基于位移与内应力监测的钢桥拱肋受力变形

以公路桥梁施工监控技术指南为依据,通过实时监测拱肋各施工阶段下的位移与内应力,研究钢桥拱肋的受力变形规律.结果表明:在不同工况下,钢桥拱肋L/4,3L/4处的竖向位移变化区间为0.30～13.50 mm,L/2处竖向位移变化区间为0.25～11.40 mm,位移方向为竖向向下;在各工况下钢桥拱肋两端拱脚内应力变化范围为6.79～26.53 MPa,L/4,3L/4处内应力变化范围为1.60～27.93 MPa,L/2处内应力变化范围为0.21～11.49 MPa,内应力变化为压应力;全跨拱肋对称位置的受力变形变化趋势保持一致,且在工况2时,吊杆张拉后拱肋整体产生最大位移变化与内应力变化,因此该施工阶段应作为受力变形重点监控工况.研究得出了钢桥拱肋在各工况下不同位置的受力变形规律,其研究成果可为钢桥拱肋的施工与监控提供科学的理论支撑与技术指导.     

大跨屋盖钢桁架应力变形监测与分析

以某工程实例为背景,对施工过程中屋盖钢桁架的应力和变形进行监测,并采用数值模拟的方法对结构在不同工况下的应力和变形特征进行分析,给出应力与变形的最不利点,为现场监测提供理论支撑。分析结果表明:屋盖钢桁架在不同工况下的最大竖向位移为33.63 mm,满足工程限值1/300的要求;施工过程中的结构最大应力为33.36 MPa,尚处于弹性阶段。对施工过程中结构的应力和变形进行持续性监测,及时发现危险因素,与分析结果进行对比,分析计算值与实测值存在差异的原因。采用现场监测和模拟分析相结合的方法能够较为准确的对结构安全稳定性进行评估,并为后续施工和后期监测方案的调整提供依据。     

地铁盾构近距离后行洞施工对先行洞影响的力学效应

为揭示苏州地铁4号线区间隧道盾构近距离施工双洞之间的影响,采用数值计算和现场监测相结合的手段,获得后行洞施工条件下引起的先行洞附加应力及变形变化规律。研究结果表明:后行洞近距离施工会引起先行洞管片的二次附加应力,且在三维方向均有作用;其中径向附加应力主要呈受压状态,环向附加应力主要呈受拉状态,轴向附加应力由受压状态转化为受拉状态,且附加应力随着后行洞盾构的掘进逐渐增大并趋于稳定状态;由后行洞施工引起的径向附加应力最大约为0.028 MPa,环向附加应力最大约为0.270 MPa,轴向附加应力最大为0.700 MPa;管片及地层变形受土仓压力及注浆压力的影响明显,盾构连续施工过程中先行洞管片整体变形较大,最大变形约为6 mm;地层由隆起逐渐转为沉降,最大隆起量约为1.45 mm,随着盾构的远离,地表沉降逐渐增大,最大达14 mm左右;结合相关施工经验,后行洞施工对先行洞的影响处于可接受范围内,能保障隧道施工和结构受力稳定。     

基于有限元法的轮毂应力及变形分析

为研究轮毂应力大小及变形情况,针对安徽车桥自主研发的AQ5020127244410型轮毂进行建模,对静载和紧急制动两种工况分别添加载荷以及约束条件,分析轮毂受力及变形。结果表明,静止状态下,轮毂承受最大应力为101. 73MPa,产生最大变形0. 023mm。紧急制动状态下,轮毂承受最大应力122. 07MPa,产生最大变形0. 028625mm。紧急制动状态下,轮毂承受应力变形更大,轮毂承受应力小于材料许用应力,满足使用要求。     

富水软弱围岩偏压隧道超前支护施工技术研究

研究了富水软弱围岩偏压隧道超前支护及施工技术.依托国家一带一路重点项目云南临沧临翔至清水河高速公路马家寨隧道工程,通过有限元软件MIDAS GTS NX建立有无超前支护的隧道出口端有限元模型,分析无超前支护和长管棚超前支护工况下隧道围岩稳定性、初期支护应力及围岩塑性区的变化规律.结果表明:随着隧道开挖,拱顶沉降越来越大,无超前支护工况下隧道开挖完成后最大拱顶沉降为9.56mm,长管棚超前支护工况下拱顶沉降降低了44.9%.针对围岩变形而言,在长管棚超前支护条件下围岩最大竖向变形降低了48.0%,最大Y方向变形降低了50.4%.在无超前支护工况下,初期支护最大压应力超过规范允许值13.5MPa,长管棚超前支护工况下最大初期支护压应力为11.47 MPa.长管棚超前支护能够有效控制富水软弱围岩隧道偏压段的围岩变形,改善结构受力状态,确保隧道进洞施工安全.     

