槽型断面梁斜拉桥塔梁墩固结区受力特性研究

为增大桥梁纵向刚度、便于转体施工,沪昆客运专线上某(32+80+112)m槽型截面独塔斜拉桥将槽型梁两边箱插入塔柱中形成塔梁墩固结体系,其构造和受力情况极为复杂.为研究该桥塔梁墩固结区域的应力分布情况,采用大型通用有限元软件ANSYS建立塔梁墩固结区局部模型并验证模型正确性.在此基础上,分析固结区域结构传力路径和应力分布规律,探讨局部设计细节对固结区应力的影响.研究表明:塔梁墩固结区内整体应力水平低于固结区范围以外截面,但在槽型梁过渡至固结区内部的交接角以及固结区内部过人洞折角等处存在应力集中现象.通过改进结构设计细节可有效缓解各处的应力集中现象.     

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。     

独塔斜拉倒虹吸在不同边界条件下的影响分析

为确定独塔斜拉倒虹吸结构合理的边界条件,文中以青海省某独塔双索面斜拉倒虹吸钢管工程实际为例,采用大型结构软件MIDAS CIVIL建立该结构的等效实体有限元模型,并分析成桥状态下4种不同边界条件对该结构的索力、强度和温度敏感性的影响。结果表明:不同边界条件的设定对索力的影响不大,但对倒虹吸钢管的应力影响较为明显,且倒虹吸钢管梁的强度及独塔斜拉倒虹吸整体结构稳定性受温度的影响较为显著。最后基于温度敏感性影响分析结果,得出在塔柱底端固结,镇墩梁固结处和塔梁固结处均设置伸缩节的边界条件最为合理。     

斜拉桥拱形塔空间受力分析

拱形塔在斜拉桥中结构形式特殊且空间受力性能复杂.结合工程实例,采用空间有限元结构分析程序Midas/FEA建立目标桥梁的拱形塔三维有限元模型,对其进行施工阶段和成桥阶段空间受力分析.结果表明:锚固区锚室上缘受到较大的拱圈内力作用,下横梁对应的翼板根部易出现拉应力.对于采用墩塔梁固结形式的拱塔斜拉桥,设计时应考虑下部结构受水平力作用.     

公路组合桥面钢桁梁桥整体式节点计算对比

钢桁梁桥在进行全桥有限元计算时,节点的精确模拟与否直接影响计算结果的准确性.传统空间梁单元模型只能反映结构的整体受力,不能反映局部详细应力分布,然而局部应力分布也是桥梁设计的重要依据.为了对比分析空间梁单元模型与精细组合单元模型节点刚性对全桥整体变形和应力分布的影响,以跨径90 m、桥面宽18m公路简支钢桁梁桥为研究背景,分别采用Midas Civil与ABAQUS有限元软件建立三维梁单元模型与精细组合单元模型.采用不同恒载与车辆荷载工况进行加载,对比分析了梁单元模型与组合单元模型相应杆件的应力分布与相对差值;最后通过实桥原位实验证明了精细组合单元模型计算结果的有效性.研究表明,三维梁单元模型简单易行,可以快速给出钢桁梁桥整体计算结果,而精细组合单元模型能够准确考虑节点刚性对于钢桁梁桥整体变形的影响,并给出关注部位详细应力分布.     

独塔斜拉桥斜塔柱空间应力分析

通过使用有限元分析软件ANSYS对独塔斜拉桥斜塔柱空间应力进行分析,给出了塔梁固结处的主拉、主压应力空间分布图。     

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.     

