海上多功能工作平台管节点的应力集中系数分析方法

以某海上多功能工作平台的典型管节点为研究对象,分别采用模型试验、数值仿真和规范计算3种方法得到了平台管节点在轴力作用下的应力集中系数.在此基础上,对3种用于海洋平台管节点应力集中系数的分析方法进行了评价.     

地震激励下大跨度连续刚构桥与轨道受力特性

为研究大跨度连续刚构桥与轨道系统地震响应规律,建立考虑轨道约束的大跨度连续刚构桥与轨道系统一体化仿真模型。以某3-32 m简支梁桥+(72+128+72)m连续刚构桥+3-32 m简支梁桥为例,分析轨道约束对桥梁-轨道系统抗震能力的影响,研究地震波水平输入角度参数对地震响应影响,探讨竖向地震波作用下系统纵向受力和变形规律。研究表明:纵向地震响应下钢轨承受较大应力,呈"双菱形"分布,竖向激励对钢轨地震力和下部结构受力影响较小;随着地震波水平输入角增大,钢轨纵向应力减小,墩顶水平力、墩底剪力、墩顶水平位移均表现为顺桥向减小而横桥向增大;钢轨能增强桥梁整体性,对抗震性能提升有利;轨道结构能减小简支梁桥墩顶水平位移及墩底剪力,对连续刚构桥影响不大。     

地震波作用下木-混组合梁桥的动力响应

对木—混凝土组合梁受力性能研究国内外学者已取得一定的研究成果,但对木—混凝土组合梁桥的抗震性能研究刚刚起步。鉴于此,为研究木—混凝土组合桥梁的抗震性能,建立了2个相同截面尺寸和跨径的木—混凝土组合梁桥、混凝土梁桥有限元模型,分析其自振特性。采用反应谱法对两者进行动力分析,并对两者的抗震性能进行对比分析。结果表明:在同一地震波反应谱作用下,木—混组合梁桥的抗震性能优于混凝土梁桥,木—混结构在地震波作用下更加偏安全。     

高速动车组弹性车体和设备耦合振动特性

为研究车体和车下设备之间的耦合振动关系,建立了高速动车组的车辆刚柔耦合系统动力学模型;考虑车体弹性模态振动,采用扫频激励法,仿真分析设备质量、刚度、阻尼和安装位置对系统振动的影响;研究了不同参数相互作用下的振动特性.研究结果表明:与设备采用固接方式相比,弹性联接可显著降低车体弹性振动,设备质量越大且越靠近车体中部安装,对抑制弹性振动效用越显著;设备质量小于1.0 t或者距离车体中心6 m以上时,降低弹性振动的效果较小,阻尼比为5%~30%时,效果较好.利用机车车辆滚动振动试验台进行设备悬挂振动特性测试,表明设备采用弹性联接可显著改善高速动车组的乘坐平稳性,运行速度等级越高,效果越显著,最大可改善约15%.      

考虑桩土相互作用的车-轨-桥系统地震响应分析

弄清桩土相互作用对车桥系统地震响应的影响对于研究地震引起的高速铁路桥上列车行车安全问题十分必要. 基于列车-轨道-桥梁耦合振动理论,采用Winkler地基梁模拟群桩基础并通过m法计算弹簧参数,建立了地震作用下的列车-轨道-桥梁-群桩耦合振动模型,并编制了仿真分析程序. 以某（88 + 168 + 88）m预应力混凝土连续刚构桥为例,分别建立了考虑桩土相互作用的群桩基础模型以及作为对比的刚性基础模型和弹性基础模型,通过输入3条典型地震波,计算对比了3种模型的耦合振动响应,研究了桩土相互作用的影响. 结果表明:地震作用下桩土相互作用对桥梁、轨道和列车子系统动力响应的影响横向大于竖向,且对桥梁、轨道子系统动力响应的影响大于列车子系统;对于本文的计算条件,不考虑桩土相互作用会使桥梁、轨道和列车子系统的动力响应偏小,其中列车的脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力平均值分别偏小5.8%、8.6%和9.0%;桩土相互作用对列车行车安全性指标的影响不会随车速的变化而变化. 本文的研究成果可为震区高速铁路桥梁的抗震设计提供参考.      

