下,在各柱顶端、1/4和3/4屋架方向区段应力和位移最大,为设计和施工提供良好的理论基础。     

新型可调节托臂支吊架的模型实验与数值模拟研究

针对传统装配式支吊架托臂固定无法调节导致空间利用率低的问题,提出了一种新型可调节托臂的支吊架.设计了该新型可调节托臂支吊架的构造,分析了其工作原理及优点,并进行了模型实验和有限元数值模拟研究.研究结果表明,所提出和设计的新型可调节托臂支吊架结构具有良好的承载能力,满足工程最大位移和容许应力的要求,极限荷载作用下的失效模...     

某轻型车载火炮架体在后坐阻力作用下的响应分析

为校核车栽火炮的结构稳定性,该文以某轻型车载火炮的后坐阻力计算结果为结构的动态载荷.用有限单元法分析了架体结构在极限射角状态的模态,再用模态叠加法分析了结构动态响应.结果显示架体动态响应最大应力为620 MPa,最大位移为6.2 mm,能够满足使用的刚强度要求,表明架体结构整体设计是合理的,这些为结构的设计提供了理论依据.     

预应力连接型装配式混凝土桥墩受力性能研究

为了探究地震作用下,不同连接形式对混凝土桥墩抗震性能的影响,设计了预应力连接型装配式混凝土桥墩与整体现浇桥墩两种连接形式的桥墩,分析预制拼装双柱桥墩节点的失效机理。对预应力连接型式装配式混凝土桥墩与现浇桥墩采用拟静力试验方法,观察、记录试件的受力变形、破坏现象,分析两种桥墩的抗震性能。通过对桥墩承载能力、位移变形、耗能等方面的对比可得,预应力连接型式的装配式混凝土试件与整体现浇桥墩的试验现象基本一致,装配式桥墩屈服位移略大,装配式桥墩较整体现浇桥墩最大承载力降低11.6%,极限位移减小11.33 mm,延性系数减小2.1 mm,初始刚度减小1.83 kN/mm。传统的现浇桥墩最大残余位移为53.52 mm,约是装配式桥墩最大残余位移的4.8倍。综合试验结果来看,在同样的设计参数情况下,装配式桥墩基本能够达到现浇桥墩所要求的各项性能,可对工程实际施工起到指导作用。     

盾构近距离下穿桥梁数值分析与监测

目的分析盾构掘进施工对桥桩的影响,评估盾构掘进对桩体位移、桩身轴力、弯矩等的影响程度.方法以石家庄轨道交通1号线下穿周汉河桥段为例,采用三维数值模拟的方法建立双线盾构穿越桥梁桩基础模型,对盾构掘进施工过程中所引起的桩基础的位移和内力进行分析,以数值分析为基础制定合理的监测方案,对盾构掘进穿越桥梁基础进行现场监测.结果盾构施工造成的桥桩应力变大,1号桩最大应力为0.86 MPa,2号桩最大应力为1.96 MPa远小于设计值22.4 MPa;左线盾构掘进完成后,地表的最大沉降为5 mm,右线盾构掘进完成后,地表最大沉降为10.2 mm;桥桩的最大水平位移为2.6 mm,其中2号桥桩的沉降最大,为9.35 mm;下穿周汉河桥桩段路面最大下陷值为6.9 mm,3处桥梁桩顶沉降分别为5.78 mm、5.51mm和5.43 mm,小于施工限值12 mm.结论数值模拟计算结果与现场实测数据的结果符合较好,说明模拟计算时所建立的数值模型与相关物理力学计算参数的确定是合理可靠的.     

临海富水软弱地层综合管廊变形缝间距优化及防水构造

以福州市万新路地下综合管廊工程为依托,研究了地下综合管廊变形缝的间距设置优化以及防水构造设计.运用有限元软件MIDAS-GTS NX建立综合管廊力学模型,计算综合管廊变形缝设置间距分别为30、60 m时结构的应力和变形,分析综合管廊变形缝间距变化对结构受力变形的影响.研究结果表明:变形缝间隔30和60 m时,综合管廊结构最大拉应力分别为2.1和2.68 MPa, 60 m设置一道变形缝最大拉应力超过规范允许值(2.51 MPa).当变形缝设置间距为30 m时,其顶板和底板最大竖向位移分别减小4.687和4.930 mm.优选出变形缝设置间距为30 m时施工中各项监测数据满足规范要求,且在福州市万新路地下综合管廊施工中运用,取得理想效果.     

基于ANSYS的监测装置清洗轮优化设计

介绍了一种新型密闭容器料位监测装置的设计方案。基于ANSYS平台对监测装置的关键零部件清洗轮进行静力学分析,结果显示存在结构冗余。为获得更好的动力学性能,采用拓扑优化和多目标尺寸优化相结合的设计方法,以最大变形量、最大等效应力作为约束条件,对清洗轮进行了以减轻总质量为目标的结构优化设计研究。分析结果表明:与原设计方案相比较,优化圆整后的清洗轮总质量为0.998 kg,相比优化前的1.526 kg,质量减少34.60%;最大等效应力37.215 MPa小于材料的许用压应力110 MPa,说明力学性能满足要求;最大整体变形量为0.023 mm,满足最大整体变形0～0.25 mm的设计需求。