被动柔性防护系统对落石冲击作用的传播效应

被动柔性防护系统遭受落石冲击作用时的波传效应对系统耗能效率存在重要影响，对此开展了能量为1 500 kJ的3跨足尺模型冲击试验，结合LS-DYNA开展了非线性动力分析，对比研究了柔性防护系统的冲击变形、特征点位移和钢丝绳拉力等结构响应沿支撑绳纵向的传播特征. 进一步开展了4跨、5跨、6跨和7跨模型的冲击动力学模拟试验，研究了纵向传播距离增加对冲击响应的影响，包括支撑绳拉力、网片内力和系统冲击力随随波传距离增加的衰减率、构件耗能率和冲击历程的多阶段耗能率变化. 研究结果表明:冲击跨支撑绳拉力明显高于边跨；冲击跨网片内力最大，两侧网片内力急剧衰减，呈高斯型衰减分布；随着系统跨数增加，落石冲击变形极值变化较小，但变形时程变化差异较大；内力衰减变化明显，7跨模型中，支撑绳内力衰减超过了50%，网片内力衰减了40%，冲击力衰减了14%；随着系统传播距离的增加，网片、减压环以及钢柱的耗能减少，钢丝绳和其他摩擦耗能增加，第1、2阶段耗能增大，第3阶段耗能减小.      

空间多维复杂方管桁架强化节点的承载力

为比较不同强化方式空间多维方管桁架节点的力学性能,结合呼和浩特火车东站客运站的大跨度钢结构屋盖,对典型空间交汇的复杂方管桁架节点的承载力进行了计算.分别考虑了节点核心区盖板加厚强化、主弦杆增设内加劲板强化和未强化3种节点,通过单调加载和低周往复循环加载,获得了3种节点的静力和滞回力学性能,并比较了3种节点的刚度、承载力和延性变化规律.计算中将微动力阻尼系数引入牛顿-拉普森方程,改善了局部屈曲等强非线性问题的收敛性.研究表明,内加劲强化使节点变形更均匀,但盖板加厚强化在满足实际工程设计要求的同时较内加劲强化容易处理,施工质量易于控制.     

砖砌体结构层数限值及构造柱设置改进

针对现行规范中砖砌体结构层数限值和构造柱设置未考虑楼层内墙体面积差异的问题,提出了楼层墙率指标,通过统计大量砖砌体房屋,分析了不同建造年代和类型砖砌体房屋楼层墙率,根据结构抗震评估理论及判别准则,分析了楼层墙率对层数限值和构造柱设置的影响,提出了不同性能目标下层数限值和构造柱设置建议.分析结果表明:为满足大震不倒的要求,在砌体结构承重方向,对设防烈度7度的7层房屋,装配式楼(屋)盖的楼层墙率应不小于5.5%,现浇楼屋盖的楼层墙率应不小于4.5%;对设防烈度8度的6层房屋,装配式楼(屋)盖楼层墙率应不小于6.5%,现浇楼屋盖的楼层墙率应不小于5.5%;对设防烈度9度的4层房屋,装配式楼(屋)盖的楼层墙率应不小于6.5%,现浇楼屋盖的楼层墙率应不小于5.5%.      

山区公路高陡边坡引导式柔性缓冲系统的设计方法

为了进一步推广引导式柔性缓冲系统的工程应用，验证其防护性能和可靠性，依托渝黔线高速公路区间内某山区桥梁的高陡边坡落石防护工程，开展了工程设计计算，并对引导式柔性缓冲系统的防护性能进行分析。首先利用无人机航测建立防护区域的三维模型，明确了桥梁结构与边坡的空间位置关系和防护需求；基于危岩体实际特征对5个边坡纵断面开展了落石运动轨迹分析，根据弹跳高度和冲击动能包络值确定防护高度和防护能级指标；初步设计了引导式柔性缓冲系统的部件规格参数，建立了系统的有限元模型，并通过与关键部件试验数据对比验证了数值模型的有效性；基于离散元-有限元耦合算法，分别验算了相同初始动能的单体落石和多体落石2种工况下引导式柔性缓冲系统的内力，对比分析了有无防护时落石灾害对桥梁结构的侵害情况，从而验证了防护效果。计算结果表明：满足设计要求的引导式柔性缓冲系统能够有效抑制落石弹跳高度，从而避免落石侵限和撞击桥梁结构；引导式柔性缓冲系统关键部件内力响应均未超过设计限值，但不同工况下相同部件的内力峰值差异较大，因此，应采用各工况内力包络值进行设计，且关键构件的承载力安全储备系数不应小于1.2；防护全过程的耗能机制主要由系统塑性变形、系统阻尼以及落石与边坡和系统的摩擦碰撞3部分构成，其中塑性变形和摩擦碰撞耗能占主导地位，可分别按40%和60%的比例进行设计；拦截区段和引导区段的设计耗能比例系数可分别按0.7和0.3考虑，各区段中的主要耗能部件均为耗能器和环形网片。在此基础上，提出了基于能量匹配原理的引导式柔性缓冲系统的工程设计方法及流程，并建议了针对不同性能目标的多水准设计策略，以期发挥系统更大的防护潜能。     