基于弹性防偏-塑性卸载机理的梁体横向限位设备

为了缓解桥梁梁体在各类因素下的横向偏移或倾覆问题,同时改良现有防偏移设备的刚性阻拦缺陷,以机械设备的减震隔震装置为借鉴,设计了一种基于弹性防偏-塑性卸载理念的梁体横向限位设备. 该设备根据折减后的桥墩墩底抗弯强度及梁体横向最大容许位移选择弹簧参数（用于正常情况下的弹性防偏）,由折减后的支反力计算薄弱层锚固螺栓的个数（用于大荷载下的卸载保墩）.以陕西某曲线连续梁桥为例,以未安装设备桥梁模型为基准,通过有限元分析软件Midas Civil模拟无设备桥梁及有设备后的桥梁在静、动力作用下的位移增量及应力增量. 数据对比显示:该设备在限制各静力作用下的径向爬移效果显著（平均位移限制率达70%以上,主要位移诱因的限制率达80%以上）;在El Centro Site波大部分时程内,有设备梁体的位移增量和应力增量值较无设备梁体的小,且安装设备后峰值位移（降低率均在90%以上）及峰值应力（平均降低率达50%左右）得到明显降低,这说明该设备可在避免应力集中的情况下,有效减小梁体的动力位移增量,具有良好的抗震/防偏移效果.      

高速列车车下设备舱模块化弹性吊装设计

提出一种将车下设备模块且弹性吊装的优化设计结构,并通过仿真计算和试验证明这种模块化弹性吊装可大幅减小设备舱结构承受的空气压力和轮轨相互作用以及车下设备的工作自激振动等因素引起的交变复杂载荷对列车振动的影响,利于提高车辆的动力学性能.     

系梁对加固柱式桥墩抗震性能的影响

以西安市某座抗震加固桥为列,分别以系梁设置位置、系梁刚度大小来探讨系梁对柱式桥墩抗震性能的影响,研究结果表明系梁对纵桥向振动没有影响,而对横桥向振动有较大影响,增加横桥向刚度,减小1、2阶横向振型的振动周期;选择系梁在桥墩中心可以提前使系梁在地震作用下进入塑性状态,消耗地震能量,利于抗震;当横系梁的高度选择为0.7D～0.85D,宽度选择为0.6D～0.75D时,对桥梁抗震有利.     

HSRC框架柱抗震性能试验研究

为了研究HSRC(high-strength reinforced concrete)框架柱的抗震性能,对19根HSRC框架柱采用低周反复加载方法进行拟静力试验.研究了HSRC框架柱在压弯剪共同作用下的破坏特征和抗震性能;分析了含钢量、轴压比、配箍率、剪跨比以及混凝土强度对HSRC框架柱抗震性能的影响.结果表明:与普通RC框架柱相比,HSRC框架柱极限承载力与延性显著提高,抗震性能明显改善;在压弯剪共同作用下,含钢量、剪跨比、混凝土强度对HSRC框架柱的抗震性能影响较大,轴压比、体积配箍率对HSRC框架柱的抗震性能影响较小;剪跨比大于等于3的HSRC框架柱的经济合理参数为:含钢量3.5%~4.5%;设计轴压比0.45~0.60;体积配箍率0.8%~1.0%.     

强震作用下的砂土液化对桩基力学特性影响

为了提高位于液化土层桥梁桩基的抗震性能, 基于三向六自由度大型振动台模型试验, 分析了地震波作用下桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩等动力响应, 并研究了地震波加载后桩基的损伤。试验结果表明: 在地震波作用下, 随着液化层埋深的增加, 土体液化后产生的侧扩效果逐渐减弱, 因此, 桩顶水平位移峰值逐渐减小, 但是当地震加速度超过0.6g时, 桩顶水平位移峰值不受液化层埋深的影响; 因地震荷载作用下粉细砂土层液化, 桩身加速度在该土层位置明显增大; 上部覆盖层压力作用使土层抗剪强度增大, 因此, 桩顶放大系数随着液化层深度的增加而增大, 且桩顶放大系数在Kobe波作用下最大, 5002波作用下最小, 砂土液化同时造成土层强度降低, 从而使桩身加速度在该土层出现放大效应; 桩身弯矩最大值均出现在液化层和非液化层分界处, 且在相同强度地震波作用下, 桩身弯矩最大值随着液化层埋深的增加呈增大趋势, 当地震加速度从0.30g增大到0.35g后, 桩身弯矩增幅为33.3%, 增幅最大; 不同类型地震波对桩基的破坏程度并无差异, 在加速度0.35g作用下, 桩基基频无变化, 但当地震波强度超过0.40g时, 桩基基频从1.65 Hz突降到0.45 Hz, 因砂土层液化产生侧向位移, 桩身剪切变形, 最终导致桩基损坏。综上所述, 当液化层较浅时, 应重点考虑地震波作用下过大的桩顶水平位移; 在桩基抗震设计时, 必须考虑液化层和非液化层分界处桩基的抗弯能力和液化层埋深的影响。      