大型空泡水洞试验设施结构有限元分析

大型空泡水洞试验设施是目前中国规模最大的水洞系统,为评估其整体结构强度和抗震设计安全性,对空泡水洞结构进行三维有限元数值分析,考虑正常工作工况和地震载荷作用极限工况下的结构刚强度,基于振型分解反应谱法计算了地震惯性加速度载荷,并对结构地震位移响应进行校核。结果表明：空泡水洞的结构变形在正常工作工况主要表现为水洞内壁的膨胀变形,在极限工况下主要表现为由地震载荷引起的水洞顶部水平位移;空泡水洞高应力区域主要位于结构角隅处的筒壁和加强筋。这对中国自主研发大型空泡水洞具有重要的借鉴意义。     

塔式起重机回转平台有限元分析与试验验证

为了评估塔式起重机回转平台强度与刚度,本研究基于有限元板壳理论,建立了平头塔机回转平台上、下支座有限元模型,忽略回转支承滚珠与滚道之间的接触关系,采用实体交叉圆柱替代回转支承滚珠,对回转支承进行近似模拟。进行了回转平台模型试验,验证有限元分析参数设置准确性。结果表明:危险工况下回转平台应力都小于许用应力,整个结构是安全可靠的;围筒与筋板焊缝的应力随筋板安装角增加而增加;回转支承模拟圆柱直径对回转平台应力状态无明显影响;有限元结果与试验测试数据吻合良好,验证了有限元分析的可行性。     

核心筒领先层数对超高层结构竖向变形影响的分析

针对超高层建筑在施工过程中两种不同材料产生的竖向变形累计带给结构附加应力这一问题,对结构进行施工模拟是很有必要的.本文通过有限元分析软件Midas gen将结构划分为22个施工阶段,利用子结构状态叠加法对施工过程进行了精确模拟.结合本结构受力特点,在模拟过程中综合考虑了材料特性、边界条件及施工荷载等因素,分析了核心筒不同领先层数对超高层结构竖向变形、两者竖向变形差及外框架柱内力分布产生的影响.结果表明：混凝土的收缩徐变约占结构总变形的40%.因此,混凝土收缩徐变效应产生的影响不可忽略.通过模拟可知,核心筒领先不同层数会对结构竖向变形和内力产生较大影响,同时得出核心筒领先外框架6层时,两者的竖向变形差最小,其值为23.48 mm.通过施工模拟得出最佳领先层数,有效减小核心筒与外框架之间的竖向变形差,从而减小附加应力,为类似工程提供一定施工技术参考.     

锚固洞室平面装药条件下模型试验

通过室内模型试验,从洞室破坏形态、自由场应力、洞壁应变、拱顶和底板位移、洞室围岩加速度5个方面,对不同锚杆支护形式洞室在平面装药条件下破坏情况和受力变形特点进行了研究。试验结果表明:在平面装药条件下,洞室破坏主要发生在拱顶及拱角附近,全长黏结式锚杆带筋板支护形式能明显减小拱顶拉应变、拱腰压应变和边墙竖向应变。弹力式锚杆带筋板支护形式能明显减小拱顶拉应变和边墙竖向应变,但会增大拱脚环向压应变;两种支护形式对边墙底部应变影响不明显。总体来看,全长黏结式锚杆加固效果较弹力式锚杆好。试验结果对锚固洞室抗爆设计具有重要参考价值。     

ZZC8800/20/38型支架顶梁有限元分析及优化

为优化充填液压支架整体的框架结构,对充填支架整体进行简单的力学分析,采用UG对液压支架顶梁进行实体建模设计,应用Ansys Workbench对顶梁进行有限元分析,得到了危险工况下的应力分布和位移变化.以此为基础,以顶梁体质量为优化目标,顶板厚度、顶梁主筋板厚度和高度设为变量,对顶梁主要尺寸进行优化设计.优化后,顶梁主筋板厚度减少2 mm,顶板厚度减小4 mm,主筋板高度增加8 mm,共减轻质量197.65 kg,为验证顶梁优化结果的正确性,重新对优化后顶梁的三维模型进行了虚拟强度试验,试验结果表明:顶梁在两端荷载工况下满足强度要求.     

