梁-板单元模型在劲性骨架钢筋混凝土拱桥仿真分析中的合理性研究

通过对劲性骨架钢筋混凝土拱桥的仿真方式进行分析和研究,探讨了在该类桥梁中应用最为广泛的梁-板单元模型的合理性。以一座上承式单跨劲性骨架钢筋混凝土拱桥为研究对象,分别建立主拱的梁-板单元模型和梁-实体单元模型,从结构的整体受力、局部受力和施工阶段受力3方面分析梁-板单元模型的优缺点。结果表明:梁-板单元模型建模简单,计算结果精度较好,仿真方式合理;梁-板单元模型在施工阶段分析中存在板的厚度与拱圈混凝土实际分环分段厚度不一致的问题,因此给出了按拱圈的分环面积和分环刚度等效原则共同确定对应板厚度的解决方案。     

北京南站轨道层桥梁节点设计

通过对常规钢管混凝土节点连接形式的介绍,结合北京南站轨道层桥梁结构构造和受力特点进行分析,阐述北京南站轨道层桥梁结构节点设计和节点处理的构造方法,首创大承载能力型钢混凝土联结过渡方式的独特节点形式,以连接钢筋混凝土梁与上、下钢管混凝土柱,成功解决了承受列车疲劳荷载、截面尺寸大、配筋率高的钢筋混凝土梁与异形钢管混凝土柱连接技术难题。还对轨道层桥梁结构的节点构造、节点类型和计算分析给出较详细的论述,为将来类似节点设计提供指导。     

城市轨道交通连续U梁截面受力分析与优化设计

轨道交通高架线是城市快速轨道交通线路的首选形式。U形断面的桥梁结构外形美观、结构经济、施工方便,是近年来快速发展的一种新结构形式。以青岛地铁人民路节点桥连续U梁设计为依托,对现有连续U梁截面进行优化。利用BSAS程序,通过建立平面杆系模型对2种不同截面的连续U梁进行计算对比,得出2种截面下全桥的变形和受力。在Midas中建立有限元实体模型,对优化截面连续U梁计算结果进行复核对比,发现通过优化连续U梁中支点截面特性,变相增加腹板高度,可以有效改善全桥纵向正应力及竖向变形,使全桥结构受力更科学合理,同时大大减少了预应力钢束数量,节约了成本。     

耳板式钢-混凝土组合桁架节点力学性能试验研究

钢-混凝土组合桁架梁上弦端节点受力复杂,是组合桁架结构受力的关键部位.以西平铁路桥梁钢-混凝土组合桁架节点为原型,设计制作了3个耳板式节点的1:2缩尺模型,进行水平静力性能试验和有限元分析,研究钢-混凝土组合桁架节点的应变发展规律、极限承载力、破坏模式和荷载-位移曲线等力学性能.研究表明:耳板式钢-混凝土组合桁架节点极限承载力和刚度满足设计要求;PBL连接件具有较好的抗剪能力;节点的薄弱部位为弦杆核心区混凝土;节点的破坏模式主要有弦杆混凝土开裂破坏、腹杆屈曲破坏、腹杆与耳板连接处屈服等,因此提高混凝土强度和节点配筋率,增加腹杆厚度有助于提高整个节点的承载力.     

大跨度斜拉桥钢锚梁空间复杂力学性能研究

大跨度斜拉桥索塔锚固区是传递拉索集中力的重要结构,也是桥塔设计的关键部位之一.为研究断索情况下钢锚梁的应力变化以及牛腿顶板与锚梁底板之间的摩擦和预应力的作用对钢锚梁结构应力的影响,以主跨560 m的大跨径斜拉桥为工程背景,采用有限元方法建立钢锚梁局部受力分析模型,通过钝化一侧索力模拟断索工况,并对钢锚梁结构进行线性和非...     

复杂异形深基坑双环形内支撑体系 设计及受力变形特性

北京地铁 R4 线北京朝阳站地下 3 层和地下 4 层基坑具有平面几何形状复杂、各级基坑开挖深度不同以及 基坑周边附加荷载不对称等特点。为解决常规基坑支护方案不适应本基坑的问题,研发了直径不相等的双环形钢 筋混凝土内支撑体系并成功实施。详细介绍了双环形内支撑体系的布置、结构参数及施工步序,采用数值模拟方 法建立模拟基坑开挖支护的三维数值计算模型,并结合支护结构变形和受力的实测结果,探讨双环形内支撑体系 的受力和变形特性。结果表明：其围护结构变形、钢筋混凝土支撑和钢筋混凝土环梁的轴力、钢筋混凝土环梁收 敛等指标均满足控制值要求。工程实践表明：钢筋混凝土双环形内支撑体系具有布置方式灵活、对空间形状不规 则基坑具有较好的适应性、基坑内部作业空间开阔等优势。     

隧道仰拱组合结构的现场试验研究

在复杂地质条件下长大隧道施工过程中,为了控制隧道围岩的过大变形及加快隧道施工进度,需要将仰拱及时封闭.通过对仰拱采用钢筋混凝土预制板和干硬性混凝土组成的组合结构的现场试验研究,把仰拱上的荷载通过预制板间接传递给铺底干硬性混凝土,并充分利用干硬性混凝土强度增长快、受力后变形较小的特点,使仰拱组合结构在隧道掘进的两次出砟间隙时间内达到能通行汽车的要求.对组合结构承受不同荷载时钢筋混凝土板顶面的沉降变形及钢筋混凝土预制板和铺底混凝土之间的接触压力进行现场量测,并用有限元计算方法对试验结果进行分析验证.结果表明,由本文设计的隧道仰拱组合结构,能够增强隧道的施工安全和加快施工进度.     

