基于温度补偿的索张力补张拉修正算法

针对大型复杂预应力空间钢结构施工过程中实测索力与目标索力存在较大差值的问题,在已有研究的基础上,基于温度补偿法并结合找形分析算法,提出了补张拉索力修正的计算策略以及数值计算流程.基于ANSYS软件平台,采用初始应变输入与施加温度荷载输入相结合的方法,编制了补张拉索力修正计算模块,用于施工过程中主动索补张拉的修正计算.该修正计算方法可考虑几何非线性、弹性预应力损失以及群索在张拉过程中的相互影响等因素,能保证补张拉过程符合施工和设计对索力精度的要求,可直接用于指导施工过程补张拉,追踪构件在张拉过程中的力学响应.算例结果表明,该方法是用于实际工程预应力补张拉计算的一个实用而有效的方法.     

越岭浅埋偏压隧道支护系统承载特性分析

从地理、地形及地质等方面,剖析了西南山区浅埋偏压隧道的建造环境,针对该类隧道介质参数、荷载的多变性及其衬砌结构力学传递机制的复杂性,基于衬砌结构稳定的强度和变形控制原理,研究了应力和位移双重等效的隧道介质参数反分析模型及其优化算法,并理顺了其实施操作程序.然后提炼出偏压隧道承载结构承载特性的表征参数及非均衡性刻画指标.最后以有限元数值方法为手段,研究了某隧道浅埋偏压段支护体系的力学响应,从中总结出浅埋偏压隧道支护结构的承载特征,为类似工程设计和施工控制措施提供指导.     

混凝土桥墩非结构裂纹成因及受力特性分析

桥梁墩身开裂普遍存在,其开裂程度对结构承载力及耐久性的影响对保证桥梁的使用寿命和运营的安全非常重要。控制大体积混凝土桥墩早-中期裂纹尤其重要。通过研究桥梁混凝土墩身早-中期非结构性裂缝的成因及其对受力的影响分析,提出了在目前施工技术水平下,桥墩非结构性裂纹主要是由温度变化,混凝土收缩及后期的养护不利引起的,设计对构造约束认识不足导致的设计缺陷也是混凝土开裂的原因之一。对存在典型竖向裂纹的高大桥墩受力特性进行了分析,揭示了裂纹的存在会导致混凝土局部拉应力集中,使得裂纹继续扩展。对桥墩中-早期出现的裂纹,应及时分析原因进行修补,以保证结构的正常及安全使用。     

上承式钢板梁桥水平横向振动研究

作为桥梁横向抗风设计和抗震设计的重要基础,提出了一种计算上承式钢板梁桥水平横向振动固有频率的计算方法.根据贝努利-欧拉梁振动理论,建立了上承式钢板梁桥水平横向振动的振动方程.考虑桥梁连接系的作用,给出了水平横向弯曲刚度的表达式,从而求出了上承式钢板梁桥水平横向振动的固有频率.算例分析表明该方法简便实用,且有良好的近似性.     

常规桥梁搭板内力计算方法在SIAB中的适用性

探讨了常规有缝桥梁搭板内力计算方法在半整体式桥台桥梁(SIAB)中的适用性.首先,介绍常规有缝桥梁搭板的内力计算方法,根据SIAB的构造特点,分析搭板近台端受到结构温变变形和收缩徐变引起的水平力、弯矩和剪力的影响;然后,建立SIAB搭板的有限元法(FEM)模型,并分析这些内力对SIAB搭板内力计算的影响程度.分析结果表明:剪力、弯矩的影响很小,可以忽略不计,但水平力的影响很大,搭板在进行内力计算时需加以考虑.最后,提出了简支梁修正法,并与既有有缝桥梁搭板内力计算方法做了对比.结果表明:有缝桥梁搭板内力计算方法不适用于SIAB搭板内力计算的结论.     

刚性桥面板天然气管道悬索跨越结构力学性能

建立刚性桥面板天然气管道悬索跨越工程原型的有限元计算模型,并对有限元计算模型进行静力、模态和清管反应的有限元分析.结果表明:在成桥状态下,与设计资料对比,悬索跨越结构的整体位移曲线满足设计精度要求;天然气管道悬索跨越结构的前3阶模态均为平面内桥身的振动,直到第4阶才出现主缆的振动,在第6阶出现桥面板的平面外振动;清管球通过跨越结构时间为110,120 s的跨中竖向位移-清管球位置曲线发展完整,两个波峰和一个波谷并且整个的曲线形状同静力分析的形状大致相同;随着清管球经过全桥的时间不断减小,曲线发展得越来越不完整,第一个波谷出现的位置也不断地向坐标轴的右边推移,第二个波峰没有出现,其中通过时间为30,40 s的曲线甚至没有出现第一个波谷.     

