跨座式关节型道岔梁静、动力学及疲劳寿命分析

采用ANSYS Workbench软件,对关节型五开道岔梁的3号段进行了静强度、模态及疲劳寿命分析。分析得到:道岔梁在静载荷作用下的等效应力最大值是52.44 MPa,小于材料的屈服强度极限;变形最大处在梁的中上部,约0.29 mm;存在明显的应力集中点,发生在焊接位置;1阶振型固有频率值约为51 Hz;道岔梁疲劳寿命仿真结果是49.6 a。研究表明:道岔梁在静载作用下的强度满足使用要求;模态分析中前3阶振型的变形位置与静强度分析显示的变形区域重合,该处需加强刚度;道岔梁疲劳寿命符合钢结构25 a的寿命设计要求。     

剪切变形对单层单跨框架稳定的影响

根据Timoshenko二广义位移梁理论,导出了考虑剪切变形影响压弯构件的解析解和弯矩-转角位移方程.利用位移法分析了单层单跨框架柱下端分别为铰接或固结时的对称与反对称失稳问题,建立了失稳时关于计算长度系数的超越方程.在此基础上,计算了单层单跨框架不同剪弯刚度比的计算长度系数,并与不考虑剪切变形影响的结果进行了比较,得出了剪切变形显著影响无侧移失稳框架的计算长度系数,但不影响有侧移失稳框架的计算长度系数,且得到现行的不考虑剪切变形影响的计算长度系数法偏不安全等结论,指出本研究所用方法可推广至多层多跨框架稳定分析中.     

格形地下连续墙基坑施工阶段侧向变形

为获得格形地下连续墙受力和变形的一般规律,结合实际工程,采用离心模型试验和现场监测方法对其侧向变形规律、设计参数对墙体位移的影响、围护结构最大侧向位移与开挖深度的关系进行了分析.结果表明:墙顶水平位移较大,墙体发生重力式位移模式;前后墙的变形规律相似,开挖深度、前后墙间距、隔墙间距、土质和临时支撑对墙体位移有显著影响;与拉锚地下连续墙相比,格形地下连续墙整体刚度大,抗水平变形能力强,最大侧向位移(平均值)为开挖深度的0.15%~0.50%,满足软土地区深基坑变形的基本要求.      

型钢混凝土梁受弯刚度计算

根据平截面假定和型钢混凝土共同变形假定，推导出型钢混凝土梁刚度与钢筋混凝土及型钢刚度的迭加关系．利用现行混凝土结构设计规范中刚度计算的有关公式，在对中和轴位置和考虑型钢受拉翼缘影响的裂缝间钢筋应力不均匀系数等进行近似处理后，给出了型钢混凝土梁刚度计算公式及其简化公式．给出的计算公式与试验结果吻合较好，可供工程技术人员参考。     

圆拱结构平面外稳定分析方法

为研究圆拱结构的平面外稳定问题,根据其与圆曲梁变形的相关性,首先考虑二阶弯矩效应建立了圆曲梁平衡方程,结合圆曲梁几何方程和物理方程,推导了考虑大位移的自由扭转圆曲梁的挠度控制方程和扭转角控制方程,分别给出了圆曲梁的挠度和扭转角的解析解一般格式及相应简化格式,同时获得了圆曲梁变形和内力表达式;在此基础上,提出了圆拱结构平面外分岔失稳和极值点失稳的分析方法;计算了4种圆拱结构的平面外分岔失稳临界荷载系数及失稳模态,并与文献模型作对比分析;根据4种圆拱结构的荷载-位移曲线进行了极值点失稳分析. 研究结果表明:采用本文模型计算的两端铰支圆拱平面外分岔失稳临界荷载系数与文献模型结果相差为0,而且可以得到工程中常用但鲜有人研究的跨中单铰拱及两端插支拱的平面外分岔失稳临界荷载;各类圆拱在面内均布径向荷载作用下的平面外分岔失稳模态均为单波对称;圆拱径向荷载的存在不改变圆拱面外荷载位移曲线的线性特征,却降低了面外抗弯刚度,当径向荷载达到某一值时,面外抗弯刚度为0,则发生面外失稳.      

解析型Timoshenko梁有限单元

为提高深梁结构内力及变形的计算精度和效率,以Timoshenko梁理论为基础,建立了深梁位移控制方程,进而构造了深梁挠度、截面弯曲转角和剪切角的解析位移形函数. 采用势能原理建立了深梁的势能泛函,利用势能变分原理得到了解析型单元列式,进而给出了解析型单元总刚度矩阵,将其与理论解、插值多项式深梁单元进行对比分析. 结果表明:构造的解析型单元只需划分为一个单元即可保证计算的深梁挠度和转角与理论解一致,采用插值多项式单元确定的挠度和转角与理论解的相对误差最大可达到19.785%. 同时,为验证剪切变形对深梁位移影响,将构造的单元与Euler梁单元的计算结果进行对比. 对比表明:对于承受均布荷载作用的悬臂梁,基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到50%;对于承受端部集中弯矩作用的简支梁,基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到10.769%. 本文构造的单元满足了高精度、高效率的要求;该解析型梁单元可适用于浅梁分析,且不存在剪切闭锁的问题.      

