基于一阶优化方法的桥式起重机结构有限元分析

针对桥式起重机桥架结构设计计算，采用一阶优化分析方法对其桥架结构的约束条件以及目标函数进行优化处理，研究结构的强度、刚度等静态特性，并对优化后的结果与优化之前的数值进行对比分析，充分地验证了一阶优化方法的优越性。     

柔性梁与带摆动荷载小车的耦合动力学分析

起重机桥架结构的振动以及荷载的摆动会使桥架结构产生疲劳损伤并影响荷载的精确定位.基于荷载、起重小车组成的椭圆摆与移动质量通过桥梁模型,起重机柔性梁与带摆动荷载的移动小车多体刚柔耦合动力学系统,并采用拉格朗日方程推导了耦合系统的运动微分方程组.采用Newmark-β逐步积分方法进行数值求解,分析了起重小车的运动速度、荷载质量等参数对桥架结构振动以及荷载摆动的影响.研究结果表明:起重小车的运行速度会影响桥架结构的振型,桥架结构的最大振动幅度与荷载质量成正比;耦合系统桥架结构中点的挠度比采用ANSYS软件计算的静挠度增大4%;荷载的摆动导致起重小车的驱动力与驱动功率周期性地改变,起重小车驱动力以及驱动功率变化的幅度范围正相关于起重小车的加速度值.     

箱形主梁结构优化设计

针对目前箱形梁桥式起重机金属结构自重偏大、结构日益复杂的情况,基于简单的材料力学知识,构建了金属桥架的优化数学模型和进行了软件开发;用两种方法(包含有限元分析方法)对箱形梁桥架进行优化设计.结果表明:通过优化设计后的桥式起重机箱形梁,在满足其性能要求的情况下,其自重减轻了许多,并取得了经济效益.     

门式起重机结构参数与动态指标耦合关系

根据已建立的小车架为弹性结构时门起重机的3质量3自由度串联弹性动力学系统振动模型，通过模态分析法获得系统动态特性的数值解，着重研究门式起重机结构参数与动态指标之间的耦合关系和变化规律。小车轨距对系统固有频率的影响较大；桥架刚度系数和小车架刚度系数对系统动载系数的影响不大。     

永磁直驱柔性构架转向架的动力学模型研究

永磁直驱柔性构架转向架是一种新型的地铁车辆转向架,具有结构简单、紧凑、曲线通过能力强等特点.使用Simpack软件建立了永磁直驱柔性构架转向架两种不同的动力学模型:构架集总参数的多刚体动力学模型和构架的刚柔体动力学模型.在构架集总参数模型中,将柔性构架视为两个通过多向弹簧连接的侧梁.在构架离散参数模型中,将柔性构架作为柔性体处理.仿真分析了装用永磁直驱柔性构架转向架的地铁车辆的蛇形运行临界速度、曲线通过安全性和运行平稳性.仿真结果表明:构架集总参数模型适用于优化柔性构架的刚度参数,进行脱轨安全性分析和车辆稳定性分析,而构架离散参数模型更适用于平稳性分析.     

桥式起重机的防摇问题及其分析与仿真

笔者在文中论述了桥式起重机的防摇问题运动分析的简明数学模型,应用经典控制理论化解为传递函数模型,并使用SIMULINK对此进行仿真,说明了起重机运行时吊物摇动的基本规律和基本控制方法.     

高速磁浮车小半径曲线通过仿真分析

为了分析国产化高速磁浮车辆的试验线路运行性能,开展了小半径曲线通过性能动态仿真研究.根据走行部主要结构参数,初步分析计算了曲线通过时车体与走行部间的几何关系和受力.利用多体动力学及系统分析的协同平台,建立模块化组装的整车动力学与控制模型,并进行R=400m曲线通过仿真.从分析值与仿真值对比和动车组的多种工况仿真分析来看,模型及仿真结果是基本准确的.     

直接驱动转向架的动力学性能分析

运用多体系统动力学软件SIMPACK建立了铰接式直接驱动转向架的车辆系统动力学模型,通过仿真计算分析了三角杆纵向刚度和横向刚度与车辆临界速度的关系,并对二系悬挂垂向刚度和垂向阻尼的参数进行了优选.最后分析了整车曲线通过性,结果表明直接驱动转向架具有良好的动力学性能,能满足运行的需要.     