偏载作用下塔梁固结中央索面斜拉桥倾覆扭转分析

现代城市桥梁建设中,对桥梁美学的追求越来越重要,中央索面斜拉桥凭借其独特的空间造型而被广泛采用。由于塔梁固结、塔墩分离结构体系的中央索面斜拉桥结构空间单索面不能显著提高结构的整体抗扭刚度,所以在设计过程中需着重分析这种体系的抗扭、抗倾覆性能。以实际工程为背景,利用通用软件Midas/civil建立有限元模型,分析塔梁固结、塔墩分离中央索面斜拉桥在最不利偏载效应下的结构受力行为,提取关键截面处的应力和位移数据对结构的主梁抗扭、抗倾覆性能进行比较分析,并且对影响此种结构体系斜拉桥抗扭因素的敏感参数进行了着重分析。     

管壳式换热器外导流筒接管区的应力分析

本文应用有限元数值分析和实验应力分析两种方法对管壳式换热器外导流筒接管区的应力和强度问题进行了研究。选用较高精度８～２０变节点三维等参元对外导流筒开孔接管区应力进行有限元数值分析，得到了较为详尽的接管区应力分布规律；采用电测法得到的外导流筒接管区实验模型的应力分布规律，验证了有限元数值分析的结论，结果基本吻合。     

超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力分析

为了研究超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力影响规律,利用桥梁结构分析软件建立全桥有限元模型,调整索力以确定合理成桥状态,对结构空间受力特点进行分析.结果表明:成桥状态下主梁存在一定的下挠变形,主跨跨中最大变形是边跨的3. 65倍;主梁结构受力合理,截面均处于受压状态,塔梁固结处存在负弯矩,对主梁跨中正弯矩具有卸载效果;成桥状态下主梁应力和变形横向分布不均,超宽混凝土主梁斜拉桥空间效应明显.     

柔性飞艇主气囊不稳定构型阶段力学性能分析

为了揭示柔性飞艇主气囊不稳定构型阶段的力学性能,首先基于迭代薄膜性能法(IMP)编制可分析薄膜褶皱的子程序,通过对比不同单元类型充气管变形结果,找出一种合理的单元类型进行不稳定构型主气囊模拟.在此基础上,以9m柔性飞艇主气囊简化模型为对象,对简化模型在不同约束状态下不稳定构型阶段外形及应力进行分析.研究表明:气压梯度和模型约束是柔性飞艇主气囊在不稳定构型阶段力学性能的重要影响因素,模型从稳定构型到不稳定构型阶段开始的一段时间,形状变化不大,中间阶段模型发生较大的形状改变.不稳定构型阶段在约束部位较稳定构型时更容易发生强度破坏.研究结果对柔性平流层飞艇主气囊结构设计具有参考价值.     

不同侧限及荷载比例工况下泡沫金属冲击性能研究

泡沫金属在实际工程中往往承受复杂多轴加载工况,且受到突发性爆破等极端动荷载的影响,处于多轴动态复杂应力状态。目前,受实验条件限制,泡沫金属难以实现任意比例的真三轴动态实验。本文采用数值模拟方法,采用霍普金森杆和解析刚体,分别施加冲击荷载和侧限荷载,实现了泡沫金属真三轴动态实验,且实验过程中满足应力均匀性条件,同时,探究了不同侧限条件和侧向预压力比例对泡沫金属多轴冲击性能的影响。结果表明:沿着冲击方向施加2 MPa的预压力对应力幅值为200 MPa的梯形应力波双向冲击的泡沫金属冲击性能无明显影响;侧限约束的增强能提高泡沫金属抗冲击承载能力;当冲击变形模式主导胞孔结构变形时,泡沫金属三向预压力比例对其抗冲击能力无明显影响。     

位于异性异厚介质中的单层褶皱理论

讨论了位于异性异厚介质中单层褶皱变形的情况。运用受力分析，建立了力平衡方程；通过刚性边界映象原理、艾里应力函数及平面应力和应变的关系，求得平衡方程中的弹性常数，从而获得了该边界条件下的主波长理论，并运用模拟实验予以验证。这一理论对寻找和勘探符合该边界条件的矿层等具有重要的理论意义和实用价值。     

