基于增量谐波平衡法的汽车转向轮非线性摆振的研究

采用振幅作为控制参数,应用增量谐波平衡法,求得方程解的表达式,分析了系统的分岔和极限环振动现象,并用龙格库塔法进行数值计算验证,结果表明:增量谐波平衡法在汽车转向轮摆振分析中有效可靠,有足够的精度,并运用Floquet理论对周期解的稳定性进行分析,进而确定了极限环的稳定性,最后分析了各结构参数对摆振的影响。     

大跨度斜拉桥极限承载能力研究

本文考虑斜拉桥几何非线性,应用弹性 塑性铰分析模型进行材料非线性分析,研究了主梁自重和车辆荷载作为增量荷载时结构极限承载能力。研究表明,所采用的方法可以追踪个别杆件进入塑性到结构整体失稳的全过程,确定出斜拉桥极限承载力。梁的自重和车辆荷载为增量荷载时,塔根处的主梁截面、塔的截面等较容易屈服。车道荷载中集中荷载的作用位置对斜拉桥塑性铰的发展、形成失效路径、极限承载力等有较大影响。     

大跨度混合梁斜拉桥弹塑性极限承载力分析

为研究混合梁斜拉桥的弹塑性极限承载力,基于连续体三维虚功增量方程,建立空间薄壁梁单元的U.L.列式增量平衡方程,采用分段分块变刚度法计算单元的弹塑性刚度矩阵,并编制相应的斜拉桥弹塑性极限承载力空间分析程序ULCA.采用ULCA对某主跨480 m的双塔三跨空间双索面混合梁斜拉桥成桥进行弹塑性极限承载力分析,分析结果表明:该桥的荷载安全系数k=3.146 5,因混凝土主梁受压区破坏而达到极限状态;材料非线性对边跨位移、索力及桥塔位移的影响远大于对中跨的影响;极限荷载作用下,材料非线性对主梁和桥塔的轴力基本无影响,但弯矩重分布比较明显.     

芜湖长江公路二桥的极限承载力分析

极限荷载作用下大跨度斜拉桥的非线性效应极为突出,进行该类桥梁极限承载力分析时其影响不容忽视。该文以芜湖长江公路二桥为例,结合其大跨径、四索面、分体式钢箱梁的结构特点,详细分析了其极限承载力性能,考虑了梁与索的材料非线性及几何非线性的影响,比较了不同荷载分布方式的影响,分析了不同荷载分布时结构的破坏路径。研究结果表明:考虑双重非线性计算得到的极限承载力值更符合实际情况;不同荷载分布方式对该桥极限承载力影响较大;斜拉索的材料非线性在该桥的极限承载力分析中不容忽视;结构主要是由于跨索的断裂或主梁出现塑性铰导致破坏。     

钢管混凝土拱桥极限承载力分析的自适应方法

针对现行钢管混凝土结构极限承载力分析的增量非线性有限元法主要依据钢管混凝土的弹塑性本构关系建立非线性迭代计算公式,其计算原理复杂、效率低,难以满足工程设计和分析要求的状况,建立了钢管混凝土拱桥结构极限承载力分析的自适应弹性模量缩减法。首先对不同受力条件下材性差异较大的圆形截面钢管混凝土构件,根据统一理论和承载力相关方程确定了构件的广义屈服函数,进而利用全面试验法在广义屈服面上设置配点,并在极值点附近加密配点,通过回归分析建立了齐次广义屈服函数,据此定义了单元承载比、承载比均匀度和基准承载比,提出了钢管混凝土拱桥高承载单元的自适应识别准则。然后,利用变形能守恒原则建立了弹性模量调整策略,通过自适应缩减高承载单元的弹性模量模拟结构在加载过程中的刚度损伤,并利用线弹性迭代分析计算钢管混凝土拱桥的极限承载力。最后讨论了离散单元数量、荷载分布方式以及广义屈服函数的齐次性对结果的影响,并将该方法与模型试验及增量非线性有限元法的计算结果开展了对比分析。研究表明:该方法能够体现钢管混凝土不同材料纤维在受力变形过程中的自适应调整能力,并通过对拱桥结构损伤演化的自适应模拟取得较高的计算精度和计算效率。     