内置式钢锚梁索塔锚固结构试验研究

荆岳长江公路大桥索塔锚固结构采用支承于钢牛腿上非对称布置的钢锚梁形式,为了保证索塔结构的安全,验证索塔设计的抗裂性及安全度,了解非对称布置的钢锚梁在多种不同的支承方式下的受力特性,对索塔锚固区作了足尺模型试验研究。结果表明,钢锚梁三种支承状态下,在设计恒载、活载及最不利荷载组合作用下,索塔锚固结构是安全可靠的,且具有足够的安全储备。钢锚梁两端固定时,单根拉索"失效"或换索状态下,索塔锚固结构是安全的。     

矩形钢管混凝土梁受弯性能试验研究

通过8根矩形钢管混凝土梁的试验,研究分析了矩形钢管混凝土梁的受力特点和承载能力,结果表明：矩形钢管混凝土梁具有优良的变形能力、较高的承载力和稳定的后期承载力与变形性能,钢与混凝土得到了充分利用。将矩形钢管混凝土梁的受力性能与钢筋混凝土梁和钢梁的受力性能进行了对比分析,矩形钢管混凝土梁在承载力、变形能力、经济效益等方面较之其他梁有一定的优势。     

常泰长江大桥桥塔空间纵横梁施工控制

常泰长江大桥主航道桥为在建世界最大跨度斜拉桥，首次采用钢-混混合结构空间钻石形桥塔。因桥塔特殊的结构形式和力学行为，在设计阶段对其施工控制方案进行分析，针对施工期可能存在的问题进行优化设计。结果表明：纵横梁施工控制方案对桥塔控制断面内力、塔底反力、纵横梁线形及预应力布置均有影响。区别于传统桥塔下横梁不参与纵向整体受力，该桥塔下横梁（纵梁）通过塔梁节点转动参与主塔纵桥向受力。通过建立桥塔有限元模型，基于设计阶段纵横梁的受力特点提出施工控制措施，最终保证了纵横梁施工期的结构安全，实现了对结构线形的高精度控制。     

基于混凝土弹塑性损伤本构模型的盾构管片受力分析

在混凝土弹塑性损伤本构模型的基础上,考虑盾构管片拼装块与连接螺栓的非连续性和拼装块之间的接触关系,建立三维非连续接触计算模型。以苏州某地铁盾构隧道工程为例,对盾构管片的受力状况进行模拟计算,并与惯用法模型和修正惯用法模型的计算结果进行对比分析。结果表明:盾构管片内拱顶K拼装块部分区域的损伤因子超过了损伤临界值,这些部位将产生明显可见的裂缝;盾构管片拱顶与拱底内侧的受拉区域均产生了塑性变形,拱顶K拼装块的塑性区深度达到截面宽度的55%;盾构管片最大内力组合在两侧拱腰管片的接头处;三维非连续接触计算模型可以更好地反应管片接头对内力的影响和管片混凝土材料的受力及变形特性;模型中盾构管片接头处接触单元的设置消除了其他模型中接头刚度差异对计算结果的影响,对盾构管片抗压刚度及抗弯刚度均会产生影响。     

电力隧道施工对既有地铁区间结构的影响与分析

就某电力隧道临近既有地铁区间施工为实例,对其施工过程进行模拟计算,根据计算结果,分析地铁结构变形情况、内力变化、变形缝沉降等,分析评估其对既有地铁结构的影响,并对施工工法提出一定的建议,以保证地铁结构的安全可靠,为类似工程提供参考。     

地铁车站考虑变形缝因素的数值模拟研究

采用FLAC3D三维有限差分程序,对地下结构变形缝模拟方法进行研究与比较。数值模拟采用地层-结构模型,土体采用摩尔-库仑模型;应用link单元模拟变形缝,对link单元的本构关系及参数选用给出明确定义。结果表明,考虑变形缝后,结构变形会更加灵活、充分,变形值较未考虑变形缝的略大。     

无砟轨道桥上交叉渡线受力及变形规律分析

基于有限单元法的桥上无缝道岔设计计算理论，分析采用凸型挡台基础连接形式桥上无缝道岔交叉渡线钢轨、传力部件、轨道板和桥梁的受力与变形，归纳出桥上无缝道岔交叉渡线受力和变形规律，并对今后无砟轨道桥上无缝道岔交叉渡线设计提出建议。     

