基于CV Newmark-β法的桥梁风致振动FSI数值模拟

为求解桥梁断面风致振动问题,首先介绍了两类数值微分方程解法,然后以Ansys Fluent为计算平台,通过嵌入自定义函数的方法实现了流线型桥梁断面的流固耦合数值模拟。通过理论推导发现,通过以常规的Newmark-β法嵌入UDF来驱动桥梁断面附近网格做刚体运动建立起的流固耦合计算模型计算得到的位移,与Fluent程序中网格更新的实际位移不一致,因而提出了一种修正速度的Newmark-β法以消除这种误差效应,并且建立了相应的桥梁断面流固耦合计算模型。针对某具体桥梁断面分别采用以常规Newmark-β法和修正速度的Newmark-β法建立的流固耦合计算模型,进行了低风速下和高风速下的桥梁断面风致振动数值模拟。研究表明:断面小振幅运动下不同计算模型获得的位移时程曲线基本吻合,以常规的Newmark-β法计算获得的位移与网格运动的真实位移之间的误差较小,低风速下这种算法与网格真实运动之间的位移不匹配效应产生的误差可以忽略;高风速桥梁断面大振幅颤振下不同计算模型获得的位移时程曲线差距较大,以常规的Newmark-β法建立起的流固耦合计算模型计算获得的位移与网格真实运动之间的位移不一致效应造成的误差不可忽略;低风速和高风速下以修正速度的Newmark-β法建立起的流固耦合计算模型获得的位移均与程序中网格真实运动位移一致。进行桥梁断面风致振动CFD数值模拟颤振问题时,应尤其注意处理这种位移误差效应,以建立合理的流固耦合计算模型。     

双反弯“S”形曲线钢箱梁桥空间计算分析

双反弯"S"形曲线钢箱梁桥由于存在弯扭耦合效应,会引起截面扭转、支座反力不均匀等现象,受力较为复杂。该文通过采用壳单元建立空间精细化有限元模型,研究其在荷载作用下的位移、应力、支座反力以及自振特性,重点讨论了其"剪力滞"效应的规律。     

重大公共卫生事件下通勤出行行为研究

为保障重大公共卫生事件下重点人群正常的出行需求和安全通勤,基于累积前景理论(CPT)对事件影响下重点人群的出行行为开展研究.以医护人员为研究对象,考虑公共交通停运的情况下,对其选择公益医护专车、医护公交专线、居住社区的小汽车、共享单车和电动车5种出行方式的出行时间进行分析.以乘车(骑车)在途时间和出行延误时间之和作为医护人员的出行参考点,构建医护人员出行方式决策模型.研究结果表明:受公共交通停运和交通严控影响,医护人员的出行行为较常态情景发生了变化,其出行环境更具不确定性;5种出行方式的累积前景值在不同出行距离下有较大差别,出行距离是影响医护人员决策的一个重要因素,职住错位现象是造成医护人员出行难的内在因素.同时,不同年龄段和性别的人群对于出行决策的风险偏好也不同.在长距离通勤中医护专车和社区小汽车对医护人员吸引力较大,而在短距离通勤和时间要求不高时,电动车和共享单车优势凸显.     

基于SVM-PSO算法的大跨度悬索桥挠度可靠度研究

为了研究高维随机参数作用下大跨度悬索桥运营阶段挠度可靠度,在有限元计算基础上,基于支持向量机(support vector machine,SVM)建立成桥阶段挠度可靠度模型,结合优化后的粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)计算结构运营阶段挠度可靠指标。研究结果表明:借鉴遗传算法中的变异思想,通过设置中间变量约束条件,可以解决粒子群算法易早熟、后期迭代效率低的问题,进而提高计算效率与精度,基于SVM-PSO算法的结构可靠度方法高效准确,普立特大桥挠度可靠度满足正常使用极限条件下的要求。     

节段吊装法施工拱桥坐标计算方法研究与应用

对于采用节段吊装法施工的拱桥,通常在施工前需计算节段吊点标高和预制胎架立模标高.经过对于平移曲线方程及其弧长积分方程的数学公式推导,以Excel下的VBA为平台,采用Romberg数值积分方式实现了批量坐标计算.其计算结果与CAD实绘图形查询结果一致,满足施工精度要求.该计算方法具有比CAD查询速度快、移植性强的优势,可为拱桥施工计算提供一定的便利.     