混流式水轮机进水管蝶阀活门裂纹分析

为探讨某电站水轮机进水管蝶阀活门筋板开裂的原因,利用ANSYS有限元软件,分别对蝶阀活门的强度及振动特性进行计算和分析。强度分析结果显示40 mm筋板位置的应力水平很低,筋板的开裂并非是应力过高造成的;蝶阀活门、筋板及盖板的模态分析表明,蝶阀活门的40 mm筋板及90 mm盖板出现了卡门涡。结合有限元分析结果,对电站蝶阀活门进行现场结构模态测试,测试结果与计算结果吻合。分析结果表明,该电站蝶阀活门出现的裂纹是由卡门涡引起的。     

轮胎受力测试台架的有限元静力分析

汽车的纵向、侧向和垂向运动均受轮胎的力学特性影响。轮胎力学特性的研究需要通过轮胎受力测试台进行测试。台架是测试台的主要组成部分,台架的强度和刚度性能对测试台的测量精度影响较大。为了确定台架关键部位的结构,利用CATIA三维建模软件建立台架模型,通过ANSYS有限元分析软件对台架结构进行静力学仿真计算。根据仿真结果分析,采用增加筋板的方法对台架结构进行了改进,最终使得台架最大变形量为0.555 mm,最大应力为56.216 MPa,符合台架结构设计要求。     

海洋石油平台吊机筋板裂纹评估分析

海上某平台有4台吊机,其中电动吊机和柴油吊机各2台,连续3年发现4台吊机的将军柱底部筋板焊缝部位存在不同程度的裂纹,同时还发现有筋板数量不足、无应力释放孔等问题.对比平台吊机在建造期间的设计和施工资料,利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行建模分析,证明现有设计存在应力集中、焊缝疲劳裂纹的情况,通过有限...     

钢筋混凝土特种楼梯非线性有限元分析

应用有限元分析软件ANSYS对静力荷载作用下的П型悬挑楼梯进行了结构非线性分析。在竖向荷载作用下，当平台板的荷载值增大到0．0072N／mm^2时，结构的变形发生在平台板端部，最大变形值为3．0651mm；楼梯跑之间的相互作用使得楼梯在XOY平面X方向有较大的变形，结构的塑性区分布集中表现在结构裂缝出现的位置。     

岩溶区铁路列车荷载对新建下穿隧道动力响应规律

在岩溶地区,列车振动荷载已成为引起铁路周边地表岩溶塌陷的重要影响因素。为研究新建地铁隧道在岩溶地层中开挖时,列车荷载对隧道、地表及地层的动位移和动应力响应,以贵阳地铁3号线下穿川黔铁路为背景,通过有限元软件建模计算了在最不利围岩和列车动载条件下,隧道拱顶无溶洞、有溶洞和溶洞注浆3种工况的动力响应规律进行对比分析。结果表明：在列车动荷载作用下,溶洞存在及对其注浆加固对地表位移动力响应的影响范围大致为3.3倍洞径以内,有溶洞时地表最大瞬时沉降发生在路基中线与隧道中线交叉处,为2.74 mm,而对其注浆加固后此处的沉降为2.16 mm,减小了21.2%;对溶洞进行注浆加固后隧道支护结构产生了相对更大动力响应,最大瞬时位移和主应力均发生在隧道拱顶,分别为-1.41 mm和-0.36 MPa;地层竖向应力从地表到隧道拱顶衰减最明显的是有溶洞的情况,从-0.076 6 MPa衰减到-0.008 4 MPa,衰减率为89.03%。可见,对铁路与隧道之间的地层溶洞注浆加固后,在保证新建隧道安全的情况下,明显改善降低了列车动载引起的地表瞬时沉降。     