桥式起重机的防摇问题及其分析与仿真

笔者在文中论述了桥式起重机的防摇问题运动分析的简明数学模型，应用经典控制理论化解为传递函数模型，并使用SIMULINK对此进行仿真，说明了起重机运行时吊物摇动的基本规律和基本控制方法．     

转K7型转向架轮对径向装置抗剪刚度设计

针对转K7型副构架式自导向径向转向架,通过相关结构受力与刚度串并联关系分析,明确了决定其轮对径向装置抗剪刚度的几何和刚度参数,构建了抗剪刚度的数学计算公式.基于车辆系统动力学分析技术,确定了转K7型转向架轮对径向装置所需抗剪刚度为11 MN·m-1.考虑转向架结构实际受限条件,对轮对径向装置各组成件的几何和刚度参数进行匹配设计.首先设计确定出对角斜撑角和连接杆轴向拉压刚度分别为42.和150 MN·m-1,然后使用抗剪刚度数学计算公式导出所需的副构架结构横向刚度应不小于23.6 MN·m-1,进而按该参数要求对副构架结构进行相应设计.考虑部件间接触配合关系,建立了轮对径向装置的高仿真非线性有限元装配体分析模型.计算结果表明:结构横向刚度为24 MN·m-1,达到了轮对径向装置抗剪刚度的设计要求;抗剪刚度为所需设计值11 MN·m-1,验证了抗剪刚度数学计算公式和设计方法的可靠性.     

自重及吊机荷载对钢桁梁桥合龙的影响分析

广东东莞东江大桥是一座刚性悬索加劲三桁双层桥面钢桁梁桥,结构新颖,受力性能复杂,合龙口合龙点多,合龙难度大。,以此工程为依托,分析自重及吊机荷栽对钢桁梁合龙的影响,结果表明：自重引起的变形对铜桁梁合龙的影响比较显著,吊机荷载对铜桁梁合龙的影响很小。     

中承式钢管混凝土系杆拱桥桥道系施工控制技术

中承式钢管混凝土系杆拱桥施工,由于主桥结构复杂、技术含量高、施工难度大,要求在施工过程中对全过程进行施工控制.通过对缆索吊装系统吊装行车道边梁、龙门吊机吊装行车道内梁和汽车吊机吊装人行道梁等3个阶段的施工控制,确保了大桥建成后线形符合设计要求,结构受力合理,为相似桥梁的施工监控提供借鉴.     

预应力钢混连续梁桥钢混结合段局部应力分析

预应力钢砼混合连续梁桥作为一种新型组合结构,它要求把钢梁和混凝土梁连接成共同受力的连续的结构体系,以便顺畅地传递各种荷载。以某钢-预应力混凝土组合连续梁桥为背景,针对钢混结合部受力复杂的特点,采用空间有限元的分析方法,建立此桥的钢混结合段的局部有限元模型,并在相关荷载工况下进行分析计算。根据计算结果,分析该桥的应力分布情况,结果表明钢混结合部分存在少数应力超过允许值,但是高应力集中于极小的区域,而结构整体上则处于较小较平均的应力状态下,对整个桥梁以及钢混结合段的整体使用性能安全影响很小。     

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.     

新型装配式倒T形空心板桥受力性能

为解决现有装配式空心板桥的铰缝病害, 提出了一种新型装配式倒T形空心板桥; 进行了跨径8 m的倒T形空心板桥足尺模型试验和非线性有限元分析, 研究了车辆荷载作用下倒T形空心板桥各组成构件的应力、挠度和裂缝分布等, 得到了倒T形空心板桥的受力机理与破坏模式; 对比了倒T形空心板桥与带门式钢筋空心板桥的受力性能, 验证了倒T形空心板解决铰缝开裂问题的有效性。研究结果表明: 倒T形空心板桥的破坏过程分为弹性阶段、空心板开裂阶段、现浇结构层混凝土开裂阶段和受拉钢筋与钢板屈服阶段, 其整体受力性能良好, 极限荷载是带门式钢筋空心板桥的1.4倍; Ω形钢板上方受拉区混凝土首先达到拉应力限值3.17 MPa, 是受力薄弱部位; 由于Ω形和L形钢板的设置, 现浇结构层混凝土开裂时, 与结构层等高度的各结合面处的法向和切向黏结应力均不会超过限值2.30和0.29 MPa, 避免了结合面的黏结失效; 与带门式钢筋的空心板桥相比, 倒T形空心板构造不会减小空心板的开裂荷载, 且新旧混凝土结合面开裂在空心板开裂之后, 可从根本上解决传统空心板桥在车辆荷载作用下铰缝先于空心板开裂的问题。      