初应力对钢管混凝土拱肋节段极限承载力影响的有限元分析

该文采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱极限承载力计算方法,自编程序对钢管混凝土拱肋节段进行了极限承载力计算,在计算时按不考虑和考虑初应力分别进行了分析,通过两者计算结果的比较,得出了一些有意义的结论,可为相关人员进行类似问题分析时提供参考。     

考虑结构损伤的CFST拱桥极限承载力分析

为研究大跨度钢管混凝土拱桥在结构受到损伤情况下的极限承载力,以某特大桥为例,假定该桥在营运阶段主拱圈拱脚根部截面受到损伤,借助通用有限元程序ANSYS建立相应的空间有限元模型,研究过程中引入考虑套箍效应的钢管内混凝土本构关系,对该类桥型的拱脚关键部位损伤前后,在3种不同工况下极限承载力进行了对比分析,得出了相应的极限荷载系数、破坏模式以及荷载-位移曲线之间的关系。结果表明：在该类结构极限承载力分析过程中,非线性效应十分明显;关键部位的轻微损伤对该类结构的极限承载力有较为明显的影响,但不影响结构破坏的模式;在结构的极限承载力分析中,必须考虑几何与材料的双重非线性特性的影响。     

连跨悬索桥中间钢塔双重非线性极限承载力研究

以研究某悬索桥初步设计方案中间人字形钢桥塔在运营阶段的双重非线性极限承载力为目的,根据非线性有限元理论,阐述了同时考虑材料非线性和几何非线性的双重非线性薄壁箱形结构极限承载力的分析计算方法。根据边缘材料屈服和薄壁失稳出现的先后顺序,归纳了3种薄壁结构的塑性铰成因。采用通用有限元软件混合单元类型建立空间有限元模型,并根据其塑性铰成因归纳了桥塔达到极限承载力时的失效模式,以此对中间钢塔的运营安全性进行判断并提出相应的加强方案。     

应变滞后对RC压弯结构套箍加固后极限承载力的影响研究

为探究RC压弯结构在"服役—加固—再服役"过程中的滞后应变对其套箍加固后极限承载力的负面影响,分析了滞后应变影响下RC偏压柱在套箍加固后可能存在的破坏模式,并在考虑混凝土材料非线性与滞后应变条件下计算并分析了一矩形偏压RC柱在套箍加固后的极限承载力M-N关系曲线。分析结果显示:滞后应变使结构在加固后存在两种负面状态:(1)极限状态下原结构先于加固层到达极限,导致极限承载力降低;(2)极限状态下加固层先到达极限,但原结构应力水平较低,导致极限承载力降低。在现行加固规范的基础上,提出了考虑滞后应变的极限承载力计算修正公式,并分析了先期恒载水平、先期偏心水平以及截面厚高比(加固层厚与原截面高之比)等5项无量纲参数对公式中应变滞后劣化系数以及劣化扩大系数的影响,分析发现,在仅考虑加固效率时,采用高强材料与薄层加固可以有效提升加固材料利用率。     

不同加载方式对大跨度钢拱桥极限承载力的影响

以上海在建的主跨550m的中承式钢拱桥为例，考虑结构几何和材料非线性效应，用增量和Newton Raphson迭代法详细分析大跨度钢拱桥在不同加载方式作用下的极限承载力，讨论不同加载方式对大跨度钢拱桥极限承载力的影响。     