采用纵向等效连续化模型的盾构隧道纵向抗震分析

用与盾构隧道纵向变形性能相似的梁单元来模拟隧道结构的特性,建立盾构隧道纵向等效连续化模型,通过理论解析计算得到盾构隧道的等效拉压刚度和等效弯曲刚度。以软土地层中的盾构隧道为例,考虑地震裂度分别为7度和8度时,正弦位移行波在0°和45°方向上入射,采用反应变位法和动力有限元法,分别得到了隧道纵向上的最大拉、压力和弯矩以及螺栓和管片的受力、变形和接头螺栓的最大张开量。     

高速动车组制动风缸吊装结构振动特性分析

为了解制动风缸吊装结构的振动特性,应用有限元分析软件ANSYS对两种吊装结构的风缸单元进行模态分析和瞬时振动加速度下的结构响应分析,获得了吊装结构的各阶固有频率和振型以及不同载荷工况下吊装结构的应力分布.仿真结果表明,方案一吊装结构的横向承载能力比纵向、垂向承载能力弱,横向刚度相对较低;吊装结构的最大应力出现在吊座与吊带的连接处,该位置结构强度相对较弱;方案二吊装结构的各阶固有频率和刚度均有所提高且最大应力幅值大幅降低.对比分析表明,方案二吊装结构的振动特性优于方案一.     

连续钢箱梁吊装施工及其力学特性的分析

以某桥梁为实例,主桥采用等截面连续钢箱梁结构,全桥配跨为(25+58+25)m。选用钢箱梁吊装施工方案及流程。在钢箱梁梁块运输、吊装整体过程中,钢箱梁结构以及具备充足的强度和刚度,是结构稳定与满足正常成桥状态的关键。为此,运用大型通用有限元软件,对钢箱梁运输过程以及吊装过程建立了精度的壳单元建模,对整体内力与局部变形进行了分析,并得出相应结论,为指导钢箱梁安全施工提供理论保障。     

均布荷载作用下具有初始几何位移悬臂梁的承载力分析

销（栓）接钢结构由于结点连接处的销（栓）与孔存在间隙,使结构体系产生初始几何位移,对结构的刚度、强度和稳定产生不可忽略的影响。对均布荷载作用下的悬臂梁,用平衡法在基本假定的前提下,推导出悬臂梁稳定承载力的计算公式;以及考虑初始几何位移的影响,由边缘纤维屈服准则推导出悬臂梁的强度承载力计算公式,并用算例验证了初始几何位移对梁承载力的影响。     

上层建筑整体吊装方案设计

随着船厂造船设备的不断更新,起重能力不断提高,使得现在的上层建筑分段越来越大,意味着上层建筑的重量也在不断提高,许多船厂都采用了整体吊装的手段进行上层建筑的吊装。上层建筑重量的提高,虽能够用起重能力的提升来解决,但起吊后会对本身产生更大的变形。本文主要围绕某典型船体上层建筑的整体吊装展开研究,确定了该船体上层建筑整体吊装方案,有效控制了变形。     

天然气牵引车车架轻量化研究

建立了某公司生产的天然气牵引车车架有限元模型,通过静动态分析得到了车架的刚度和典型工况下的强度及车架前4阶振动的固有频率和振型。以刚度最大为目标以体积分数为约束,应用基于OptiStruct的拓扑优化技术获得了弯曲、纯扭转和弯扭组合工况的拓扑优化材料分布图。根据拓扑优化结果对该车架进行二次设计,将鞍座前横梁改进为抗扭能力更强的新型横梁并在纵梁内侧前吊耳处加装一对衬板以提高局部刚度。对改进后车架结构进行尺寸优化以确定车架各结构最佳板厚。分析结果表明:最终优化得到的车架综合性能优于原车架,并实现了减重13.82%。     

有黏结预应力梁中预应力筋的几何非线性分析

以常规的非线性平面梁元平衡方程为基础,将预应力束视为两端通过刚臂与混凝土梁元节点连接的平面杆元,在局部坐标系(随转坐标系)中计入预应力,根据刚臂在受力后只有刚体运动而本身不变形的特点,采用微分方法导出其在结构坐标系中的切线刚度矩阵,从而获得混凝土梁元与预应力束杆元在结构坐标系中的组合单元切线刚度矩阵;编制了程序,对预应力钢筋混凝土悬臂梁进行几何非线性分析;与ANSYS计算结果比较表明,提出的方法在非线性程度很高时仍能获得高精度数值解,具有对单元数量不敏感,预应力作为非保守荷载的特点容易被计入的优点。     