桩土荷载分担比量化的概率模型

运用随机理论,基于二维模拟实验,对刚性桩复合地基褥垫层材料中应力场的分布规律进行了细观研究。结果表明:桩体刺入时,褥垫层在不断的自组织搭拱中产生了一个应力转移的过程;垫层的刚度、材料各向异性的程度与桩土应力比成正比,来源于搭散粒拱、应力的横向转移,力链伸向桩体。探讨了一个简化的量化荷载分担比的概率模型,为更好地研究刚性桩复合地基的可预测性以及其它多种材料组合系统结构的预报研究提供了参考和借鉴。     

基于土基反演模量一致性的刚性层设置方法

为了合理设置路面结构刚性层深度,提高模量反演结果的合理性,依托足尺环道试验路,利用落锤式弯沉仪(FWD),进行了路面各结构层逐层弯沉盆检测,分析了刚性层设置深度和荷载水平对逐层土基模量反演值的影响,建立了基于逐层土基反演模量一致性的刚性层深度设置模型.实例验证表明:与荷载水平相比,土基模量反演值受刚性层设置深度的影响较大;刚性层设置深度与路面等效厚度二者呈现指数相关性;与既有刚性层深度设置方法相比,该模型显著提高了土基反演模量一致性,逐层土基反演模量变异系数由12.9%以上降低为6.9%.     

高速铁路桩承式结构路基地基沉降计算方法

采用Mindlin-Boussinesq联合求解桩间土的附加应力,再根据e-lgp曲线法(e为孔隙比,p为土体压力)计算地基沉降的方法对高速铁路两种刚性桩桩承式结构地基进行了沉降计算,并与现行计算方法及现场实测数据进行对比分析.分析表明:现有规范计算方法对高速铁路路基荷载作用下刚性桩桩承式结构,及超固结或结构性较强的地基土体沉降计算有局限性;Mindlin-Boussinesq联合求解刚性桩桩承式结构地基中桩间土的附加应力沿深度的分布规律符合实际工程分布情况;Mindlin-Boussinesq联合求解附加应力并根据e-lgp曲线法计算地基沉降的方法的计算沉降值与实测值较为接近,并能考虑刚性桩复合结构地基设置参数情况及地基土应力历史等影响因素.     

基于霍尔传感器刚体转动惯量实验的再研究

设计了一种测量刚体转动惯量的新装置,即把刚体转动仪和霍尔开关结合起来研究刚体的转动惯量,使传统的刚体转动惯量测定实验得以更新,提高了实验测量的精度,同时拓展了实验内容．     

刚体转动实验的数据处理及结果讨论

针对作图法处理数据的结果不唯一性，采用最小二乘法线性回归的计算机程度处理刚体转动实验的测量数据。通过实验结果的讨论，对实验方法及实验条件作了较为细致的分析。     

地下厂房岩壁吊车梁的力学分析及设计

针对刚体极限平衡法的不足,利用非线性有限元方法,分析了岩壁吊车梁与围岩的相互作用,研究了锚杆的受力机理,并利用超载和强度储备法研究了岩壁吊车梁的安全裕度.结果表明,按刚体极限平衡法假设所设计的锚杆偏保守,与实际受力状况有很大差别,接触面不发生破坏时锚杆中的应力不大,即锚杆承受的载荷很小,接触面单元接近全部破坏时锚杆中的应力才会迅速提高.     

用刚体弹簧元法研究全级配混凝土力学性能

提出了采用刚体弹簧元法在细观层次上对全级配混凝土的力学特性及破坏机理进行数值研究的方法.该方法首先根据全级配混凝土骨料级配曲线和Walraven函数,使用蒙特卡罗随机理论建立起考虑细观各相力学特性分布不均匀性的随机骨料结构,并对其进行三角形或任意多边形的网格剖分;然后应用刚体弹簧元模型,对全级配混凝土在单轴及双轴荷载下的变形和力学性能进行了系统性的数值试验,并探讨了不同骨料级配及试件尺寸对混凝土力学性能的影响.与实际试验结果的比较表明运用该方法数值模拟全级配混凝土的力学性能是可行的.