复合剪力连接件群钢-混结合段力学性能

为研究复合剪力连接件群钢-混结合段的力学性能,以我国首座铁路混合梁斜拉桥为研究背景,通过数值模拟与模型试验相结合的方法研究了钢-混结合段及其复合剪力键群的静力和疲劳性能。结果表明：需注重钢-混结合段的构造细节处理以避免产生局部应力集中现象;剪力钉较PBL剪力键起主要传剪作用,与复合剪力键群形式相比,只采用PBL剪力键传剪会增大承压板传力负荷;底板剪力钉受形式与推出试验结果一致,由于混凝土浇筑质量等原因,顶板剪力钉受力形式与推出试验有一定差异;在疲劳试验后,受力较大的底板剪力钉根部应力水平增大较多,进入弹塑性受力状态,受力较大的PBL剪力键应力水平有所增大,但整体应力水平较低。可见采用复合剪力键形式的钢-混结合段受力合理,其设计可以为其他同类工程提供参考。     

地震作用下沉管隧道节段接头剪力键的力学性能

基于有限元法结合黏弹性人工边界，将地震波输入转化为等效节点力，建立了基于波动理论的三维平面SV波入射方法.半空间算例证明了SV波入射方法及其数值实现的准确性，并在该地震波输入方法的基础上，考虑上覆海水对沉管隧道的静、动水压力，研究了港珠澳大桥沉管隧道节段接头剪力键的力学性能.研究结果表明:水平地震作用下也会产生竖向加速度，但竖向加速度值较小；地震作用下剪力键受力最大的是压应力，拉应力相对较小；剪力键拉应力主要集中在剪力键与沉管主体连接的部位，该处易产生拉伸裂缝，水平剪力键的破坏形式主要是拉伸破坏；接头剪力键的布设方向决定了剪力键根部的剪力分布，绝大部分剪力被布设方向和节段位移方向相一致的剪力键所承担.     

车载作用下大跨径缆索支承桥桥型对铺装层受力的影响研究

以润扬长江公路大桥为工程背景，通过有限元数值模拟技术，分析建立其北汊斜拉桥和南汊悬索桥的三维整桥模型，进行整桥力学分析，提出整体—局部分析方法，进而分析铺装层的受力特点；悬索桥的桥型对铺装层的受力影响较大，作者计算的铺装层拉应力明显大于以往模型；对于斜拉桥跨中位置，考虑整桥后铺装层的受力略大于局部模型，对于承受斜拉索水平分力挤压的主梁部分，其铺装的受力略小于局部模型。     

斜拉桥钢-混锚板式索梁锚固区摩擦效应分析

基于徐明高速公路某斜拉桥建立包含接触非线性的有限元模型,通过对摩擦因数的参数化分析,讨论复杂空间受力与多种剪力键共存的条件下钢-混锚板式索梁锚固区的摩擦效应.研究结果表明:摩擦效应成为区别于PBL键与剪力钉的传力途径;摩擦应力的分布与接触面压应力正相关;相对滑移初始集中在主动变形区域;摩擦效应对PBL键和剪力钉的受力影响从初始滑移区域沿变形传递路径逐渐累积,甚至会改变局部受力和相对滑移的方向;摩擦效应与摩擦因数呈现显著的非线性变化关系;其发挥依赖于一定的钢-混变形能力和相对滑移趋势.     

基于衬砌结构受力的四洞并行公路隧道群施工相互影响分析

为研究多洞并行公路隧道群施工时各洞间相互影响规律,以成都天府机场高速公路龙泉山四洞并行隧道工程为背景进行数值模拟分析,研究后行隧洞开挖对先行隧洞围岩塑性区、初支受力及变形产生的影响.数值模拟结果表明:先行隧道初支受力及变形受后行相邻隧道开挖影响较大,且其影响随着隧道净距的减小和后行隧道断面的增大而增大;先行隧道初支压应力最大增量发生在靠后行隧道一侧的边墙部位,拉应力最大增量发生在拱顶部位.数值模拟以及现场监测均表明采用两侧2车道隧道先同时开挖,接着中间两3车道隧道依次开挖,同时相邻隧道掌子面错开距离控制在30 m的施工工序能够满足施工安全性要求,可为类似工程提供经验参考.     

景洪水电站水力式升船机塔楼结构性态分析

针对水力式升船机的受力特点,拟定了其设计工况和主要荷载的取值,在此基础上采用数值计算方法对景洪水力式升船机的塔楼结构性态进行了研究.结果表明,该塔楼结构形式合理,但由于结构较为单薄,其应力状态较为复杂,许多部位出现较大的拉压应力,需要采取一定的工程措施来改善这些部位的应力状况.     

