地铁十字换乘车站换乘核心区域行车中板受力分析

地铁十字换乘车站的换乘节点核心区受力较复杂,以上侧下岛双层十字换乘车站为例,车站中板作为列车的行车道板,需要在设计过程中考虑行车荷载的影响。采用大型有限元软件M idas C ivil,采用影响面分析考虑行车荷载后的中板受力分析,确定了最不利工况,找到了应力集中部位,为设计提供了理论依据,保证车站结构的安全。     

单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应的频域分析

为了更加有效地建立列车运营速度与桥梁最大位移响应之间的关系, 针对单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应提出了一种频域分析方法; 采用傅里叶变换推导出单个移动荷载匀速通过梁桥时的移动荷载谱和桥梁振动位移响应谱, 通过分析移动荷载幅值谱获得了导致桥梁自由振动位移出现极值响应的移动荷载速度, 并提出了该移动荷载速度的计算公式; 以一简支梁为例, 通过与相关文献结果的对比, 验证了本文数值计算程序的正确性, 进一步基于该程序, 通过数值分析验证了频域分析方法理论推导的正确性和移动荷载速度计算公式的准确性。研究结果表明: 在频域内得到的移动荷载幅值谱与时域内得到的桥梁自由振动幅值响应规律一致, 因此, 移动荷载幅值谱能有效反映桥梁自由振动位移响应; 导致桥梁发生自由振动最大位移响应的移动荷载速度与移动荷载幅值谱最大值对应的速度相等, 且移动荷载幅值谱的其他极值点与桥梁自由振动位移响应极值点对应的移动荷载速度一致; 在自由振动阶段, 桥梁位移响应极值点对应的单个移动荷载速度仅与桥梁自振频率和跨度有关; 单个移动荷载以共振速度通过桥梁时, 桥梁发生的受迫振动与自由振动位移响应均不是最大响应, 因此, 对于高速铁路桥梁的列车运营速度, 除关注列车共振速度外, 需更加重视使桥梁产生最大位移响应的速度。      

火灾作用下钢筋混凝土框架结构的损伤机制

基于ABAQUS软件平台,开发了适用于钢筋混凝土框架结构火灾反应分析的梁单元用户材料模型及子程序,从而可以较为准确地模拟火灾下钢筋混凝土构件的截面温度场.基于塑性增量理论,对在恒定加载与标准升温耦合作用下的钢筋混凝土框架结构模型进行了非线性全过程分析.通过不同受火工况下的非线性全过程分析,揭示了钢筋混凝土框架结构在火灾高温和荷载共同作用下塑性铰的分布规律和结构损伤机制,分析了发生火灾的房间位置对框架结构破坏机制的影响,进而对发生火灾的最不利位置进行了探讨.分析结果表明,钢筋混凝土框架结构构件内力随受火温度升高不断重新分布,构件受热膨胀引起的约束内力与荷载内力叠加将导致其出现塑性铰;受火房间的位置对钢筋混凝土框架结构塑性铰的分布和破坏机制有明显影响,因此,结构抗火设计时应考虑受火房间的不利位置.     

考虑同站台换乘的地铁线路到站时刻协调

地铁线路时刻表的协调有利于节省乘客在不同线路之间的换乘时间,对于同站台换乘的情况,除了要考虑乘客换乘时间外,还需要兼顾换乘客流对冲的安全因素。本文首先建立了地铁列车到站时刻协调优化的混合整数线性规划(MILP)模型,模型以乘客总换乘时间及列车惩罚项之和最小为优化目标,包含列车到站时刻、乘客换乘行为以及换乘客流对冲三组约束条件。接着,本文构造了四个数值算例,使之涵盖两条线路发车间隔的三种关系:两者相等;两者不等且成倍数关系;两者不等且不成倍数关系。结果表明,本文模型针对线路发车间隔的三种关系,均能给出最优解,在避免或减少换乘客流对冲的情况下,使得乘客总换乘时间达到最小。     

地铁列车引起的大地振动传播规律研究

建立列车一轨道连续弹性双层梁平面模型,模拟地铁列车运行时引起的轨道结构振动,采用快速傅里叶变换法并结合Matlab软件编制程序,求出作用在隧道基底的荷载值,在此基础上,建立“隧道一土层”三维有限元模型,计算并分析了不同列车速度、不同隧道埋深等工况组合下地铁列车引起的大地振动传播规律。     

三跨连续系杆钢拱桥主跨标准段受力分析

三跨连续系杆钢拱桥结构复杂,构件众多,使得受力也极为复杂.针对某三跨连续系杆钢拱桥,利用MIDAS有限元进行分析,为ANSYS分析提供力的边界条件.采用有限元程序ANSYS对主跨标准段建立模型,根据实际情况计算荷载加载.计算结果表明:支座内力较小,模型简化可靠.采用最大弯矩荷载工况和最大轴力荷载工况,对其局部进行静力和稳定性分析.分析结果表明:主跨标准段在规范计算下,其局部计算静力和稳定性均能满足要求.     

