空间刚架结构钢-混结合段的力学性能

为了研究某高速铁路空间刚架结构钢-混结合段的力学性能及传力机理,对其进行了1∶2大比例节段模型试验及非线性有限元分析.对试验模型分别进行正常使用极限状态与承载能力极限状态加载,测试主要构件的应力、变形分布及其随加载历程的变化;结合非线性有限元分析,探讨了结合段传力构件之间的荷载分配关系.研究结果表明:钢-混结合段钢结构、混凝土结构及PBL键贯穿钢筋的应力水平较低;钢结构与混凝土之间相对滑移量较小,二者能协同受力;结合段内混凝土、钢板、剪力键等均处于弹性工作阶段,且应力分布均匀,具有较高的安全储备;钢-混结合段能有效传力,承压板和剪力键各自分担50%的荷载,荷载分配较合理.      

海洋环境中复合桩基水平方向波浪荷载研究

为研究承台淹没深度及波浪入射角对桩-承台复合基础水平方向波浪荷载的影响,以平潭海峡公铁两用大桥某复合基础为研究对象,通过求解RANS方程（Reynolds-averaged Navier-Stokes equation）和k-ε湍流模型,借助FLOW-3D软件建立了波浪与复合基础相互作用的三维数值模型.研究了承台淹没深度及波浪入射角对复合基础水平方向波浪荷载的影响,并给出了不同波浪入射角下复合基础水平方向波浪荷载幅值随承台淹没深度的变化曲线.研究结果表明:承台位于波峰与波谷之间时,复合基础所受波浪荷载较大,承台淹没深度为1倍承台高度时波浪荷载达到峰值;当波浪入射角定义为承台长轴线与波浪传播方向之间夹角时,复合基础所受波浪荷载随着波浪入射角增大,当波浪入射角达到90°时,波浪荷载最大,其值约为波浪入射角为0°时的1.4倍左右.      

大跨钢-混凝土结合梁斜拉桥传力机理

为探讨大跨结合梁斜拉桥中钢主梁与混凝土板的传力机理,采用梁段模型试验与有限元数值分析相结合的方法,对观音岩长江大桥主梁的受力性能进行了研究.用有限元软件ANSYS建立标准梁段的空间有限元模型,对不同组合荷载作用下结合梁的应力分布进行了弹性分析;考虑材料的非线性特性和剪力钉荷载-滑移的非线性关系,对设计荷载组合下结合梁的力学行为进行了弹塑性分析.在此基础上,采用1:2的缩尺比例进行模型试验研究,测试了不同荷载组合下结合梁截面的应力.研究结果表明:在设计荷载组合作用下,混凝土板与钢主梁间的相对滑移较小,剪力钉能有效抗剪,保证结构整体受力性能的要求;结合梁截面应力基本满足平截面假定,钢主梁以抗弯为主,混凝土板承担较大截面压力.      

Numerical Analysis of the Settlement of Composite Foundation Reinforced with Crushed Stone Grouting Pile and Rigid Bearing Plate

This paper deals with a new type of crushed stone grouting pile with a rigid bearing plate.The load transfer characteristics were analyzed,and a settlement model of the composite foundation reinforced with crushed stone grouting pile and rigid bearing plate was built by FEM program.The effects of replacement ratio of capping plate,replacement ratio of pile,replacement ratio of grout diffusion zone,pilesoil modulus ratio,and seroussoil modulus ratio,on the composite foundation settlement were discussed.It is...     

桥梁橡胶支座疲劳损伤的初步研究

系统地对公路桥梁板式橡胶支座在容许荷载作用下进行了试验研究,根据橡胶支座内部橡胶与钢板结合部位的应力集中特点,分析了橡胶支座裂纹萌生的扩展情况,初步建立了简单的损伤模型,并根据该模型预测了橡胶支座损伤发展的趋势。     

竖向荷载下挤扩支盘桩数值模拟计算与分析

结合挤扩支盘桩和土体的实际参数,基于Marc有限元软件,采用六面体单元模拟挤扩支盘桩和桩周土体,建立了桩-土相互作用的三维空间模型,分析了竖向荷载作用下挤扩支盘桩和桩周土体的位移变化规律、桩身轴力传递规律及支盘端承力的变化规律,并与同直径等截面桩的极限承载力进行了对比.研究结果表明:在竖向荷载的作用下,桩顶的位移最大,离桩越远,土体的水平位移越小;桩身轴力在支盘处的变化较大,支盘承受了大部分荷载;各支盘端承力不能平均分配,应充分考虑各个支盘的位置和支盘端土体的力学特性,设计合理的支盘间距,才能最大限度地提高支盘桩的承载能力;挤扩支盘桩的极限承载力约为同直径等截面桩的2倍.     

软土地基承载力确定

螺旋板载荷试验是适用于地下水位以下的确定地基承载力的一种原位测试.通过工程实例分析螺旋板载荷试验P-s曲线变形控制标准并确定其值;利用控制标准分析工程算例,同时采用软土理论公式进行比较,得出载荷试验法能较准确反映地基的实际承受能力;并应用有限元模拟载荷试验P-S图,在应用时结合土体实际受力情况.     

钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能与设计方法

为研究提高钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能的策略,选取某三跨钢-混凝土组合连续弯箱梁为研究对象,利用通用有限元软件ANSYS建立了其在火灾下的三维非线性两阶段分析模型;基于已有热-结构耦合分析方法,模型考虑了钢箱梁内空腔辐射传热过程和其上翼缘与混凝土板的接触边界条件;将模型得到的预测结果与试验数据进行了比较,验证了模型的可靠性;采用建立的模型在不同纵向受火位置、火灾强度和荷载水平作用下对钢-混凝土组合连续弯箱梁跨中挠度进行了参数敏感性分析,研究了其极限承载能力和刚度衰变规律;以火灾下跨中挠度为评估指标,提出了针对钢-混凝土组合连续弯箱梁的抗火设计方法。研究结果表明:在对称火和结构荷载作用下,钢-混凝土组合连续弯箱梁外边缘挠度大于内边缘挠度,且荷载越大,火灾越严重,这一效应越显著;在油罐车等过火面积较大的火灾作用下,刚度较极限承载能力衰退更快,与常温下的钢-混凝土组合连续弯箱梁极限承载能力和刚度相比,边跨受火16 min时极限承载能力和刚度分别降低至29%和14%,中跨受火28 min时极限承载能力和刚度分别降低至31%和22%;在钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火设计中,应首先提高外侧钢箱梁在火灾下的刚度,增多和加宽外侧钢箱梁底板纵向加劲肋可使边跨受火20 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小23%和30%,中跨受火32 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小22%和27%。      

Winkler地基上机场刚性道面接缝传荷能力评价模型

基于Winkler地基模型,应用ABAQUS有限元软件,按照"贡献面积"刚度分配原则,通过在相邻混凝土板侧面的对应结点设置弹簧单元,建立了考虑接缝传荷能力的机场刚性道面三维有限元分析模型.应用该模型,针对不同地基强度上的典型道面结构,分析了重型落锤式弯沉仪(HWD)承载板、单轴双轮和双轴双轮三种荷载形式作用在接缝一侧板...     

路堤荷载下桩网复合地基承载特性研究

桩网复合地基通过桩体、碎石垫层、土工格栅以及桩间土共同作用,可以将上部路堤荷载有效地传递至下卧硬土层。针对桩网复合地基和传统的桩承式复合地基两者的结构性区别,对其荷载传递特性进行了对比分析。同时通过数值模拟对桩网复合地基承载特性进行分析。结果表明：桩网复合地基可以有效减小路堤整体沉降和不均匀沉降,提高桩土应力比和路堤整体稳定性。最后,通过路堤沉降和格栅轴力两项指标对桩网复合地基设计中各项重要参数进行了敏感性分析,可为桩网复合地基设计和工程实践提供理论参考。     

Research on Morlet Wavelet Based Lamb Wave Spatial Sampling Signal Optimization Method

In recent years, Lamb wave and piezoelectric transducers (PZTs) array based wavenumber filtering technique for damage estimation has been gradually studied. Compared with the time domain and frequency domain analysis of the Lamb wave signals, the wavenumber domain analysis is an effective approach to distinguish wave propagating direction and wave modes. However, the spatial resolution sampled by the PZTs is lower than that sampled by scanning laser Doppler vibrometer. As for the diameter of the PZT, it cannot be very small. In this paper, a new Lamb wave spatial sampling signal optimization method based on Morlet wavelet is proposed. Firstly, the frequency band parameter of the Morlet mother wavelet function is calculated by the Lamb wave excitation signal. Then, the sum of squared errors between the Lamb wave spatial sampling signal and the Morlet wavelet function fitting waveform at each scale factor and time factor is calculated. Finally, the scale factor and time factor corresponding to the least sum of squared errors can be judged to be the best match scale factor and time factor respectively, and the Morlet wavelet function fitting waveform in that scale factor and time factor can be seen as the optimized Lamb wave spatial sampling signal. The validation experiment performed on a glass fiber epoxy composite plate shows that the proposed method can improve the spatial resolution and length of the Lamb wave spatial sampling signal, and the sum of squared errors of this method is no more than 0.2.     

正交各向异性弹性层／压电半空间结构中Love波的传播特性

研究了层状半空间介质中Love波的传播特性,其中表面层为正交各向异性纯弹性材料,而半空间为横观各向同性压电材料。推导了显函形式的频散方程,并结合数值算例分析了压电材料的性能和正交各向异性的程度对传播速度的影响。     

柔性基础下碎石桩复合地基力学特性分析

通过有限元分析方法,对柔性基础下碎石桩复合地基的力学特性进行了数值模拟,得到了柔性基础下碎石桩复合地基的桩、土附加应力分布特征,荷载水平与桩顶应力和桩体承载率的关系,桩土模量比与桩顶应力和桩体承载率的关系,桩土应力比与荷载和置换率的关系等力学特性的一些基本规律,为工程设计提供参考.     

