海洋环境下湿态混凝土力学性能时变规律研究

海洋环境下的湿态混凝土力学性能由于其所处环境变得更为复杂。掌握其力学性能随其饱和度变化的时变规律对混凝土结构设计和耐久性维护十分重要。该研究结合实际工况,通过理论分析和力学性能试验,对湿态混凝土轴心抗压强度、弹性模量和泊松比随其饱和度变化的时变规律进行了系统研究。研究结果表明:4种强度的混凝土单轴轴心抗压强度在浸泡28 d内变化趋势较多,到达28 d时较初始状态均下降,下降比例在7%～14%之间。4种强度混凝土的弹性模量和泊松比浸泡28 d内变化趋势较多,到达28 d时较初始状态均上升,弹性模量升高比例在5%～7%之间,泊松比升高比例在10.5%～23.5%之间。该研究对水运工程湿态混凝土力学性能研究具有积极的推动作用。     

预防非工作边表面裂纹的直尖轨倒圆弧半径取值研究

针对高速道岔直尖轨非工作边表面出现纵向裂纹的问题,通过建立车辆道岔多体动力学模型和三维弹塑性轮轨接触有限元模型,分析倒圆弧半径对直尖轨等效应力及其作用位置的影响。结果表明:尖轨顶宽30mm到顶宽40mm断面间易发生非工作边表面裂纹,其中顶宽35mm断面的受力状态最为不利;倒圆弧半径取值越大,对尖轨降低值的影响越大,为降低对车辆轨道动力性能的影响,在相同条件下,应尽可能选择较小半径的倒圆弧;直尖轨倒圆弧能够有效降低内部的等效应力,并能增大应力作用位置到非工作边的距离;综合考虑直尖轨降低值和受力状态,倒圆弧半径取3mm时优于其他半径取值。     

基于岩石非线性统一强度理论的地下洞室弹塑性分析

采用岩石非线性统一强度理论考虑了岩体的塑性软化特性,利用衬砌与围岩的位移协调条件,对地下圆形洞室进行了弹塑性分析,获得了圆形洞室的应力,洞室变形及塑性区半径的解,这些解既考虑了岩石拉压强度相差较大的特点,又考虑了中间主应力效应及其区间性;既反映了岩石的非线性破坏特征,又可以推广到岩体及节理岩体之中去,有一定的理论及工程应用价值.     

大跨度钢筋混凝土拱桥的地震反应分析

以位于八度地震区某大跨度的钢筋混凝土拱桥为背景,分析了恒载初始内力影响下的自振特性、多遇地震作用下的反应谱内力和罕遇地震作用下的弹塑性地震反应,计算结果表明:初始内力对结构的自振特性和地震反应影响不大,该桥的抗震性能比较好.     

高速列车轮轨弹塑性滚动接触理论和数值方法的研究

课题组根据2004年度项目工作要点：在建立轮对和钢轨处于刚性约束条件下的运动方程和轮轨接触界面的滑动方程、建立二维弹塑性滚动接触理论模型、轮轨二维非稳态滚动接触条件下材料棘轮效应对轮轨滚动接触参与应力应变分析、二维滚动接触条件下滚滑温度分析计算、二维滚动接触条件下粗糙度和水膜对轮轨滚动接触影响分析等方面开展了研究。同时，     

盾构隧道拱顶塑性区及地表沉降分析与计算

按平面应变问题分析隧道地表沉降,不考虑重力场的影响作用,而仅认为其是由洞周土体应力释放引起的。在假定隧道周边土体应力释放荷载为均布的前提下,由实际的地表应力为0与圣维南原理可知无穷远处的侧边与底边应力也为0。从而可利用平面弹性力学关于无限大板的理论求出其应力,并将其应力与未开挖前仅受重力场作用下的应力叠加。由此分析拱顶土体的塑性区半径,如果其塑性区半径不大且在工程允许的误差范围内．可以认为隧道开挖后整个土体仍处于弹性状态,从而利用洞周受均布荷栽作用下弹性无限大板的位移解直接推求出地表的沉降方程。     

基于渐进均匀化方法的土工格室材料设计与应用

土工格室加筋层设计应考虑其各向异性的力学性能,利用试验方法测得所有各向异性常数较为困难。通过对土工格室加筋层代表体积单元进行多尺度分析和加筋路堤实体建模仿真,得到所需参数。计算结果表明:采用渐进均匀化方法能够计算三维土工格室加筋层的等效弹性常数,并推导出杨氏模量、泊松比和剪切模量;土工格室的铺设方式对加筋层水平方向的杨氏模量、泊松比和剪切模量有显著影响;加筋层水平方向的泊松比分量为负值,表明加筋层在该平面内有负泊松比特性;土工格室在路基中采用45°铺设方式比采用0°铺设方式可减少路基水平方向的变形值,但对竖向沉降几乎没有影响。     

基于弹塑性理论的隧道压力拱数值模拟研究

以弹塑性理论为基础,以工程中常见的马蹄形隧道为对象,从应力分析角度出发,通过对隧道开挖后形成的压力拱进行数值模拟,分别对开挖后隧道周边拱顶、拱腰以及仰拱处的压力拱成拱情况进行分析,得出了压力拱的成拱规律和影响因素,对隧道工程实践有一定的指导意义。     

纵向地震下高速铁路桥梁圆端型实体墩塑性铰长度研究

以纵向地震下高速铁路桥梁圆端型实体墩为工程背景,将桥墩置于全桥体系中,利用弯矩曲率关系程序和有限元软件对桥梁进行弹塑性分析计算,得出不同墩高、不同车速以及不同地震作用组合工况下的高速铁路桥墩塑性铰长度,并与既有试验结果以及各国桥梁抗震设计规范塑性铰长度计算公式相对比。计算结果表明：在设计纵向配筋率、体积含箍率、剪跨比、轴压比下的塑性铰长度经过修正可以满足要求,提出了适合铁路桥梁圆端型墩的塑性铰长度建议计算公式,为高铁桥梁设计提供参考。     

地基柔性效应对铁路连续梁桥弹塑性地震反应的影响

以某高速铁路大跨连续梁桥固定墩纵桥向的弹塑性地震反应为研究对象,建立考虑地基柔性约束效应的单墩动力计算模型,分析地基柔性效应对桥墩动力特性及弹塑性地震反应的影响规律。结果表明:地基比例系数m值的改变对桥墩的1阶自振频率影响较明显;随着地基比例系数m值的降低,墩顶位移及基底位移逐渐增加;地基越软,桥墩的弹塑性地震反应有增大的趋势。为了更加合理的描述桥墩的塑性状态,建议对软土场地桩基础钢筋混凝土桥墩进行延性抗震设计时,优选墩底曲率延性指标进行评价。