双塔单跨悬索桥空间主缆扭转性能数值分析

针对空间缆索悬索桥体系转换过程中主缆发生扭转,而扭转刚度为多因素影响的变量,数值模拟中难以准确考虑,从而无法精确计算主缆扭转角及确定索夹预偏角的难题,以杭州江东大桥为工程背景,揭示了吊索张拉过程中主缆的扭转机理,从理论上分析了钢丝层间摩擦力对主缆扭转刚度的影响,并将拉-扭耦合效应及钢丝层间摩擦力在数值模拟中加以考虑,有效提高了计算精度,并通过改变抗扭刚度系数、吊杆张拉力、索夹预偏角等参数,确定主缆扭转特性与扭转效应,揭示了其正反扭原理.研究结果表明:体系转换过程中主缆扭转变化历程在数值模拟中需通过非线性迭代实现;随吊杆张力增大,主缆抗扭刚度从最小值逐步增加,改变主缆的抗扭刚度系数对主缆最终扭转角的影响不大;改变某索夹横向预偏角,主缆扭转现象存在"弱相干性原理"和"相邻影响原理";索夹预偏角小于(或大于)吊杆力与铅垂线夹角,主缆将跟随索夹发生正向(或反向)扭转,当吊杆力方向通过主缆形心时,扭转角不再改变.     

土体小应变刚度特性的试验研究

土体的小应变刚度在深基坑或隧道开挖等以变形控制为主的工程中是起决定性作用的参数.利用固结仪、应力路径三轴仪和共振柱联合测定江苏常州地区3个典型土层原状土的小应变刚度特性,得到了土体小应变硬化模型(HSS)的相关参数,包括土体的初始剪切模量、模量退化曲线、土体强度参数、加卸载模量等.分析了土体有效应力对土体小应变刚度特性的影响,并对如何选择合适的小应变模型参数提出了初步建议.     

H型钢梁与矩形钢管柱端板单向螺栓连接节点

进行了6组平齐式、外伸式端板单向螺栓连接节点试验,并在现有研究成果的基础上,分别推导了单向螺栓抗拉刚度、受拉端板抗弯刚度、柱壁抗拉刚度、柱壁抗压刚度和受压外伸式端板抗压刚度的计算式.利用组件法推导了平齐式、外伸式连接节点在弯矩作用下初始转动刚度的理论计算公式.结果表明：给出的节点初始转动刚度的计算式与试验结果吻合较好,精度可满足工程设计的要求.最后,提出了H型钢梁与矩形钢管(RHS)柱端板单向螺栓连接节点的设计建议.     

非对称载荷下驱动轴强度与刚度的匹配与优化

为了解决某重载车辆的驱动轴容易发生早期失效的问题,提出了一种在非对称载荷作用下实现结构强度与刚度合理匹配的分段优化设计方法。通过分析非对称承载驱动轴的刚度对载荷分布的影响,建立了以结构强度和疲劳寿命为约束、驱动轴花键的应变相等为目标的驱动轴结构设计优化模型。优化设计结果表明,危险部位右侧花键齿根应力降低了90.3 MPa,驱动轴两侧扭矩分配更合理,且使用寿命提高了72.2%。     

双气室油气悬挂特性研究

建立了具有优越的隔振特性的双气室油气悬挂的数学模型,基于谐波平衡法推导出了悬挂系统的等效刚度和等效阻尼表达式.公式表明等效刚度和等效阻尼是激振频率和响应振幅的函数.分析了悬挂系统的主副蓄能器刚度和节流阀阻尼系数等关键参数对于等效刚度和等效阻尼的影响,并通过双气室油气悬挂特性实验验证了数学模型的准确性.      