32m铁路加强型便梁动力性能的有限元分析

建立了32m铁路加强型便梁有限元模型,分析了模型的自振频率和模态;提出了列车动荷载的施加方式;借助ANSYS软件瞬态动力学分析模块,计算得到了便梁模型在列车动荷载作用下的动力响应。结果表明:设计中应着重提高便梁横向刚度,竖向最大位移响应满足规范要求。     

基于Isight平台的某动车组车体牵引梁焊缝应力的灵敏度分析

为确保高速列车的安全运行,提高车体静强度.首先建立动车组车体有限元模型,将运营条件叠加并施加在动车组车体上.在ANSYS软件中进行整车计算,找到模型在恶劣工况下的薄弱位置,采用子模型技术,提取车体底架部分结构,通过对比计算结果验证子模型的可信性.最后通过优化平台Isight整合ANSYS,引入参数化后的子模型,对薄弱部位进行应力灵敏度分析.根据灵敏度分析结果修改设计变量,对如何降低薄弱位置应力提出合理的建议,以此提高车体底架结构强度的安全系数.     

运营期地铁列车振动下软黏土的动力响应及变形研究

为研究软黏土在长期列车振动荷载下的动力响应特征及变形规律,以天津地铁6号线左江道站—梅江风景区站区间为研究背景,采用土体循环移动弹塑性本构模型,选取合理的列车荷载,建立三维有限元模型,揭示隧道周围软黏土的加速度响应和位移响应,并结合实测数据分析隧道周围峰值加速度的衰减规律。研究表明:在隧道径向上平均峰值加速度呈非线性迅速衰减,列车振动对软黏土的影响范围为2.5倍隧道直径;列车振动对隧道周围环境的影响主要以竖向振动为主,地层变形空间分布形式与加速度响应规律一致;列车振动荷载加载初期,土体的变形增速较快,随着时间的增加,振动引起的土层变形趋于稳定。研究成果可为运营期地铁隧道的环境监测和地层变形评价提供有益参考。     

基于数理统计的地铁车站换乘走行时间估计研究

对车站换乘走行时间的估计是分析成网条件下地铁线路间列车合理衔接,减少乘客总换乘等待时间的前提.基于数理统计方法对地铁车站换乘走行时间规律进行研究,设计地铁车站换乘走行时间规律的抽样调查方法,同时采用正态分布和对数正态分布函数对地铁车站换乘走行时间分布进行描述,并利用极大似然估计法对其中的参数进行估计.最后,以重庆地铁两路口换乘站为例,对所提出方法的实际可行性进行验证.     

斜拉桥索力精确模拟的矩阵分析法

用ANSYS对斜拉桥进行建模时,需要输入初始索力,但ANSYS并没有直接提供施加初内力的方法,只能利用单元的生死特性、单元初应变或者温度荷载来模拟斜拉索索力。讨论了单次模拟法和循环迭代法存在的问题,提出了一种基于矩阵分析的方法;考虑斜拉索索力之间的相互影响,修改了循环迭代公式,能实现索力的精确模拟,并证明常规的循环迭代法只是矩阵分析法的特例。通过苏通大桥斜拉桥索力的精确模拟,验证了该方法的可行性,为以后类似问题的ANSYS二次开发提供了思路。     

单元双块式无砟轨道道床板长度的确定

为确定双块式无砟轨道道床板的合理单元长度,采用数值模拟的方法分析了列车荷载、纵、横向荷载、温度力、温度梯度作用下不同单元长度轨道结构的应力、应变响应;在此基础上,计算了不同长度单元板的裂缝宽度及所需的最小配筋率.现场试验结果表明:单元板长度越大,内部应力、板端位移量和板中裂缝宽度越大,满足裂缝宽度限值的配筋率越大;单元双块式无砟轨道板的长度宜小于8.0 m,推荐兰新二线采用长6.5 m的单元双块式无砟轨道道床板.      

高速铁路无缝钢轨断缝瞬态冲击行为分析

无缝线路钢轨焊缝及其热影响区在温度力作用下可能发生钢轨折断形成断缝. 为了研究钢轨折断对列车运营安全的影响，对轮轨接触受力特性及其材料高频动态响应进行了分析. 首先，建立了ANSYS/LSDYNA三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型；然后，根据不同速度轮轨力时域响应规律，选择了合适的模型计算工况，并且通过计算轮轨接触受力特性和材料高频动态响应，分析了车轮跨越断缝的安全问题；最后，通过小波变换获取了车轮跨越断缝时轮轨力的频域分布. 结果表明:断缝处轮轨高频冲击力峰值随断缝长度变化先减小后增大，转折点处断缝长度与行车速度负相关；车轮通过断缝时，钢轨最大剪切应力超过材料破坏极限，易导致钢轨材料脆断；轮轨力时频图中存在两个特殊频率成分，分别对应高频冲击荷载（1 500 Hz左右）及二次冲击荷载（450 Hz左右），断缝长度对轮轨力频域分布影响较小.      

