考虑机场道面结构损伤的传力杆设计修正方法

为了减少机场道面结构损伤对接缝传荷性能的影响,基于相似理论,分别对传力杆松动和板底脱空2种损伤形式下,道面板受荷性能进行了模型试验研究。同时,采用ABAQUS有限元软件建立了接缝设传力杆的机场水泥混凝土道面结构三维有限元模型,对道面结构损伤模型试验进行了模拟。进一步,针对不同尺寸的传力杆松动、板中脱空和板角脱空,采用有限元方法分析了道面板在7种水平的传力杆长度、直径和间距下的传荷性能,以及2种结构损伤形式下传力杆参数对传荷性能的敏感性。在此基础上,以接缝剪力传递系数、关键传力杆分配系数、板底弯拉应力幅值以及界面应力为控制指标,分别分析了当道面板存在传力杆松动和板底脱空损伤时,相对于未损伤工况,提高传力杆参数尺寸对上述指标增长率的改善程度,进而提出了考虑道面结构损伤的传力杆参数设计范围,并与《民用机场水泥混凝土道面设计规范》(MN/T 5004—2010)(简称规范,下同)进行比较。结果表明:位移传荷系数L_(TEδ)随脱空尺寸的增加先减小后增大,随着松动尺寸的增大逐渐降低,且2种结构损伤模型试验结果与有限元模拟规律一致;传力杆直径对松动损伤最敏感,而传力杆间距对板底脱空的敏感性最大;随着传力杆直径和间距的增加,控制指标增长率均呈现先减小后小幅增加并趋于稳定的趋势,说明当考虑道面结构损伤时,增加传力杆直径和减小其间距只能在一定范围内改善传荷性能。因此,对应不同板厚,考虑松动损伤的传力杆直径建议值为规范值的110%～130%,而考虑板底脱空损伤时传力杆间距建议值为规范最大值的70%～98%。     

设传力杆的刚性道面板接缝力学性能研究

基于Winkler地基模型,建立考虑传力杆与混凝土接触的机场刚性道面三维有限元模型。采用单因素分析法,讨论了五种不同水平的道面板厚度、传力杆直径、间距及地基刚度各因素对接缝处水泥混凝土道面板应力、接缝传荷能力、传力杆与道面板间界面拉应力以及传力杆剪应力的影响。结果表明:同一荷载条件下,混凝土板厚由250 mm增大到450 mm,板底水平弯拉应力降低68.4%,传荷系数降低8.8%,界面拉应力降低52.4%,传力杆剪应力降低28.2%,影响显著,而传力杆间距和直径的影响次之。此外,地基刚度参数对传力杆剪应力的影响很小,可以忽略。同时,基于相似理论,设计接缝设传力杆的道面板室内模型试验,并将实测结果与数值模拟结果进行比较,结果表明两者的位移传荷效率与传力杆内力分布规律基本吻合。     

水泥道面传力杆裹附混凝土应力响应模拟分析

通过数值模拟分析了温度和荷载单独和叠加作用条件下的机场道面传力杆裹附混凝土的应力响应.使用Westergaard的温度梯度理论公式对有限元模型进行了准确性验证.模拟计算结果表明:在温度单独作用下,传力杆对道面板的挠曲有约15%的约束作用;荷载单独作用在板角传力杆滑动端上方时,混凝土内产生的应力最大;荷载作用下的最大应力仅在传力杆滑动端裹附的混凝土中产生.负温度梯度不利于降低受荷板的传力杆裹覆混凝土的应力集中,正温度梯度对其有利.     

用上限元法计算L型截面环件在轧制过程中的轧制力

本文利用上限元法,根据 Ｌ 型截面环件在轧制成形过程中的塑性变形区的特点,将变形区划分成三个单元块,建立各单元的动可容速度场,最后计算了轧制力,并将计算值与试验值进行了比较,证明用上限元法做为一个工程计算方法在环轧分析上的合理性及可行性。为探讨异型截面环件轧制变形区中复杂的金属流动规律提供了有益的帮助。     