基于多物质ALE的列车水箱晃动三维模拟及箱壁动应力研究

列车中水箱晃动问题是典型的流固耦合非线性行为,同时也涉及到多相流之间的相互耦舍问题．基于多物质ALE（ArbitraryLagrange—Euler）方法建立了列车水箱晃动三维数值模型,数值模型求解采用考虑流固耦合负载平衡的区域分解并行计算技术,分析列车制动工况下水箱中水的大幅晃动及箱壁动态应力变化行为．分析结果表明,制动减速度超过0．8m／s2时水箱应力峰值呈非线性增大趋势;储水量增加,水箱最大应力相应增加;水箱中设置防波板,可明显降低水流对箱壁的冲击作用．     

现有高等级公路改成飞机跑道的承载力分析

战时当军、民用机场遭到破坏,恢复和新建机场困难很大,将现有高等级公路直线段应急改成飞机跑道成为恢复空运保障能力最有效的途径之一。为了研究现有高等级公路起降飞机时的承载能力,首先分析了飞机荷载的作用模式;其次在考虑道面材料特性及飞机荷载特性对道面应力影响的基础上,提出合理的三维有限元结构分析模型,并利用ANSYS有限元分析软件对兼有垂直力和水平力的飞机荷载作用下的道面结构层进行了应力分析,据此得到了高等级公路的承载力,可作为今后高等级公路直线段应急改成飞机跑道的设计计算参考。     

密肋复合板结构与装配式大板结构的体系比较

密肋复合板结构是一种以密肋复合墙板为主要构件,集承重、节能、保温、维护为一体的新型装配整体式结构体系,拥有独特的结构构造、良好的耗能及保温隔热性能．通过与传统大板结构在地震作用下破坏机理与抗震设防措施的对比,分析其在结构安全性、适用高度等方面与传统大板结构的不同．证明了密肋复合板结构体系有着优秀的结构性能及先进的设计理念,符合我国新时期对住宅结构发展的要求．     

玻璃钢(GFRP)-混凝土复合拱试验研究

在混凝土拱的不同位置、采用不同黏贴形式黏贴玻璃钢(GFRP)得到了6个GFRP-混凝土复合拱。对GFRP-混凝土复合拱进行了加载破坏试验,并对其破坏形式、荷载挠度曲线规律、刚度规律和承载力等结构性能进行了研究。试验表明:GFRP-混凝土复合拱开裂荷载更高,开裂前的刚度明显高于普通混凝土拱,开裂后其刚度及抗裂性能也明显优于普通混凝土拱;GFRP-混凝土复合拱具有更高的极限承载力和极限变形。GFRP-混凝土复合拱中,黏贴GFRP的范围较大时,GFRP-混凝土复合拱的力学性能更优;采用环形及U形黏贴GFRP的复合拱力学性能明显优于采用单面黏贴GFRP的复合拱,但全拱环形黏贴GFRP的复合拱性能并非最优。     

Internal Force Distribution in Steel-Concrete Composite Structure for Pylon of Cable-Stayed Bridge

Adopting a steel-anchor beam and steel corbel composite structure in the anchor zone on pylon is one of the key techniques for the design of Jintang bridge, a cable-stayed bridge in Zhoushan, China. In order to ensure the safety of the steel-concrete composite structure, a stud connector model for the joint section was put forward. Experiments were conducted to obtain the relation between load and slip of specimen, the failure pattern of stud connector, the yield bearing capacity and ultimate bearing capacity of a single stud, etc. The whole process of the structural behavior of the specimen was comprehensively analyzed. The features of the internal force distribution in the steel-concrete composite structure and the strain distribution of stud connector under different loads were emphatically studied. The test results show that the stud connector is applicable for the steel-concrete composite structure for pylon of Jintang bridge. The stud has a good ductility performance and a obvious yield process before its destruction. The stud connector basically works in a state of elasticity under a load less than the yield load.     

大连段铁路箱型组合梁动力性能的研究

在桥梁设计中,自振频率、振型对评价桥梁现有运营情况和承载能力有重要的意义。利用大型有限元计算软件Ansys,通过对某在建高速铁路单箱双室组合梁进行数值计算,分析了横隔板的设置对桥梁动力性能的影响。     

大跨覆土波纹钢板拱桥结构加强措施研究

由于结构承受回填土压力,随着跨度增加,覆土波纹钢板拱桥的内力增幅较大,有必要对波纹板拱圈采取结构加强措施.基于跨径为16m的圆弧拱桥,采用混凝土复合加强肋方案对拱圈进行加强,分别建立了未加强、拱脚部位加强、沿拱圈环向加强和沿拱圈与横向的双方向加强等4种考虑土结相互作用的三维有限元模型,计算和对比分析了4种情况下结构的受力和变形特点.结果表明,覆土波纹钢板圆弧拱桥应力分布不均匀,对受力最大部位的拱脚采取局部加强措施能够显著改善结构的受力性能;环向加强措施改善了结构受力性能,但结构整体性较差;双向加强措施的改善效果明显,且有利于提高结构的整体性.