双线铁路钢管混凝土系杆拱桥设计

本文首先介绍了某铁路96m系杆拱桥的主要构造尺寸,通过采用数值分析手段对钢管混凝土拱桥的结构进行了分析。分析结果表明,钢管系杆拱桥具有结构高度小、竖向刚度大和良好的动力特性,因而在实际设计中可以大力推广。     

斜拉桥钢桥面板顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群数字疲劳试验

为研究多场耦合作用下斜拉桥钢桥面板疲劳裂纹的扩展机理，建立了跨尺度斜拉桥全桥数字疲劳试验模型；通过模拟顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处多道焊缝的焊接全过程，将焊接残余应力引入数字疲劳试验模型中；基于扩展有限元法，在多场耦合作用下对顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处典型疲劳裂纹进行扩展机理的数字断裂参数分析与扩展行为的数字疲劳试验。研究结果表明:在顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处存在较大的残余拉应力，其最大值接近钢材的屈服强度，焊接残余应力对钢桥面板疲劳性能的影响不可忽略；后续焊缝会影响已有焊缝区域的应力场分布，在分析计算多道焊缝影响区域的焊接残余应力场时，需模拟多道焊缝的焊接全过程；在恒载应力场、活载应力场和焊接残余应力场的多场耦合作用下，按复合型裂纹扩展的工程准则，顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处4种典型疲劳裂纹的最大等效应力强度因子幅均大于疲劳裂纹扩展阈值，均将在疲劳循环荷载作用下发生疲劳扩展；在多场耦合作用下，过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊趾处疲劳裂纹和U肋侧焊趾处疲劳裂纹均为以Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹，Ⅱ型和Ⅲ型裂纹的影响不容忽略；过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊根处疲劳裂纹和横隔板过焊孔边缘处疲劳裂纹均为Ⅰ型裂纹；建立的多场耦合作用下多尺度数字疲劳试验可为运营阶段大跨度桥梁钢桥面板疲劳裂纹的扩展提供分析与模拟方法。      

铁路快速抢修钢桥方案研究

介绍了铁路快速抢修钢桥的基本结构特点,并采用ANSYS程序对成桥运营和利用铁路救援起重机进行架梁两种情况进行仿真分析,计算结果表明该方案是可行的,钢梁在架设及使用中是安全的。     

钢桥桥面铺装层间剪应力影响因素及简化计算

为了减小钢桥桥面铺装层间剪应力,建立桥面系三维有限元计算模型,分析了不同荷位、钢板厚度、U肋开口宽度、铺装厚度、铺装模量、层间接触条件以及轴载大小对铺装层间纵横向剪应力的影响,推导了实用的应力简化计算公式。研究发现桥面板不均匀变形使得铺装层间剪应力远大于同条件下的路面结构;影响显著的因素依次为轴载大小、钢板厚度、U肋开口宽度以及铺装参数;层间完全光滑有利于抗剪,但降低了桥面系整体刚度;控制重载,加强桥面系刚度与选择柔性层间粘结材料是减小层间剪应力的有效措施。     

基于MIDAS/Civil的既有桥梁温度应力有限元分析

温度应力是大型桥梁结构开裂的重要影响因素之一。以既有典型桥梁为背景,参考我国公路桥梁设计规范,采用通用有限元程序MIDAS/Civil对该桥温度效应进行仿真分析,得到截面温度梯度和体系温变对该桥应力的影响规律,然后将截面温度梯度和体系温变进行线性组合,探讨它们对大桥内力的影响,并与实际检测的桥梁裂缝分布进行对比。同时,从理论角度计算得到跨中截面最大的弯矩与软件计算结果甚为接近,从而验证了软件计算的合理性,其有限元模拟得到的结论对该桥的维修加固及同类型桥梁的结构设计具有一定参考价值。