曲线异形双层人行钢桁梁力学性能研究

为了研究曲线异形双层人行钢桁梁力学性能,依托国内首座双层人行钢桁梁,以有限元法为基础,借助结构分析软件Midas civil建立异形钢桁梁数值模型,计算双层人行桥各荷载组合作用下结构各部件应力和结构纵、横向挠度,并结合异形双层钢桁梁特点,计算结构稳定系数及支反力,同时研究人字叉对结构稳定及支反力的影响。研究结果表明:最不利荷载组合作用下,结构最大拉、压应力均发生在斜腹杆位置,由最不利荷载工况引起的结构最大纵向挠度为L/1 340,结构挠度及各部件应力满足规范要求,上层满布人群荷载时结构稳定性系数最小,设置人字叉时,结构稳定系数变化较小,主要削弱边支点支反力峰值,起平衡结构支反力的作用。     

长沙火星大道浏阳河大桥地震设计研究

浏阳河大桥为跨径138 m中承式钢箱拱桥,虽然桥位处地震烈度不大,但该桥为城市景观桥梁,车辆和行人较多,其抗震性能的设计尤为重要。该文通过采用大型有限元软件对该桥的三维有限元模型进行动力分析,在此基础上应用反应谱计算了该桥的纵向、横向和竖向地震响应,通过计算结果评价该拱桥的动力和抗震性能。为类似桥梁的设计、建设提供理论参考。     

考虑拱圈与拱架联合效应的拱架受力性能研究

为了研究混凝土箱形拱桥分环分段施工过程中,先期浇筑的混凝土拱环和钢拱架产生联合作用后,结构力学性能的变化,借助结构分析软件Midas/Civil建立了施工过程中拱架、主拱圈数值模型,对比分析了考虑拱圈和拱架联合作用与拱架单独作用时结构内力的变化。研究表明:考虑拱圈与拱架的联合作用,拱架仅承担拱圈重量的60%左右,节省了钢拱架的用钢量。     

关于增设矮肋法防治大跨径连续刚构桥箱梁底板纵向裂缝问题的探讨

对大跨径连续刚构桥中跨底板混凝土在底板预应力筋作用下可能出现纵向开裂的现象进行了分析,从底板横向受力分析探求底板纵向裂缝成因.根据一座跨径布置为120+230+230+120 m的单箱单室预应力连续刚构桥的结构与设计特点,对该桥在底板预应力作用下的底板横向应力进行了分析, 提出了底板横向计算简化算法,并探讨了避免跨中箱梁底板纵向开裂、底板混凝土向下崩出且相对方便施工的增设矮肋的建议方法,可为大跨度连续刚构桥的设计提供参考.     

长沙暮坪湘江特大桥主桥抗撞性能研究与防撞设计

为保证长沙暮坪湘江特大桥主桥船-桥碰撞安全性,对该桥进行了抗撞性能研究与防撞设计。采用LS-DYNA软件开展船-桥碰撞分析,确定设防船撞力;结合冲击谱近似方法确定设防船撞动力作用,计算桥墩动力需求与抗撞能力,评估结构安全性;针对主墩拱脚防护及过渡墩抗弯能力不足等问题,提出由UHPC面板、内置X型耗能钢板、EPS泡沫及D型防撞护舷等构成的钢-UHPC组合防撞设计方案,并开展防撞效果有限元分析。结果表明：除撞击力峰值外,最高水位工况下结构响应均大于最低水位工况;未设置防撞装置时主墩具有较好的抗撞能力,且有一定的安全富余,而过渡墩无法满足抗弯需求;主墩设置防撞装置能在1.5 s内将船舶侧撞速度降为0,有效地阻止了船舶侧向侵入,过渡墩防撞装置钢板厚10 mm时,撞击力峰值降低了35%,主要响应峰值降幅达40%～50%。