综合传动装置悬置系统刚度灵敏度分析与振动能量解耦

基于综合传动装置悬置系统6自由度耦合振动模型,利用灵敏度分析方法,计算悬置系统各阶固有振动频率关于各悬置各方向刚度的灵敏度,确定影响某一方向振动的关键橡胶刚度,为改善系统某一方向的振动提供理论依据.以系统各方向振动解耦率作为目标函数,综合考虑传动轴激励、人体承受振动敏感区域及各向振动耦合状况来确定优化约束条件,进行刚度参数最优化,得到的悬置系统各方向最优刚度值可用于改善悬置系统隔振性能.针对某一传动系统振动恶化的情况,采用刚度灵敏度分析与振动能量解耦综合方法,对悬置系统进行设计.最后利用台架振动试验结果验证悬置系统优化设计的有效性.      

CFRP在商用车白车身驾驶室中的轻量化研究

通过实验与仿真建立了CFRP复合材料的本构模型.对某商用车白车身驾驶室进行静刚度和动态力学分析,在满足驾驶室车身刚度要求的条件下,选取CFRP复合材料对驾驶室模型进行材料代替,设计了钢/CFRP混合材料结构的驾驶室模型,并以通用有限元软件nastran对其求解.仿真结果表明,轻量化后的驾驶室模型的刚度基本保持不变,一阶扭转频率提升了27.3%,同时白车身驾驶室整体质量下降37.9 kg,降幅达到11.3%,轻量化效果显著,CFRP复合材料在汽车轻量化领域具有广阔的发展前景.     

超载下预应力CFRP布加固腐蚀钢梁抗弯性能试验

为研究预应力CFRP布加固腐蚀钢梁静载、超载的抗弯性能,进行了7根钢梁的抗弯试验,研究了加固梁在静载及超载下的破坏形态、承载力和刚度.结果表明,加固钢梁可以提高钢梁的承载力与刚度,预应力的存在,可以显著提高CFRP布的利用率;腐蚀程度影响钢梁的刚度与极限承载力,腐蚀程度增加1倍,钢梁的承载力降低50%左右.超载次数增加,钢材发生时效硬化,钢梁刚度可提高13%左右,但承载力有所降低;超载下,预应力的施加可提高钢梁的延性.建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

某斜拉桥双向倾斜桥塔主动横撑设计及施工控制

为了提高双向倾斜桥塔在施工过程中的安全稳定性,应科学设置横撑,并对其进行施工控制。本文以某斜塔空间扭索双索面斜拉桥方案为例,对全桥模型进行复核和施工阶段计算后提出了横撑设置方案,并在主动横撑施工过程进行监控和分析,同时对横撑的拆除时机与方法也进行了阐述,从而得出结论:在主动横撑设计时要做到内力控制为主、变形控制为辅,主要控制中塔柱根部混凝土截面应力来确定主动横撑的预顶力;主动横撑的预顶力值受温度和焊接变形的内力变化值影响,在施工过程中还必须要保证塔柱施工质量和横撑的焊接质量,最后还要掌握合理横撑的拆除时机。     

钢-钢纤维混凝土组合桥面板偏心受拉性能

为探究钢-钢纤维混凝土（SFRC）组合桥面板在主梁体系下的偏拉力学特征，分别设计制作了1个普通混凝土组合桥面板和1个SFRC组合桥面板试件进行偏拉试验，并引入材料塑性损伤模型进行有限元模拟，考察了偏拉荷载作用下SFRC对组合桥面板破坏形态、刚度折减、应变分布等力学性能的影响规律。试验及数值分析结果表明，相比普通混凝土，SFRC受拉裂缝数量多但宽度小；通过观测钢筋应变发展及分布可知，由于SFRC具有拉伸硬化特性，在开裂后仍能继续承担外部荷载；SFRC开裂后，其对组合板轴向抗拉刚度与侧向抗弯刚度贡献明显大于普通混凝土；当最大裂缝宽度分别为0.10和0.20 mm时，SFRC对组合板的轴向抗拉刚度贡献为36%和22%，普通混凝土仅为15%和11%;SFRC对组合板的侧向抗弯刚度贡献为41%和27%，普通混凝土仅为29%和17%，表明SFRC开裂后仍可考虑其对组合桥面板刚度贡献。此外，结合理论推导分析了组合板在钢结构全截面屈服时的承载力，结果表明，SFRC和普通混凝土对组合桥面板极限承载力贡献不显著。