乌鲁木齐地铁1号线穿越活动地质断层的技术措施

分析乌鲁木齐地铁1号线穿越3条活动地质断层的特征,表明断层的变形具有不可抗拒性和巨大的破坏性。当断层发生突发性黏滑错动后,上、下盘相对产生复杂的空间三维变形,结构同时具有拉、压、剪、扭、弯等共同受力特性,其作用对穿越的隧道产生巨大的影响,导致隧道严重变形、开裂甚至破坏。据此估算1号线沿线断层的最大位移量及百年变形量,阐述浅埋暗挖法的结构设防方案、结构受力计算模型、断层处理的接头方案,以及断层处的结构防水等技术措施,提出的静态强制位移法是对此工程难题的初步尝试。     

管片接头改进条带算法的关键问题研究

为使管片接头改进条带算法结果更加可靠,汇总了对结果影响最大的关键问题,采用理论分析和数值模拟等手段对问题逐一分析,并给出相应的初步建议。研究表明,改进条带算法中的混凝土有效宽度取值的合理范围是0.8~1.0倍的管片厚度;直斜弯螺栓与混凝土的变形协调关系是有区别的,给出了不同螺栓的变形增量与混凝土变形的关系公式;在手孔区接头板混凝土较薄时,应计入接头板局部变形对螺栓刚度的影响;混凝土材料宜选用满足安全概率的非线性参数,传力衬垫材料宜选用稳载条件下的试验曲线参数。研究结论是对改进条带算法关键细节补充完善,对同类力学模型算法也有借鉴意义。     

武汉市地铁车站结构的三维地震响应分析

选取武汉市一地铁车站结构,采用FLAC3D软件建立其三维计算模型,研究100年超越概率为10%的武汉人工波作用下地铁车站结构的三维地震响应.计算结果表明:离车站结构端部1.5倍车站结构宽度的横断面可简化为平面应变问题考虑;车站结构纵向跨中的横截上结构内力及变形均最大,因而按平面问题计算的结构进行结构设计,结构是偏于安全的;地震荷载对柱端弯矩的影响最大,其次是侧墙,对板的影响最小.该研究成果可为武汉市地铁车站结构的抗震设计提供参考.     

车辆装配前铝合金焊缝节点结构疲劳试验研究

铝合金焊缝节点结构作为车体结构中的重要组成部分,车辆装配前对焊缝节点结构强度进行研究具有重要意义。为了掌握铝合金焊缝节点结构的疲劳强度性能,选取实车中出现疲劳裂纹破坏的典型节点部位制作标准件进行疲劳试验;根据试件与实际车体疲劳破坏位置的应力分布趋势一致的原则,设计了两种典型焊接形式的标准件结构模型,并且确定了疲劳试验的加载方式以及试验工装设计,给出了试验模型的疲劳破坏位置以及通过成组试验获得的典型节点形式的S-N(应力-寿命)曲线。同时利用非线性有限元方法对铝合金焊缝节点结构进行疲劳强度计算,将计算结果与试验结果进行对比分析,验证了所采用有限元计算方法的准确性和普遍适用性。     

红层软岩地区高速铁路深路堑基底变形规律研究

挖方高边坡基底随时间持续上拱变形如果超出铁路路基设计规范的限值,会严重影响列车的舒适性和安全性。为研究西南地区泥岩夹砂岩挖方高边坡基底持续上拱变形机理,使用FLAC3D软件对挖方高边坡进行弹塑性和黏弹塑性数值计算,并尝试从软岩流变的角度分析挖方高边坡施工完后基底持续上拱变形的规律。研究结果表明:在不考虑流变的弹塑性分析中,挖方高边坡具有明显的边坡开挖效应(卸荷效应),竖向应力随着边坡开挖深度的增加而减小,导致竖向变形逐渐增大,应力变化越大竖向变形也越大;在流变分析中,由于开始阶段的岩体应力调整,基底下一定深度出现竖向压缩变形,随着应力稳定,发生持续上拱非线性变形,并在5年后达到稳定;在流变计算中,由于基底下剪应力与水平应力均有所大幅度增加,基底下各深度的竖向变形小于弹塑性计算的变形,采用泥岩流变计算模型能较好的模拟并解释依托工程案例中挖方路基持续上拱变形现象。     

高速铁路悬臂现浇连续梁桥后期徐变影响因素分析

长期荷载作用下,徐变将引起大跨度预应力混凝土连续梁桥的上拱或下挠。为满足现行高速铁路的高平顺性及高稳定性要求,大部分均采用无砟轨道,但其可调性很小。通过建立多座不同跨度的连续梁有限元模型,分析了混凝土弹性模量E、预应力张拉龄期τ、不同徐变计算模式及二恒铺装时间等主要因素对后期徐变的影响。结果表明,混凝土弹性模量必须达到设计要求;预应力张拉时混凝土龄期根据具体计算结果可适当调整;不同徐变计算模式差异大;延长二恒铺装时间可显著减小徐变变形。