界面端脆性开裂扩展的数值模拟

用有限元分析了简支梁下表面粘贴异质材料后粘贴材料性能及结合角对界面端附近应力分布的影响,在此基础上,分别应用最大切应力准则和最大周向拉应力准则对界面端开裂扩展进行了数值模拟.计算结果表明,粘贴材料的性能及结合角仅对界面端附近的应力数值有影响,而对其分布规律影响不大;界面端或者由最大切应力引起沿界面开裂扩展,或者由最大周向拉应力引起垂直于界面在梁内开裂扩展.     

新型节段拼接箱梁桥抗剪性能试验研究

针对预应力混凝土箱梁桥施工质量不易保证的问题,提出梁端预制拼接的施工方法,采用精细化加工的箱梁锚固端节段,通过剪力键与混凝土箱梁的现浇节段纵向拼接,从而避免由于施工原因造成的预应力箱梁桥长期性能退化。作为拼接箱梁桥受力的关键构件,梁端承受剪力作用的结合面的受力最为不利,因此本文采用足尺模型试验和有限元计算的方法,对新型节段拼接混凝土箱梁桥抗剪性能进行研究。试验、有限元计算和参数分析结果表明,所建立的有限元模型能较好地模拟节段拼接箱梁桥在试验荷载作用下的抗剪性能;带剪力键的箱梁节段结合面是该类型桥梁受力最薄弱的部位;试验模型在试验荷载的作用下,其主要破坏模式是在箱梁节段之间传递剪力的剪力键发生破坏;桥梁抗剪极限承载力与剪力键尺寸成正比,与腹板剪力键和顶板剪力键的数量成正比,但与底板剪力键的数量关系不大。     

钢拉索拉-弯耦合效应受力性能研究

针对索撑节点处产生局部弯曲的连续索,采用ABAQUS建立了钢拉索拉-弯耦合效应下的精细化有限元模型,同时进行了高钒索拉-弯耦合效应下受力性能的试验研究,得到高钒索拉-弯耦合效应下的破坏模式、破断力、极限应变,并与拉索单纯受拉伸状态下受力性能数值模拟结果进行对比,验证了钢拉索拉-弯耦合效应精细化有限元模型的正确性.分析表明:拉索在索夹端部的弯曲导致局部钢丝挤压接触面积增大,影响整股钢丝传力,造成局部受力增大而率先发生破断;拉-弯耦合效应对拉索的受力不利,极限应变降低,将显著降低拉索的塑性变形能力,使结构发生脆性破坏,应优化索撑节点设计并注意施工过程安全.     

浅埋大跨度双连拱隧道施工数值模拟研究

以苏州凤凰山大跨度双连拱隧道工程为例,采用有限元软件对多工序开挖条件下双连拱隧道围岩应力场、位移场的变化及初期支护的受力情况进行了详细的分析.通过分析得出,中隔墙顶部及拱腰处围岩存在应力集中的现象;中隔墙中间部位应力最大.竖向位移在主洞拱顶和拱底较大.通过现场实测,测得拱顶沉降随开挖工序的变化趋势,将理论分析结果与实测结果进行对比分析,结果表明,数值模拟得出的拱顶沉降与实测结果基本是一致,由此证明,数值模拟结果能真实反应现场隧道围岩的应力应变状态随开挖步骤的变化趋势.     

预应力斜腿刚构桥的板壳应力分析

应用通用有限元计算程序对一预应力混凝土斜腿刚构桥进行了空间三维板壳有限元计算,着重对其在梁与斜腿相交处的复杂应力状态和梁中三个截面的剪力滞效应进行了分析,结果表明,斜腿刚构的节点处主拉应力较大,箱梁中的正负剪力滞现象同时存在,应引起设计人员的重视。     

近距离矿山法隧道施工过程的三维数值模拟

采用FLAC3D有限元程序对某矿山法隧道工程近距离施工过程进行了三维数值模拟,分析了隧道施工对围岩地层的影响,揭示了后建隧道对先建隧道结构应力和位移的影响规律.后建隧道不仅使先建隧道围岩地层继续发生沉降变形,还造成先建隧道的衬砌变形、压应力和拉应力不断增加,影响到其安全性和稳定性.     

雪峰山隧道原岩应力场和开挖二次应力场特征分析

为了解雪峰山隧道原岩应力场和隧道开挖后围岩的二次应力场分布特点,应用有限元软件建立仿真模型,模拟河谷下蚀和隧道开挖过程.为了验证数值模型的可靠性,对比分析相应位置的现场测试应力和数值模拟应力,并以现场应力测试值对应力边界的应力进行反演分析.研究结果表明:应力数值模拟值和现场测试值较接近,说明所建模型可靠;隧道轴线剖面主应力可分为应力平稳带和浅表生改造影响带;在应力平稳带的硬、软相间部位或断层带附近出现应力分异现象;浅表生改造影响带通常为应力降低区,地形明显变化处可造成应力局部增高;隧道周边的最大主应力出现应力集中;随着与隧道周边的距离增加,最大主应力很快降低;隧道周边未出现拉应力,开挖影响范围为地表至1倍洞径之间.     