全装配式钢桁-混凝土组合梁剪力件焊缝疲劳分析

为了研究全装配式钢桁-混凝土组合梁桥剪力连接件焊缝疲劳问题,基于全装配式钢桁-混凝土组合梁传力机制,提出了全装配式钢桁-混凝土组合梁非连续传力模型理论,利用该理论计算得到了组合梁界面滑移值和剪力值,并进一步得出组合梁在荷载上限的焊缝剪应力幅值,以此来评价焊缝的疲劳性能.通过设计一实桥缩尺负弯矩区段模型进行疲劳试验,观察全装配式钢桁-混凝土组合试验梁剪力件焊缝在全熔透无损伤情况下的疲劳情况并和非传力模型计算结果进行对比分析.结果表明:随着疲劳加载次数的增加,试验模型桥面板和钢桁的应变值变化在7%以内,未发生应变突变,表明结构整体性良好,未发生焊缝疲劳失效;通过非传力模型计算出组合梁最大剪应力幅值为32.90 MPa,小于组合梁剪力连接件的容许抗力值69.56 MPa,焊缝剪应力幅值远远低于抗力值,不会产生焊缝疲劳问题,这与试验所得结果一致,为之后研究全装配式钢桁-混凝土组合梁的疲劳问题提供了参考.     

分块预制改整体现浇空心板病害成因分析及其承载能力评定

将原设计为分块预制安装空心板改为整体现浇施工,板的受力状态由单向板转变为双向板。改变了施工方式却仍按原设计配置横向钢筋的空心板,往往容易出现超过规范限制的纵向裂缝,导致裂缝间的板块出现"单板受力"现象。对一座实际桥梁原设计为分块预制而施工时改为整体现浇的空心板病害原因进行理论分析;并应用MIDAS-Civil软件的梁单元和板单元,及ANSYS软件的Solid45单元分别建立了平面杆系模型、板单元模型及三维实体单元模型进行有限元分析;对内力及承载力计算方法进行研究,得出建立板单元模型计算内力既简便又可靠,及可采纳"荷载有效分布宽度"概念及初等梁理论公式计算承载力的结论;最后列出了3座空心板纵、横向弯矩的比例(约11.5%～16.1%)供工程人员参考。     

假缝设置间距对道床板裂缝性能的影响

为实现假缝设置对道床板裂缝发育的有序引导及其裂缝性能的控制,针对假缝设置间距对相邻假缝间轨道力学状态和假缝处裂缝性能的影响展开研究。基于理论推导建立假缝设置间距与假缝处裂缝宽度和钢筋应力的数学关系,结合现场试验验证,提出假缝设置间距计算方法,并分析其适用环境及应用建议。研究结果表明:假缝处裂缝宽度和钢筋应力均随着假缝设置间距减小而降低,在温降不大于25°C的一般温度环境地区,1.0～6.0 m范围内的假缝设置间距降低50%,对应的裂缝宽度和钢筋应力将分别降低约50%和28%;改变假缝设置间距可以灵活控制裂缝宽度,但对于降低钢筋应力的能力却存在上限;线路所处地区的温降越大,满足其裂缝宽度控制要求的假缝设置间距上限越小,对应的钢筋应力下限越高;此外,道床板设置假缝时,其上层钢筋的断开对裂缝性能影响较小。     

水泥混凝土路面传力杆布设方式仿真模拟

为优化水泥混凝土路面传力杆布设间距设计,以有限元理论为基础,依据中国水泥混凝土路面设计规范设置模型参数,建立了文克勒地基上考虑不利荷载作用时的单层面板3D有限元模型。基于模型得到2种传力杆布设方式情况下面板的力学响应值,计算出等间距时接缝传荷系数(LTE)对间距的关系式、LTE和板最大位移,并分析轮迹集中布设传力杆的作用效果。研究结果表明:等间距布设传力杆时,在LTE与传力杆间距计算模型下,间距在450~1 800mm之间变化时,LTE变化小;轮迹集中布设传力杆将LTE平均提高3.015%,且传力杆根数越少提高值越大;LTE相等时,轮迹集中可将每条接缝处传力杆根数平均减小1根,与均布相比,即使减少1根传力杆时仍对板位移产生有利影响,且具有良好的经济效益。     

考虑滑移的钢-混凝土组合梁有限单元法

利用考虑滑移的钢混凝土组合梁单元,建立了考虑滑移的钢混凝土组合梁有限单元法.在粘结剪力和滑移微分控制方程的基础上,建立了关于组合梁单元杆端未知力的力法方程.在力法方程的基础上,给出了组合梁单元的刚度矩阵、杆端位移向量及杆端荷载向量并建立了刚度方程.为验证有限单元法的正确性,对试验梁进行了跨中挠度、沿梁高应变分布及梁端滑移的计算分析.计算结果表明,所建立的考虑滑移的钢混凝土组合梁有限单元法与试验值吻合较好,计算结果可靠.     