高铁预应力混凝土连续梁顶升更换支座模拟分析

高速铁路桥梁建设发展迅速,随之而产生的桥梁支座更换工作也越来越多。桥梁支座更换最常用的方法是梁体顶升法,施工时必须对梁体结构的变形及应力状态进行控制。主要阐述了桥梁支座更换方案及梁体顶升过程的模拟分析,给出了三跨连续梁不同墩顶竖向位移对梁体线形及内力的影响,从而根据规范要求,确定顶升的位移控制限值及对应梁体混凝土应力限值,并作为施工的依据,施工监测数据与结构分析数据取得一致,保证了支座更换的顺利完成。     

悬拼施工中钢箱梁制造尺寸的确定

为有效确定钢箱梁制造尺寸,确保主梁悬臂顺利拼装,成桥后线形满足设计要求,基于几何控制法理论,以嘉绍大桥主航道桥为研究对象,从新起吊悬拼梁段与相邻已安装梁段间的无应力关系着手,提出了利用施工阶段分析结果计算钢箱梁制造尺寸的方法,并按此方法确定了嘉绍大桥主航道桥主梁的制造尺寸.施工实践表明:嘉绍大桥主航道桥主梁安装顺利,合龙后实测主梁线形平顺,最大标高误差远小于规定的限值,验证了该方法的正确性.      

平衡悬架钢板弹簧离散梁单元模拟方法误差修正

为研究平衡悬架钢板弹簧离散梁单元模拟模型的精度,建立了3种典型重载车辆常用平衡悬架模型.同时采用平衡悬架刚度经典计算方法,计算3种悬架的刚度.对比分析离散梁单元法和经典方法垂向刚度计算结果,发现离散梁单元法模拟结果较理论计算结果大55%左右.分析误差产生原因,提出误差修正方法.修正之后的模型垂向刚度与理论刚度相比,偏差在5%以内.该修正方法为离散梁单元建模的推广应用,同时也为建立符合实际力学性能的钢板弹簧模型提供了条件.     

弹性分开式扣件板下组合刚度理论模型设计方法

为探究弹性分开式扣件系统板下组合刚度的科学设计方法,明确传统计算模型（简称传统模型）的设计误差并提高设计精度,提出了一种基于非线性弹性地基梁的板下组合刚度理论计算模型（简称理论模型）. 首先,将弹性垫板非线性弹性引入地基梁系统中,并将梁段划分为多个计算单元,从而建立反映铁垫板实际变形特征与板下支承特征的板下组合刚度理论模型,并采用中点刚度法求解锚固螺栓紧固扭矩与列车荷载施加过程中铁垫板的变形曲线与板下组合刚度;其次,采用力学试验机测试DZ Ⅲ型扣件系统在真实服役状态下铁垫板的变形与组合刚度,验证本文理论模型的正确性;最后,分析传统模型与理论模型在不同安装状态（螺栓扭矩）、铁垫板设计参数（铁垫板厚度、锚固螺栓间距）下的板下组合刚度,明确传统模型设计误差在不同铁垫板设计参数下的变化规律. 对比分析表明:由于未考虑铁垫板变形与板下垫板非线性弹性的影响,传统模型在安装扭矩范围（150 ~ 250 N?m）内的设计误差范围为37.75% ~ 94.27%,已无法满足工程设计的误差要求;本文提出的理论模型最大误差仅为2.91%,符合工程设计要求;铁垫板厚度较低或螺栓间距较宽时,铁垫板实际变形状态与传统模型中的计算假设差异将被放大,传统模型的设计误差也将进一步变大.      

大跨度预制T型梁吊装方法的探讨

通过某工程实例,总结了一套先进、成熟、可靠的大跨度混凝土预制T型梁的运输及吊装的施工计划和详细的施工方法,实践证明这是一套能够实现最佳质量、效率、效益的标准化吊装工艺流程。同时此流程可为建设项目业主有效控制T型梁吊装成本提供了较为客观的参考依据。     

梁柱式钢管桩支架在连续梁现浇施工中的应用

针对钢筋混凝土连续梁现浇施工中支架的变形控制问题,以郑西客运专线渭清路连续梁现浇施工为例,介绍了由钢管桩和贝雷架组成的梁柱式支架,通过支架的选择、拼装及支架预压等措施,有效地控制了支架的变形,达到了提高现浇混凝土质量的目的。