粘弹性阻尼器对空间桁架结构减震设计与分析

大跨空间结构的振动控制问题一直是人们关注的焦点,其抗震性能的好坏直接关系到人民生命和国家经济财产安全.采用粘弹性阻尼器对大跨空间桁架结构进行减震控制,计算阻尼器相应的力学参数,并对加与未加粘弹性阻尼器结构的地震响应进行对比.分析计算表明:无论在Taft地震波还是在E1 Centro地震波下,在大跨空间桁架结构中加入粘弹...     

高速公路直线路段突起路标间隔设置方法

基于驾驶人的视觉惰性、视觉警示频率和感觉特性,分析了突起路标的视觉警示作用,确定了突起路标的闪现频率,计算与修正了突起路标的初始间隔。应用ADAMS/Car仿真软件模块,建立了道路、车辆和突起路标模型,将车型设置为大型车和小型车,大型车的车速设置为60、80、100km·h-1,小型车的车速设置为80、100、120km·h-1,大型车和小型车的方向盘转角均设置为1°、3°、5°。分别对提出的12m间隔与现行规范推荐的15m间隔各进行243次仿真,分析振动警示效果。仿真结果表明:在12m间隔下,平均碾压率为93.1%,小型车和大型车对应的平均警示率分别为41.7%和5.6%;在15m间隔下,平均碾压率为93.7%,小型车和大型车对应的平均警示率分别为33.3%和28.9%;12、15m间隔对小型车都具有较好的振动警示效果,15m间隔对大型车的振动警示效果更好。当高速公路夜间交通流较大或需要加大交通设施的夜间安全效果时,可选12m间隔提供良好的视觉连续性和视觉警示效果;考虑施工维护的方便性和经济性或者大型车比例较大时,可选择15m间隔。     

斜拉桥桥塔纵桥向振动台试验研究

为了解强震作用下我国斜拉桥桥塔的抗震性能以及震害现象,通过调研确定典型斜拉桥原型,对其H型混凝土桥塔进行纵桥向振动台试验研究.基于斜拉桥的动力特点及振型分析方法进行桥塔模型的简化设计、制作和安装,输入不同类型及不同强度的地震波,对桥塔模型进行了振动台试验.结果表明:相比一般的Elcentro波和Chichi地震波,相同加速度峰值地震输入下,场地人工波激起桥塔的地震反应最剧烈,且随着地震动输入的不断加强,桥塔下塔柱、中塔柱靠近下横梁部位先后不同程度地出现了裂缝开展延伸现象,其中塔底向上30 cm区域内损伤较明显,存在多条贯通裂缝,塔底截面最外侧钢筋屈服,模型整体刚度有明显下降趋势,但桥塔抗震性能依然表现良好.     

基于增量动力分析法的公路隧道地震易损性分析

为合理评估隧道结构在地震作用下的抗震性能，首先阐述了隧道结构地震易损性基本理论和增量动力分析法的计算方法，运用有限元软件建立了某公路隧道的数值计算模型，采用损伤指数确定了隧道结构的损伤指标，通过输入相应地震波，并利用增量动力分析法对隧道结构进行了动力时程分析，以此得到了隧道结构在不同衬砌厚度下的地震易损性曲线。研究结果表明：当衬砌厚度一定时，随着地面峰值加速度PGA的增加，隧道结构的失效概率不断增加，整体呈现先快后缓的增加趋势；在衬砌厚度与PGA相同的情况下，隧道结构的失效概率随损伤程度的减小而增大；在相同损伤状态下，衬砌厚度越大，隧道结构的失效概率越小；利用增量动力分析法得到隧道结构的地震易损性曲线，可以充分考虑地震作用的随机性和不确定性，并能全面反映隧道结构在不同损伤状态下的损伤概率，是一种十分有效的评估隧道抗震性能的方法。     