核动力船舶主控室气载放射性浓度场分析

利用流体力学计算软件Airpak对核动力船舶主控室通风系统进行数值模拟,提出通风结构的改进措施。选取主控室内典型的截面,分析放射性气体在截面处的分布情况,通过调节进出风口的位置,合理将气载放射性物质约束在无人员岗位区域;并通过模拟计算说明可通过改进通风方案来改善工作人员的工作环境,减少工作人员的辐射剂量。     

基于模板技术构建船舶螺旋桨设计平台

模板是提取设计过程中可重复的设计、建模、分析操作过程并进行封装,从而形成的模块化组件。运用模板技术构建统一关联模型,集螺旋桨理论设计、螺旋桨快速建模、螺旋桨水动力性能分析及螺旋桨结构强度分析于一体,形成基于流程和知识驱动的螺旋桨集成设计与分析一体化应用平台。平台以知识封装(单元模板)、流程自动化(组合模板)和数据管理(模板库和PDM)为内容对螺旋桨的设计进行集成化,集成化后的分析结果与手动处理结果一致。经初步应用,系统有效验证了螺旋桨集成设计与分析的可行性和高效性,可简化工作,缩短设计周期并提高工作效率,从而引导与促进船舶综合集成设计平台的创建。     

川西藏羌石砌民居建筑的抗地震倒塌性能

我国川西地区的传统藏羌石砌民居具有较高的文化遗产保护价值,但在近年来的历次地震中出现了大量破坏. 结合该类房屋的砌筑材料和建筑布置特征,对其抗地震倒塌性能进行研究. 首先,开展了3组黏土试件的无侧限抗压强度试验和一个1/2缩尺黏土-石砌墙体试件的水平抗剪承载力试验,并通过显式动力数值计算手段对试验过程进行模拟;其次,针对黏土和毛石材料均采用Holmquist-Johnson-Cook （HJC）本构模型,基于随机分布离散型有限元方法,根据实际墙体中两种材料的分布比例建立相应数值模型,并通过与模型试验结果的对比验证,明确了数值计算中的关键参数;在此基础上,对一典型二层平面L型缩进式民居结构进行动力时程分析计算,通过与实际震害情况的对比分析了其地震破坏机制,再现了地震倒塌全过程,并开展了结构的抗地震倒塌易损性分析,研究了不同晒台缩进面积的影响. 研究结果表明,在罕遇烈度下,平面L型缩进式结构中晒台面积比例由30%增加至45%时,结构倒塌概率增大16.7%,抗倒塌储备系数下降9%,对易损性曲线影响并不显著;但当晒台面积比例减小至15%时,二层墙体开洞率增大18%,导致结构的地震倒塌概率增加143%.      

落石冲击能量对山区桥梁损伤的影响

为研究落石对桥梁冲击破坏严重的问题,建立了HJC（Holmquist Johnson Cook）损伤本构模型,运用非线性显示动力分析软件LS-DYNA对典型的山区桥梁在落石冲击条件下进行碰撞分析.在此基础上,对落石冲击能量进行分级,并对外套钢板和增加素混凝土保护层两种防护措施进行了对比研究.研究结果表明,落石潜在危险能量为2 500 kJ;当采用外套钢板措施时,侵彻率由原来的37.78%下降到13.89%,混凝土体积损伤减少30%;当采用素混凝土保护层措施时,侵彻率进一步下降到6.11%,混凝土体积损伤减少76%.