上承式铁路拱桥动力分析与验证

沪昆客专北盘江大桥为上承式混凝土铁路拱桥。大桥建成后,相关单位利用动态检测方法获取了CRH380动车以不同速度通过大桥时的多项动力响应,并分析评价了桥梁的动力性能。为探究动力仿真分析方法的模拟效果,本文以该桥为背景,采用MSC系列软件建立列车-轨道-桥梁动力学仿真模型,采用德国低干扰谱作为动车组的轨道不平顺激励,模拟列车过桥的全过程,获得桥梁结构的动力响应规律,并将仿真分析结果与实测结果进行对比验证。分析结果表明：大桥一阶横弯与竖弯频率计算值分别为0.301Hz和0.588Hz,与实测的横弯频率0.29Hz、竖弯频率0.57Hz接近;采用德国低干扰谱,其波长和幅值能较好地模拟动车组通过大桥的动力响应,数值仿真计算和实车动态测试的结果接近。     

混凝土曲线箱梁桥特征频率的参数分析

利用梁格模型建立曲线箱梁桥的动力计算模型,分析了跨径比、跨宽比、曲率半径及端横梁宽度等参数对其动力特性的影响,得到各参数对结构特征频率的影响规律.在等截面直梁竖弯频率理论计算公式基础上,通过回归分析,建立了等截面曲线箱梁桥一阶竖弯频率的近似计算公式.     

基于三台阵振动台的多塔自锚式悬索桥抗震性能试验研究

福州螺洲大桥是多塔自锚式悬索桥,其结构造型新颖,静动力性能复杂. 为了研究这种新型结构的动力性能,基于三台阵振动台系统,开展多塔自锚式悬索桥模拟地震振动台试验,并与数值分析结果进行相互校验. 在详细介绍试验目的、设计原则、测点布置及试验工况的基础上,对结构动力特性及模拟地震振动台试验结果进行分析. 结果表明： 该桥型基本振型为中塔纵弯与主梁反对称竖弯耦合振动;地震作用下中塔的地震响应较为不利,其响应值大于边塔. 因此,在动力响应分析及后期运营监测时应重点监控中塔的动力响应. 同时,有限元模型的数值分析结果与试验结果吻合较好,验证了数值分析模型的准确性,为后续数值分析提供了基准有限元模型.     

风缆系统对管线悬索桥动力特性的影响分析

目的研究大跨度管线悬索桥的自振规律、振型特点,分析风缆系统对管线悬索桥动力特性的影响,为管线悬索桥的抗风设计提供借鉴和参考.方法基于通用空间有限元分析软件MIDAS/Civil,建立大跨度管线悬索桥仿真模型,采用控制变量法分析了风缆布置平面与水平面夹角、风缆张拉力、风缆矢跨比、风拉索布置形式、稳定索布置形式等因素对管线悬索桥动力特性的影响.结果风缆与水平面夹角对结构横弯和竖弯振型频率影响较大,布置角度θ在0~30°范围内较为适宜;随着风缆张拉力的提高,结构的横弯和竖弯刚度增大,风缆张拉力设计计算时应具有一定的安全系数,建议取为1.5~2.0;在风缆张拉力一定的情况下,当风缆矢跨比小于1/10时,对结构反对称横弯振型频率影响显著;改变风拉索及稳定索布置间距对于结构动力特性影响较小.结论风缆结构设计参数对管线悬索桥的动力特性影响较大,将风缆系统各项设计参数控制在合理范围内可以显著提高结构的抗风性能.     

预埋件受剪性能数值分析

预埋件的抗剪机理复杂,很难通过试验和理论计算确定预埋件的内力分布和应力大小,通常是在一定的简化与假定基础上,对试验结果统计回归得出预埋件的抗剪计算公式来进行计算.为更精确得到抗剪承载力,建立有限元模型对预埋件的受剪性能进行数值计算,锚板、锚筋与混凝土的相互作用通过三维面-面接触来模拟,并考虑了混凝土对锚筋的粘结作用.通过数值分析得到了剪力作用下预埋件的应力分布和锚筋的截面内力,确定了锚筋反弯点的位置和混凝土的承压范围.有限元计算得出的预埋件抗剪承载力与试验实测值很接近,说明所建立的有限元模型是比较合理的,数值分析的结果可以运用到理论分析和实际工程中.     

理论平板及其中央开槽颤振特性的CFD研究

基于任意拉格朗日-欧拉描述法及刚性模型和计算网格同步运动的动网格技术,数值模拟了作竖弯或扭转谐振动的平板绕流场.通过计算一个运动周期内作用在平板上的总功,分析了理论平板的颤振机理.研究表明仅有竖弯自由度或扭转自由度的平板不可能发生单自由度颤振.计算了中央开槽20%平板的颤振导数.通过对一设想的大跨度桥梁进行二自由度颤振分析,显示平板中央开槽能显著提高其颤振稳定性.最后从气动机理上解释了平板开槽能提高颤振稳定性的原因.     

冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体抗弯性能有限元分析

目的 研究冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体抗弯性能,为该类墙体的设计和工程应用提供参考.方法 应用有限元软件ABAQUS建立精细化组合墙体模型,在数值模拟与试验结果吻合的基础上,分析钢材屈服强度、竖肋数量、横肋数量、轻质混凝土强度、螺钉间距等参数对冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体抗弯性能的影响.结果 随着钢材屈服强度、轻质混凝...     

新型冷弯薄壁型钢组合龙骨轴压性能试验研究

为解决轻钢结构承载能力低、敲击空鼓、防火防腐等诸多问题,设计了一种新型中间支撑轻钢灌浆墙体,其龙骨截面形式为多肢组合截面.开展了竖龙骨和立柱龙骨的轴心受压试验,并进行了精细化有限元分析.结果表明,在轴心荷载作用下,竖龙骨和立柱龙骨主要发生整体弯曲屈曲破坏,且伴随有畸变屈曲现象,二者出现的先后顺序不同.立柱轴压承载力达到127kN,可以作为墙体体系中的主要受力构件.ABAQUS有限元软件可以精确地模拟出冷弯薄壁型钢组合截面龙骨的极限承载力和破坏模式,模拟结果与试验结果吻合良好.通过调整长细比及有效截面面积,对现行规范中轴压构件承载力计算方法进行修正,得到了竖龙骨与立柱轴压承载力的合理计算方法.     

连续梁桥冲击系数与频率的对应关系

为明确在计算连续梁桥主梁不同荷载效应(位移、正负弯矩和剪力)的冲击系数时,采用哪一阶频率计算更加合理,以分联长度为r×30 m(跨数r=3,4,5,6)的预应力混凝土连续梁桥为研究对象,运用理论分析与有限元数值模拟相结合的手段,研究了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与前3阶频率的对应关系。首先运用动力学和曲率模态理论得到了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与各阶振型的关系式;接着运用梁格法分别建立r×30 m预应力混凝土连续梁桥的MIDAS Civil有限元数值模型,然后利用傅里叶级数分别对有限元分析中得到的前3阶竖弯振型进行拟合,最后将拟合得到的振型函数代入不同效应的冲击系数与各阶振型的关系式,从而分别得到前3阶竖弯模态对不同效应冲击系数的贡献百分比,并与已有研究成果进行对比,对该理论分析正确性进行了验证。研究结果表明:位移冲击系数、正弯矩冲击系数和剪力冲击系数根据第1阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第1阶模态贡献了跨中最大动位移的84.4%～99.5%、跨中截面最大正动弯矩的77.2%～98.7%、支座截面最大动剪力的84.1%～99.1%;负弯矩冲击系数则根据第2阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第2阶模态贡献了支座截面最大负动弯矩的70.0%～98.2%。     

冷弯薄壁型钢四肢组合受弯构件承载力研究

针对冷弯薄壁型钢四肢组合箱形截面受弯构件,建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,进行了其承载力的数值分析.数值分析所得构件的破坏模式、极限承载力和荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性.采用这一模型就钉距、截面高度、宽度及初始缺陷等对构件极限承载力的影响进行了一系列参数分析.提出了构件实用设计和计算的折减系数法,与现有AISI和中国规范基于有效宽度法的计算结果进行了比较,证明现有规范计算结果偏于保守,本文方法与数值分析结果吻合较好、简便可行.     

Bernoulli-Euler微梁振动特性的尺寸效应

基于修正偶应力理论推导任意截面形状Bernoulli-Euler微梁的变形能、弯曲刚度、外力功、动能等基本变量的偶应力理论表达式,进而通过Hamilton原理建立Bernoulli-Euler微梁的偶应力理论动力微分方程.根据偶应力理论弯曲刚度表达式,研究任意截面形状Bernoulli-Euler微梁弯曲刚度的尺寸效应...     

双层钢桁架吊桥锚箱疲劳分析

研究双层钢桁架吊桥锚箱的疲劳性能.以大连南部滨海大桥——双层双塔地锚式悬索桥的主桥——为工程背景,其典型索梁锚固区的钢锚箱采用普通焊接形式,通过ansys-workbench对锚箱的足尺模型进行疲劳分析,得出锚箱在200万次循环疲劳加载作用下能保持完好的抗疲劳性能,结果表明双层吊桥锚箱符合设计要求,认为此分析方法对双层吊桥锚箱的设计有着一定意义.     