地震作用下近断层连续梁桥弹塑性分析

为了评估地震作用下近断层大跨度连续梁桥抗震性能,以山区某大跨度连续梁桥为研究对象,基于有限元数值方法进行抗震分析与性能评价。选取近场脉冲型地震波与非脉冲地震波,分别对大跨度连续梁桥进行弹塑性非线性动力时程分析。对比分析不同脉冲周期的地震下近断层大跨度连续梁桥设计控制截面的内力和变形响应,研究了脉冲周期对结构地震响应的影响规律。最后引入Ap/Vp来表征地震动的特征,基于弹塑性分析模型进而研究矮墩大跨连续梁桥在不同Ap/Vp下的地震响应特征。结果表明：不同脉冲周期对结构响应的影响程度不同,中等周期脉冲（6.99 s左右）比长周期脉冲（11.93 s左右）地震作用下结构响应改变率最多增加了11.9倍;1号墩横向和2号墩横向地震响应的变化规律总体相似,均随着Ap/Vp值的增大呈先增大后波动性下降的趋势。     

基于顾客到达拟合的立体车库搬运器待命位设计策略

为提高立体车库服务效率，依据实际工程数据，对顾客存车到达过程与车辆库内停留时长 进行拟合，将拟合结果与存车到达优先的出库策略结合，作为预测下一任务为存车或取车可能停 放位置的判断依据；建立车库搬运设备调度及运行环境模型，利用Dijkstra算法确定搬运设备到 各可能出库位置节点的最短路径节点集合，通过确定集合分叉节点设计出库待命位置。仿真结 果表明：以顾客存取车到达拟合结果为预测的下一待命位设计，相较原地待命策略减小了顾客平 均等待时间、平均服务时间，增加了搬运器平均能耗、平均利用率，符合待命位设计原理，显著提 高了立体车库服务效率；相较以最小化至各可能出库车辆位置最短路径的出库待命位设计更优， 表现为顾客平均等待时间、搬运器平均服务时间、平均能耗及平均利用率分别减小9.2%、19.2%、 25.6%及13.5%；顾客到达率水平不同，待命位策略的适用性不同，本文设计待命位策略更适用于 顾客到达率较低水平。     

白沙长江大桥抗震性能研究

以白沙长江六桥为工程背景,基于MIDAS软件建立的有限元模型,分别模拟工程场地重现期较长和较短的两种地震作用,对得到的斜拉桥墩底、主塔控制截面的内力值、斜拉桥关键点位移以及支座地震响应的数据进行分析。结果表明:桥梁在纵向和竖向地震波的作用下,整体主要表现为纵向和竖向的振动,竖向振动较纵向振动更加明显;桥梁在横向和竖向地震波的作用下,整体表现为横向和竖向的振动;主梁、主塔和辅助墩等局部构件主要表现为横向和竖向振动。     

基于RSM的空心立铣刀多学科多目标优化设计

为了解决无模砂型数字化切削加工过程中不易及时排除砂屑问题,基于气力输送原理设计了一种气动排屑空心立铣刀.首先,结合仿真分析和响应面法,建立了空心立铣刀的多学科多目标优化模型,以获得空心立铣刀的良好静动力学性能和气动排砂性能;其次,采用第二代非支配解排序遗传算法(NSGA-II)得到Pareto优化解集;最后,通过仿真和加工实验验证了优化结果的可靠性.Parero优化结果与初始设计相比,刀尖相对工件总变形量平均减小0.1%,一阶固有频率平均提高0.8%,型腔出口平均风速平均提高10.2%,提高了空心立铣刀综合性能.      

锈蚀钢筋混凝土桥墩抗震性能数值模拟

锈蚀钢筋混凝土桥墩处于抗震不利状态,因而其抗震滞回性能研究尤为重要。笔者从钢筋截面积减小、屈服强度降低以及钢筋和混凝土黏结性能退化等方面,进行了锈蚀钢筋混凝土结构性能退化机理分析,通过建立锈蚀钢筋混凝土桥墩有限元模型,分析了桥墩在反复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线和耗能性能随锈蚀率的变化,结果与试验吻合较好,证明了模拟锈蚀钢筋混凝土桥墩滞回性能的有效性。     

高强度卡具的优化设计及仿真分析

对现存卡具存在的弊端进行剖析,通过总结实际问题,采用正向设计方法设计一种高强度抗震防脱落卡具,并通过三维有限元分析软件对两款宽度不同的卡具进行风洞仿真与抗震性能预测。由风洞仿真结果可知,当卡具受到60m/s活塞风最大荷载作用时,各卡具整体顺风向位移量均较小,几乎不发生形变。由抗震分析结果可知,八九度地震烈度下各卡具的最大等效应力均较小,远低于尼龙材料的屈服极限强度,且形变量极小,可忽略不计。因此得出结论:高强度抗震防脱落卡具能抵抗60m/s的活塞风作用以及8度地震烈度以上的振动,稳定性较好。