缓冲型防落梁钢圈限位装置力学性能试验

经合理设计的防落梁限位装置可以有效减小地震发生时桥梁上、下部结构间的相对位移，阻止落梁破坏的发生，而明确限位装置力学性能是对其进行合理设计的必要前提。为探明缓冲型防落梁钢圈限位装置的滞回性能和破坏模式，并提出极限位移和极限承载力的计算方法，制作了6个试件进行拟静力试验研究。分析了钢材种类、限位装置截面高度h和直线段长度a等设计参数对其力学性能的影响，试验结果表明：①在初期的加、卸载过程中，试件以弯曲变形为主，刚度及承载力低。由于弧段部位过早出现塑性，卸载后出现永久性变形；试件在反复加载过程中，累计塑性变形增加，后期以拉伸变形为主，刚度大。试件达到最大承载力后，发生颈缩、断裂破坏，最终丧失承载能力。②分析试件圆弧段测得的应变，加载初期内侧受拉，外侧受压；随着位移的增加，弧段外侧达到最大压应变后，试件被拉直，中性轴偏离截面形心；破坏时，试件各部位均出现较大的拉应变。③参数a对试件启动限位功能时机影响较大，对试件初期刚度几乎没有影响；参数h增加时，承载力的增长速率、初期刚度以及最大承载力均增加，但对位移影响较小；改变钢材种类对承载力影响较大，对位移影响较小。在试验研究的基础上，提出了该类限位装置的极限承载力与极限位移计算公式，并验证了计算公式的有效性。     

公路土基回弹模量承载板试验方法研究

分析我国现行承载板试验检测土基回弹模量方法,针对该方法存在的问题,基于对不同等级道路柔性路面结构下土基应力与位移系统的计算分析,提出新的适用于不同等级道路现场承载板试验方法,为准确测定土基回弹模量提供依据.     

红层软岩钢管微型桩抗压承载特性试验

为揭示红层软岩钢管微型桩抗压承载特性,为红层软岩地基加固设计提供参考,选取湖南衡阳强风化粉砂质红层软岩地基,开展了不同长度注浆钢管微型桩原位抗压静载试验,分析了桩体沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布规律,并与规范计算值进行了比较。在修正微型桩荷载传递函数的基础上,提出了考虑桩顶位移的微型桩抗压承载力预测方法,并通过原位试验结果进行了验证。研究结果表明：钢管微型桩轴力主要分布在桩身中上部,桩侧摩阻力沿桩身呈“三角形”分布;随桩长的增加,抗压承载力非线性增加,桩顶沉降量非线性减小;桩长越短,极限侧摩阻力峰值越大;相较于规范计算值,实测桩端阻力、全桩长范围极限摩阻力均值以及抗压承载力均偏小。采用该方法得到的抗压承载力预测值与原位实测值之间相关性较好,相对误差为0.6%~11.6%。对红层软岩地基进行钢管微型桩加固设计时,建议桩端阻力不计入抗压承载力,按纯摩擦桩进行设计,并对规范中的极限侧摩阻力推荐值折减。     

大直径灌注桩桩侧摩阻力试验研究

根据苏州地区4根大直径桥梁钻孔灌注桩桩侧摩阻力试验结果,给出了该地区主要土层的侧摩阻力及其极限摩阻力建议值。试验表明:相当一部分桩侧土层未能达到极限状态,只有54 5%～78 4%范围内的土层达到极限值;桩底沉渣直接影响桩顶沉降及极限承载力;随着长径比的加大,桩侧摩阻力发挥效率降低。     

最小二乘支持向量机-粒子群算法在地下厂房围岩参数反分析中的应用

为准确确定地下厂房围岩的弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、侧压力系数等参数,以正交设计、最小二乘支持向量机和粒子群算法等现代数学方法为基本手段,建立基于位移增量的围岩参数反分析方法。以CCS水电站大型地下厂房为研究背景,通过工程地质条件研究选取8#机组剖面作为分析对象,采用二维弹塑性有限元方法建立地质结构分析模型。以地下厂房洞室群分层开挖多点位移计实测位移增量为依据,对CCS水电站地下厂房区域围岩力学特性及地应力场特征进行反分析。研究结果表明： 主厂房第Ⅵ层与第Ⅰ层开挖和主变室第4层与第1层开挖所产生的位移增量计算值与多点位移计实测值吻合较好,最大相对误差小于10%,说明采用最小二乘支持向量机和粒子群算法相结合的反分析方法在工程上是可行的,且效果较为显著。     