基于灰色系统理论的大连城市建设用地需求预测

建设用地既是城市发展的基础,也是区域实现城市化的基本物质保障,而城市建设用地需求量的预测则是城市土地利用的重要依据.基于灰色系统模型对城市建设用地驱动因子进行关联分析,建立GM(1,1)模型和灰色线性回归模型对大连市各个类型建设用地规模及城市建设用地总规模做出预测.认为大连市建设用地规模的变动受到人口、经济和社会等各个方面因素影响,非农人口数量的增加是影响大连城市建设用地增长的最主要因素.预测结果显示,2012—2020年大连市各个类型的建设用地呈现平稳增长趋势,城市建设用地总规模呈现较大幅度变动,但其增长的范围仍在土地利用规划控制目标范围以内.     

基于有限元的桥梁计算分析与加固方案设计

结合当下常用的加固方法,以大连胜利桥的加固工程为实例,根据该桥的技术状况评定和桥梁的模型计算结果,提出针对该桥梁的加固方案,总结该方案的使用范围,为此类桥梁加固提供借鉴.     

动态需求背景下的出租车运力规模优化方法

基于出租车需求与运力规模之间的动态制衡关系,建立确定出租车运力规模的双层规划模型. 上层模型以高峰时段乘客等车时间最短和平峰时段出租车空载率最低为目标,建立双目标规划模型;下层模型建立需求与运力规模之间的动态变化关系,求出当前运力下的出租车需求. 采用遗传算法和线性迭代法对模型求解,并以大连市出租车现状为实例进行分析. 研究表明,大连市目前的出租车运力规模偏低,导致高峰期间乘客等车时间偏长,与大连市的情况相符. 另外,在运力规模存在较大不足时,增加运力可以大量吸引出租车需求,当需求与运力规模接近平衡时,需求对运力的增长不再敏感.     

无横梁桥面系梁拱组合桥梁施工控制研究

大连新建北岗桥为无横梁桥面系梁拱组合桥梁,针对其施工过程受力特点,采用平面杆系有限元模型并优化张拉顺序模拟施工过程,从理论上预测出每个施工阶段的内力及变形。     

系杆拱桥中碳纤维吊杆初始张拉力控制

以已制作的舞水大桥钢箱系杆拱桥缩尺模型为实例,对如何确定系杆拱桥中碳纤维CFRP吊杆初始张拉力进行了研究,可为以后CFRP吊杆的张拉控制提供科学依据.建立舞水大桥钢箱系杆拱桥缩尺模型的有限元模型,采用逆向施工法得出每根吊杆的初始张拉力,然后,采用正常施工顺序对缩尺模型的CFRP吊杆进行张拉.对比有限元计算值和实际测量值,两者数值能够很好地吻合.研究表明:用有限元的逆向施工法指导系杆拱桥中CFRP吊杆初始张拉力的确定是确实可行的.     

基于地震波介质载体动态传导规律的桥梁结构分析

地震波介质载体在地震发生时传递着能量,承载着地震信息。桥梁作为道路工程的咽喉,在发生大地震后的救灾中起着极其重要的作用。通过对地震波介质载体动态演化特征及规律的实质性认识和桥梁震害现象分析,探求其特性;从而将地震灾害演绎落实到以介质载体为核心,以震害媒介传递为路径的物质量级演变基础上,构建有限元模型。研究地震波不同介质对桥梁内力的影响,探寻其动态传递规律。     

液压弯辊控制系统的建模及辨识

通过分析液压弯辊控制系统的结构,给出了系统各个环节的传递函数,建立了液压弯辊控制系统的传递函数.针对理论模型中参数难以确定的问题,以某四辊冷轧机为对象设计了系统辨识方案,采用自回归历遍(auto regressive exogenous,ARX)模型辨识出液压弯辊控制系统模型.辨识的输入和输出数据分别为弯辊闭环系统的弯辊油压给定值和弯辊油压实际值,模型参数估计采用最小二乘法.通过残差分析检验了模型的有效性,结果表明:辨识模型的输出响应能很好地反映实际系统的动态输出特性,并具有较高的精度,证明ARX辨识算法对于弯辊系统的辨识是可行的.     

中塔刚度对三塔缆索承重桥动力特性影响研究

为研究三塔缆索承重桥中塔刚度的合理取值,本文以马鞍山长江公路大桥和武汉二七长江大桥为例,探究中塔纵桥向弯曲刚度、横桥向弯曲刚度和扭转刚度与三塔悬索桥和三塔斜拉桥的动力特性的关系。研究表明:三塔缆索承重桥某些振型的频率受中塔刚度变化影响较大,并表现为振型频率随刚度放大而迅速增大,然后增大的趋势逐渐放缓,直到趋于稳定值。例如,三塔悬索桥中塔纵桥向弯曲刚度放大5倍时一阶反对称竖弯频率增大37.2%,而100倍时增大为38.0%。