斜交角变化对斜交弯梁桥结构内力影响的计算分析

以一座斜交弯梁桥为工程背景,利用ANSYS软件建立该桥计算模型。采用结构有限元计算方法,运用参数变异法,计算在恒载和预应力作用下不同斜交角,即15°,30°,45°和60°,对斜交弯梁桥结构的边跨支撑、墩顶及跨中等关键位置产生的内力影响,对比随斜交角的变化,分析引起关键位置内力变化的规律及成因,验证了连续斜交弯梁桥空间力学分析采用板单元有限元素法的合理性,供工程设计及施工部门参考。     

高层建筑在桩-土-上部结构共同耦合作用下的有限元分析

以某12层钢筋混凝土框架剪力墙结构为例,采用有限元软件ANSYS分析了"桩-土-上部结构共同耦合作用"与"正常设计条件"两种情况下,上部结构的内力及变形情况,并将计算结果进行对比分析。分析结果表明在高层建筑结构设计时,应该充分考虑到下部结构对上部结构的影响,从而使设计更加合理。     

夹心钢板系统加固正交异性钢桥面板的性能分析

正交异性钢桥面板广泛应用在现代钢桥中,但在车辆荷载作用下,由于较高的应力集中易引起关键焊接部位的疲劳裂纹,采用夹心钢板系统（SPS）对正交异性钢桥面板进行加固。通过ANSYS软件建立了正交异性钢桥面板及其SPS加固层的三维有限元模型,在不同的荷载工况下,分析了按我国现行规范规定的车辆荷载的两个后轴共同作用下桥面板的应力分布特征,并与加固前的应力状态进行了对比。结果表明：骑U肋加载在桥面板时U肋焊接处产生的横桥向应力最大;采用SPS对正交异性钢桥面板进行加固的效果良好,与加固前相比,可较大幅度地降低钢桥面板的应力,更有助于抵抗钢桥面板疲劳裂纹的产生。     

客货共线无砟轨道钢轨支点压力时程特性分析方法

采用Tekscan压力测量系统现场测试了遂宁—重庆客货共线无砟轨道钢轨支点压力, 提出了高斯函数型钢轨支点压力时程表达式, 并通过现场实测数据对其进行验证; 根据钢轨支点压力时程表达式, 采用时序式加载法对轨道结构模型施加荷载, 并将其动力响应结果分别与车辆-轨道-路基垂向耦合振动模型的计算结果和现场实测结果进行对比。研究结果表明: 现场实测客货车对钢轨支点的最大压力分别为29.91和82.49 kN, 与中国铁道科学研究院测试结果的相对误差小于20%, 故Tekscan压力测量系统可精确测试钢轨支点压力; 高斯函数拟合所得客货车对钢轨支点压力的时程曲线与实测曲线的相关系数分别为0.962 7和0.966 7, 最大压力与现场实测值的相对差异分别为5.15%和0.46%, 最小压力与现场实测值的相对差异分别为7.23%和24.11%, 故采用高斯函数能较好地模拟客货车对钢轨支点压力的时程曲线, 且货车作用下钢轨支点压力时程的模拟精度略高于客车; 基于时序式加载法的荷载激励-轨道-路基模型计算结果与车辆-轨道-路基垂向耦合振动模型计算结果和现场测试结果相比, 轨道板最大位移相对差异分别为5.41%和2.70%, 底座板最大位移相对差异分别为2.86%和5.71%, 轨道板最大加速度相对差异分别为14.00%和23.20%, 底座板最大加速度相对差异分别为13.61%和8.73%。可见, 基于时序式加载法和高斯函数型钢轨支点压力时程表达式的荷载激励-轨道-路基模型可靠, 该方法无需建立车体模型, 既能保证计算效率, 又具有很高的精度。      

三维活塞环热机耦合有限元分析

本文以16V240ZJD型机车柴油机活塞环顶环为研究对象，运用有限元分析ANSYS软件建立活塞环三维几何模型。采用该模型对活塞环在最大气体爆发压力工况下进行了三维热机耦合有限元计算。分析了活塞环的应力，抗弯强度以及变形情况，并分析比较了热载荷和弹力作用对活塞环应力的贡献。得出的结论是弹力作用对活塞环应力贡献最大，热载荷作用不可忽视，防止热变形使开口咬合。为改进活塞环的结构设计和提高其工作可靠性提供了理论依据。