螺旋钢桩现场抗压试验研究

针对太阳能光伏电站工程中的小型螺旋钢桩，完成了39根试桩的现场抗压试验，对螺旋钢桩各桩型参数（叶片间距、叶片直径、桩长等）与其极限抗压承载力的关系进行了研究。试验表明:叶片间距比的变化是影响钢桩极限抗拔和抗压承载力的一个重要因素。根据试验研究，叶片间距比S/D=3~4时桩的极限承载力达到最优。双叶片桩的抗压承载力随桩长和叶片直径增大而增加，并呈近似的线性关系。     

预制桩抗压承载力试验研究

通过国电民权电厂一期工程现场试验研究,对比高应变和静载试验的结果,对预制桩的成桩质量和竖向抗压承载力的评价方法进行了研究。试验结果表明,在预制桩的锤击施工过程中,可通过高应变法监测施工中的锤击力、锤击能量、桩身完整性,为打桩工艺参数及桩长选择提供依据,并可将打桩监测得到的承载力乘以时间效应系数来估算预制桩的极限承载力,辅以少量施工后的高应变检测来评价预制桩的成桩质量及承载力。     

大跨度拱桥极限承载力的参数研究

回顾了三种分析大跨度拱桥极限承载力的方法 ;以上海在建的主跨 5 5 0 m的中承式钢拱桥为例 ,运用大型有限元分析软件 ANSYS对该桥的极限承载力进行了参数分析与比较 ,给出影响大跨度拱桥极限承载力的主要参数     

考虑水平摩阻的Pasternak路基基层及路面变形分析

为了分析实际工程中路面结构在各类情况下的变形特性，采用Timoshenko梁模型模拟路面及基层特性，Pasternak地基模型模拟路基特性，考虑路面基层间的水平摩阻、路面和基层梁单元的形心轴向位移、基层材料与路基土的非线性应力-应变关系，根据弹性体的虚功原理列出虚功方程，离散后得到单元切向刚度矩阵，运用有限元方法进行组装并采用迭代法进行求解，得到路面结构在不同参数作用下的变形结果。分析基层厚度，模拟水平制动荷载、水平摩阻系数及其他参数对路面结构变形的影响。计算结果表明：如果不考虑基层作用和水平摩阻，采用线性Winkler地基模型计算所得结果与已有文献的计算结果非常接近，验证了该模型与计算方法的正确性；加厚基层厚度能抑制路面沉降及弯曲变形，路面与基层间的摩阻能减小路面沉降，两者都会增大形心轴向位移，水平摩阻的影响不能忽略；模拟水平制动荷载会引起路面微小的转动并从而引起路面结构的变形；增大地基极限承载力能减小路面沉降，一定程度上能抑制路面的弯曲及轴向变形，但效果不显著；增大基层中的剪切作用能有效减小路面沉降及弯曲变形，基层中最终剪应力的大小对路面形心轴向位移的影响尤为明显。     

冻土桩基极限承载力试验方法（双语出版）

为提高冻土地区桩基极限承载力试验结果的准确性,以高温、高含冰量冻土桩基为例,利用室内冻土桩基模型试验开展了不同加载方式下冻土桩基极限承载力的研究,各加载方式分别为现行规范中已在采用的快速维持荷载法、慢速维持荷载法及稳定维持荷载法这一新方法。提出充分考虑冻土流变性的S-P-T曲面,相对传统的以S-P曲线为基础判断桩基极限承载力的方法,当考虑桩土流变效应时,宜考虑时间效应而采用S-P-T曲线来确定冻土桩基的极限承载力,以此为基础,提出了在不同加载方式下确定极限承载力时桩基破坏的新形式判断准则,并对各种加载方式下冻土桩基的极限承载力进行了分析。结果表明：桩土流变效应能够有效地影响桩基的承载力,现有规范中的快速维持荷载法和慢速维持荷载法由于没能考虑或充分考虑桩土流变效应,导致所得出的桩基极限承载力均不同程度地偏大;为了克服上述不足,建议用修正系数使现有冻土地区桩基承载力检测规范满足桩土流变效应。