阶梯支距法在高速铁路缓和曲线方向整正中的应用

高速铁路线路曲线(缓和曲线)圆顺度(方向)的检查一般采用普通的弦线测量正矢的方法和使用专用测量小车的方法.但由于高速铁路线路曲线半径大,缓和曲线长,缓和曲线的正矢值太小,在实际测量中,弦线法几乎不能使用.专用小车测量三维坐标的方法,需要的设备多,仪器架设繁杂,检测时间漫长,效率低.提出了一种在高铁线路两股钢轨间的无砟道床板上布设基线,用测量缓和曲线各点支距值,对缓和曲线进行方向控制的方法.计算表明,使用阶梯支距法完全可以满足在道心道床板上进行基线布设和支距点画标的要求.在道心道床板上对缓和曲线支距值进行测量时,快速、准确、方便,节约人力.试验表明阶梯支距法在高速铁路缓和曲线方向的控制上具有良好的使用效果.     

徐变效应的位移分析法

位移法分析超静定结构徐变效应的关键是求单元的徐变固端力.本文根据徐变分析的力法和虚功原理,推导出杆系结构一次加载的单元徐变固端力计算公式,发现单元的徐变固端力是杆件的徐变系数和弹性杆端力的函数。根据推导出的公式,用FORTRAN语言编制了结构徐变分析的位移法计算机程序,并对一个框架算例进行了徐变分析.结果表明,结构各部分的浇筑时间差和持荷时间对结构的受力和变形影响很大,在实际工程设计中不能忽略徐变对结构的影响.     

接缝设传力杆水泥混凝土面层结构力学分析

建立接缝无传力杆及设传力杆时水泥混凝土面层结构的三维有限元模型,运用数值分析方法,分析接缝处水泥混凝土面层的荷载应力、弯沉值和弯沉差,研究了地基模量、传力杆直径对荷载应力及弯沉差的影响规律,并对条件相同的计算结果进行了对比分析.结果表明:计算点的主应力、剪应力、弯沉值和弯沉差随着传力杆直径的增加而呈现减小趋势;当传力杆直径大于35mm时,传力杆直径的增加对降低水泥混凝土面层内计算点的应力值效果已不明显;接缝设传力杆时水泥混凝土面层计算点荷载应力和弯沉差明显小于无传力杆时相应的计算结果;当地基模量不大于800MPa时,建议基于剪应力去估计接缝传荷效率;当地基模量大于800MPa时,建议基于弯沉值或主应力去估计接缝传荷效率.     

某简支钢箱梁病害计算分析

某园区主干道桥梁一跨20m跨越现状景观河道,设计右偏角55度,分幅整体钢箱梁.通车不到4年时间内,桥面沥青混凝土更换三次,桥梁检测评定为D级.受建设单位委托,我院调阅该桥竣工图,进行计算分析,计算方法选取平面杆系法和板壳单元法.根据计算结果,本桥按照平面杆系计算,刚度、强度等各项指标均满足规范要求;按照板壳单元法计算,顶板加劲肋应力普遍超标、横隔板应力超标.计算结果显示应力超标部分与实际检测病害位置一致.通过本实际工程案例分析,希望引起桥梁设计者对钢箱梁构造足够的重视,避免出现类似问题.     

高强钢平端板连接滞回性能模拟方法

为了满足高强钢平端板连接的滞回性能精细化分析和简化分析需求,分别基于实体单元和零长度单元进行了模拟方法研究.基于实体单元进行了隐式分析和显式分析模拟.在隐式分析滞回模拟中存在无法收敛问题;在显式分析模型中改进加载步设置规则,采用每个幅值设置单独加载步的方法,解决了同一加载步有多个加载幅值时的误差过大问题.针对零长度单元,提出了修正四折线模型以考虑对于高强钢平端板连接转动能力预测不可忽略的螺栓弯曲变形和梁翼缘转动两个因素;通过卸载刚度损伤指标取值体现高强钢连接和普通钢连接损伤退化规律的差异性并建立了基于Pinching4模型的简化分析模型.同时,平端板连接的数值模拟表明简化分析模型能较好地模拟滞回曲线中的滑移效应和捏拢效应.     