对接接头对现代木结构桥梁SLT桥面板性能的影响

 针对现代木结构桥梁应力叠合木(SLT)桥面板性能受其对接接头的影响问题,探讨了Ritter、Crews 的设计方法以及加拿大、美国、欧洲的有关规范,并通过工程实例进行了计算分析。结果表明,对接接头会降低SLT 桥面板的强度及刚度,为了保证结构安全,需要合理设计对接接头的频率与间距,而各种设计方法及规范中,Ritter 设计方法相对安全,目前SLT 桥面板的应用在中国尚处于初期研究阶段,适合采用安全系数较高的Ritter 设计方法;在恒载和活载作用下,SLT 桥面板的挠度安全储备较应力安全储备大,采用Ritter 设计方法时弯曲应力计算值为设计值的69.2%,而挠度计算值为容许值的90.7%,因此在SLT 桥面板的应用设计中要着重考虑满足刚度要求。     

含弹性索的绳牵引并联机构的动力学和末端轨迹控制

为了能为实际应用提供更多的机构构型选择及更有效地研究机构动力学和轨迹控制问题,以2索(一索为弹性索;另一索为普通无质量无弹性刚性索)牵引末端执行器实现2个方向平动运动的2T机构为例,研究其动力学和末端轨迹控制问题.首先,在末端执行器运动方程的基础上,推导机构系统的逆动力学公式,给出机构动力学系统的状态空间表示及体现其具有微分平坦性的非正式表达;接着,利用非线性控制理论的线性化过程严格证明该微分平坦性,并获得微分平坦输出量和微分同胚于机构动力学系统的拥有Brunovsky正则形式的线性化和解耦化的等价系统;最后,通过针对该等价系统设计外环线性状态反馈控制器,实现末端执行器的渐近稳定轨迹跟踪,并进行实例控制仿真研究.结果表明:控制仿真可实现末端轨迹渐近稳定跟踪,稳定之后的跟踪误差值为0;但在稳定之前存在轨迹跟踪误差和振荡时间,这可通过优化反馈控制增益或修正反馈控制器来改善.     

民机驾驶舱人机交互脑力负荷预测模型

针对民机驾驶舱人机交互中飞行员脑力负荷问题,设计不同难度的人机交互飞行实验任务,分析飞行作业过程中飞行员脑力负荷在评估指标上的变化.在此基础上,提出一种新的改进的多元线形回归方法,探索人机交互中飞行人员脑力负荷变化预测模型的构建方法.结果显示:飞行作业过程中脑力负荷在反应时间、正确率、NASA-TLX、SDNN 4个评估指标上变化显著;在RRI Count、Max RRI、Minimum RRI、Mean RRI、Max/Min 5个评估指标上变化不显著.改进的多元线形回归模型可对不同飞行难度下个体脑力负荷水平进行预测和等级划分,平均预测准确率为87.5％.提出的预测模型与实测数据吻合性较好,能够较准确地反映民机驾驶舱人机交互中飞行员脑力负荷变化特性,可为未来民机驾驶舱人机交互中工效学评价与优化设计提供依据.     

多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚索组合结构加固技术现场试验研究

对多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚索组合结构新型边坡加固技术的结构形式、适用范围、加固作用机理、现场试验进行分析,对比分析预应力锚索、多次分段控制注浆预应力钢锚管及多次分段控制注浆预应力钢锚管锚索承载力,研究结果表明：1)该结构特别适用岩土体破碎、松散、易塌孔地层于边坡,通过钢锚管劈裂注浆,提高边坡岩土体的强度指标,充填了和挤密破碎地层间的空洞和孔隙,有效提高锚固段锚固力;2)通过预应力锚索和预应力钢锚管极限承载力对比分析表明预应力钢锚管没能够充分发挥该地层的锚固力。预应力钢锚管施加的预应力只能传到浅表层,且破坏模式为钢管被拉断或者钢管接头处断裂;3)三组不同根数的钢绞线预应力钢锚管锚索极限承载力结果与普通的预应力锚索相比来看,单束钢绞线预应力锚索承载力由200kN增加到235kN,锚固力提高17.5%;两根钢绞线预应力锚索承载力由295kN增加到378kN,锚固力提高28.14%;三根钢绞线预应力锚索承载力由336kN增加到432.26kN,锚固力提高28.65%。表明预应力钢锚管锚索通过劈裂注浆挤密锚固段岩土体,浆液充填裂隙,形成“树根状”,有效的提高了锚固段锚固力。