深基坑复合土钉墙受力性能的计算机模拟分析

为了揭示土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙的受力规律,采用数值模拟方法,建立了整体三维有限元计算模型,模型考虑了基坑的空间作用,克服了二维平面或局部三维有限元模型的不足,模拟了复合土钉墙的施工过程,分析了土钉的轴力,计算结果表明:(1)基坑的"角点效应"对土钉轴力的影响范围约为0.5倍的开挖深度;(2)每排土钉轴力峰值处距开挖面0.2~0.25倍的钉长;(3)中下部土钉受力较大.     

斜拉桥墩塔梁固结区局部受力分析

针对斜拉桥结构及受力特点,进行受力关键位置及结构复杂区域的局部部位受力研究。结合有限元法与三维光弹实验,分析了泉州晋江大桥墩塔梁固结区的塔下横梁的受力状况,揭示其局部应力分布规律,确定了拉、压应力超限的位置及其应力集中位置,为该桥的合理设计提供技术依据。     

TBM辅助油缸推力下的衬砌管片受力分析

文章分析了在辅助油缸推力作用下管片纵向的受力特点,根据受力特点提出相应的三维有限元数值模拟方法,并对均匀施加油缸推力和偏心施加油缸推力进行了分析对比.结果表明,辅助油缸的推力对施工阶段管片的位移、应力有明显的影响,辅助油缸的推力作用是管片在TBM施工状态下最不利的工况,特别是推力所作用的那一环管片,因为该环没有受到来自围岩和豆砾石回填层的紧箍作用,将产生不均匀的压缩变形和环向的张开变形,偏心的辅助油缸推力加剧了对管片的不利影响,不均匀轴向压缩变形和环向张开变形增大,拉应力分布区域增大,螺栓孔部位应力更加集中.     

千枚岩隧道二衬开裂防治措施探讨

分析千枚岩隧道二次衬砌开裂特征及工程地质条件,得出二衬开裂的主要原因是围岩压力过大,导致拱腰、边墙处出现拉应力过大。针对二次衬砌开裂原因,采取加强支护参数的防治措施,并利用数值模拟分析边墙、拱腰处二次衬砌内力变化情况。分析得出,原设计支护条件下边墙、拱腰处二次衬砌内侧拉应力较大且接近混凝土抗拉强度标准值,采取防治措施条件下边墙、拱腰处的二次衬砌内侧拉应力明显降低,证明该防治措施对千枚岩软岩隧道二次衬砌开裂取得了有效的防治效果,为下阶段设计施工提供参考借鉴。     

圆坯一次性横锻时的应力应变场

用MARC/Autoforge有限元软件,对圆坯一次横锻过程进行了三维热-力耦合数值模拟,研究了金属变形的发展、流动规律,其结果与物理模拟研究的结果相吻合.还分析了工件的应力分布以及工具与工件的接触应力分布形态.通过分析发现:在圆坯一次性横锻过程中,尽管工件端部静水压力不大,但存在较大的横向拉应力.     

不平衡水推力下垫层蜗壳座环结构剪力特性分析

机组运行时蜗壳座环在不平衡水推力作用下承受较大的水平剪力,该剪力值过大将会给蜗壳结构的稳定带来安全隐患.考虑钢衬与软垫层、混凝土的摩擦接触,建立了垫层蜗壳的三维有限元模型,详细研究了垫层子午包角、平面包角、变形模量厚度比和围岩约束对座环剪力的影响.结果表明:垫层子午包角向下延伸不利于座环抗剪;垫层平面包角变化改变了钢蜗壳外围结构的刚度分布,对座环剪力具有显著影响;垫层变形模量厚度比的变化不仅改变了座环各向剪力的数值及其承担的沿厂房横向不平衡水推力的比例,还改变了座环剪力的空间分布规律;在其他条件不变的情况下,围岩约束的改变对座环剪力没有明显影响.     

单索面矮塔斜拉桥施工阶段剪力滞效应研究

预应力混凝土单索面矮塔斜拉桥空间效应较为显著,剪力滞效应尤其突出,桥梁结构受力最不利的时候常常出现在施工过程中,在施工阶段对其进行各种荷载作用下剪力滞效应研究和斜拉索的传递角度的确定很有必要。本文以河谷大桥为工程背景,采用数值模拟方法建立起施工阶段的有限元模型,研究其在自重、预应力、挂篮荷载作用下剪力滞效应及斜拉索预压力的扩散角度。得出以下结论：各单独荷载作用下,悬臂端断面剪力滞效应较为严重,靠近悬臂根部断面剪力滞效应不明显;斜拉索水平分力在主梁传递的角度为30.37°。