高寒地区深厚覆雪钢波纹板棚洞减载优化设计

为解决隧道入口覆雪钢波纹板棚洞在深厚积雪荷载作用下变形过大的问题,本文以新疆某隧道为工程依托,提出了制造两侧冰柱、制造上侧冰拱、冰柱冰拱耦合、冰柱冰拱EPS板耦合四种减载优化设计方案,并使用有限元软件ABAQUS分析四种方案的受力变形情况及可行性。结果表明：四种减载优化设计方案均极大地降低了钢棚洞的应力和变形,结构应力和变形满足设计规范允许值;马斯顿的“等沉面”土压力理论可以应用于堆积雪体中,增大内外雪柱沉降差,降低结构所受竖直压力;柔性填料EPS板在高覆雪工况中有一定的减载效果,但并没有在高填方土体中效果显著,在高覆雪工况中减载优先推荐加密钢波纹板棚洞周围雪体来达到减载的效果。     

无粘结预应力板-柱结构抗连续倒塌模式研究

目的研究无粘结预应力混凝土板-柱结构的抗连续倒塌模式,为钢筋混凝土板柱结构防连续倒塌设计提供参考.方法采用有限元软件ABAQUS对一栋8层的无粘结预应力板-柱结构进行连续倒塌分析,探讨在柱失效工况和板-柱节点失效工况下板、柱以及板-柱节点的应力状况.结果两种失效工况下都以普通钢筋和预应力筋被拉断,板受拉薄膜力失效而宣告破坏;不同失效工况的板面破坏呈现模式存在差异,柱失效体现为屈服线破坏,节点失效体现为冲切裂缝破坏.结论在节点失效工况的初期,从增长速度上来说,无粘结预应力板柱结构普通钢筋和预应力筋应力增长速度较快,在连续倒塌前增长速度较慢;而柱失效工况则与之相反,在柱失效后的初始阶段,失效柱所在跨内其他节点处普通钢筋和预应力筋的应力增长速度较慢,随着连续倒塌极限状态的临近,增长速度逐渐加快.     

近塔桥面火灾对三塔悬索桥结构性能影响研究

以某三塔悬索桥中间钢塔为例,研究了火灾对钢桥塔和桥梁结构性能的影响.首先,通过火灾场景数值模拟,得出桥面近塔区域不同类型火灾场景下的火焰温度分布规律,以及钢结构桥塔的温度分布特性.其次,通过非线性分析获得了三塔悬索桥在不同的近塔火灾场景下结构静力性能的变化.结果表明,在大型车辆火灾作用下,钢中塔有超过80m~2的区域温度超过800℃,最高温度达到1 000℃以上,中塔性能受到显著影响.钢中塔的应力、变形发生较为明显的变化:钢塔产生4.6mm的竖向残余变形和53.8mm的侧向残余变形,火灾区域应力折减达70 MPa,而主缆、主梁的应力和变形变化较小.     

风机分层基础有限元分析与加固方法

在风机扩展基础分层事故现场结构检测的基础上,采用ABAQUS有限元软件计算分析了分层基础在极端荷载工况下的受力和变形状态.结果表明:上层混凝土在基础环底法兰下方拱起形成空腔;空腔区内竖向钢筋产生拉应力,且有应力集中现象;分层面插筋在水平剪力的作用下产生弯折变形,变形程度和水平方向应力值由内圈向外圈递减;上下层混凝土之间发生了相对滑移.依据有限元计算结果,提出了新的加固补强措施,为今后类似工程事故的加固提供参考.     

预应力加筋中砂路堤模型静力试验研究

采用模型试验研究预应力加筋路堤的静力力学性能.路堤模型尺寸为1 500 mm×780 mm×1 750 mm,模型路堤填料为中砂,加筋材料为碳纤维增强塑料(CFRP).设计了2种试验工况,分别研究在竖向荷载作用下中砂路堤模型的竖向位移、侧向位移及侧向应力分布,并比较加筋土路堤与预应力加筋土路堤的力学性能.试验表明,这种预应力加筋土结构可以提高加筋土结构的承载力,并可以明显减少加筋土结构的竖向、侧向变形.