非线性弹性地基上具有传力杆的中厚矩形板的非线性静力分析

以非线性弹性地基上中厚矩形板为研究对象,探讨了非线性弹性地基上具有传力杆的四边自由中厚矩形板的非线性静力特性．根据Reissner中厚板理论,建立了非线性弹性地基上具有传力杆的四边自由中厚矩形板的非线性静力控制方程,构造了一组满足全部边界条件的试探函数,并运用伽辽金法求解该组非性方程．根据数值计算的结果,讨论了中厚矩形板结构参数、地基参数及传力杆参数对非线性弹性地基上具有传力杆的中厚矩形板的非线性静力特性的影响．     

四辊轧机热轧带钢板形的急停测量实验研究

结合国内某厂6机架热连轧精轧机组实际条件,选取典型产品制定了带钢轧制过程中板形急停后的测量实验方案.根据此方案进行了测量实验,得到带钢机架间板凸度实测值.结合轧制过程中各道次轧制力、弯辊力及辊形曲线等实际数据,采用基于影响函数法的四辊轧机辊系弹性变形软件针对该典型产品的板形控制过程进行计算,分析了轧辊平均凸度计算值与设定值之间存在偏差的原因.将带钢机架间横向厚度分布的计算值与实测值进行比较,二者吻合较好.     

不同承载结构形式承载能力的比较

计算了载荷作用下杆、梁以及拱中的应力;用弹性力学方法计算了梁和板的弯矩和变形;利用ANSYS软件计算了壳和板的应力和变形.计算结果的比较和得出的结论对工程实际具有一定的指导意义.     

刚性路面接缝传力杆挠度解析计算

采用能量变分原理推导了双参数地基梁平衡微分方程以及相应的边界条件,进而求得基于双参数地基梁理论的传力杆挠度解析通解.通过算例与传统单参数地基梁理论计算结果进行了比较,表明与单参数地基相比,双参数地基更能真实模拟刚性路面中混凝土对接缝传力杆的支承和约束,单参数地基是双参数地基的特例,传力杆受力分析时,剪切力和弯矩对传力杆挠度的影响同等重要,传力杆受力分析中,杆端弯矩和剪切力应同时考虑,传力杆宜采用弯剪梁模型.     

无砟轨道18号无缝道岔尖轨跟端结构选型

针对道岔尖轨跟端结构型式选型的问题,建立无砟轨道18号无缝道岔纵横向空间耦合有限元计算模型,计算不同尖轨跟端结构型式下的道岔尖轨横向变形、主要力学特性和道岔的可铺设轨温范围.研究表明:最大轨温差在80℃以下的地区,尖轨跟端可不设传力结构;最大轨温差在80~90℃之间的地区,尖轨跟端可设置2组不等间隙限位器,限位值依次为10.0 mm和9.5 mm;最大轨温差在90~100℃之间的地区,尖轨跟端可设置2组不等间隙限位器,限位值依次为9.0 mm和8.5 mm.     

竖向荷载下分布式连接全装配RC楼盖横板向受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)横板向受力性能,进行了6个足尺DCPCD试件和2个现浇试件在竖向均布荷载下的静载试验,分析了试件的破坏模式、挠曲变形和应变发展规律.结果表明,DCPCD板缝连接件传力性能良好,试件弯曲刚度小于现浇试件,没有明显的塑性工作阶段,且较早进入弹塑性.DCPCD横板向挠曲变形以板缝变形和预制板转动为主,横板向变形曲线由多段直线在板缝位置处连接而成.DCPCD的板缝构造对楼盖横板向传力效果和弯曲刚度有较大影响,建议采用宽板预制方案和奇数板楼盖布置方法.然后,基于共轭法理论,提出了DCPCD弹性阶段横板向弯曲刚度计算方法,理论计算值与试验结果吻合良好,说明该方法可为四边支承条件下DCPCD的竖向承载力与变形计算提供依据.