飞机降落冲击荷载作用下高铁隧道动力响应及疲劳损伤研究北大核心CSCD

针对运营期高铁隧道衬砌结构在飞机降落冲击荷载作用下的动力响应规律及疲劳损伤问题,以成自高铁下穿天府机场东二跑道区间隧道为工程背景,采用有限元分析的方法研究隧道动力响应及疲劳损伤规律。结果表明:B747-400型飞机在粗暴着陆后0.05 s时刻动力载荷达到最大值,约为500 kN;在单次粗暴着陆工况下,拱顶位移和受力最大,位移最大峰值为1.58 mm,拉应力最大峰值为437.79 kPa,压应力最大峰值为556.24 kPa,衬砌结构未出现塑性损伤;飞机荷载长期作用下,随着循环次数的增加,结构损伤部位和程度也随之增加,拱顶损伤最突出,其次为边墙,隧道衬砌在上方飞机长期粗暴着陆作用下的疲劳寿命大致为25 a。     

薄壁直线箱梁仿真分析的板段元方法

针对现有计算方法无法准确反应箱梁断面框架受力特征的缺陷,提出一种新的板段单元分析法。该方法基于Kirchhoff直线法假设,在已有箱梁腹板、翼板刚度方程基础上,准确考虑横隔板对结构整体受力的影响,相对粗略考虑横隔板自身的应力变化规律,提出新的横隔板元位移模式,从而建立完整的箱梁板元分析列式。算例分析表明:该方法可正确模拟箱梁纵向正应力受横隔板的影响规律,即较好地反映横隔板对箱梁翼、腹板的弹性支承效应;与通用有限元精细模型相比,在相同的计算精度要求下,板段元法所需的自由度少得多,极大地降低了仿真分析的计算量。板段元法适用于其他断面形状的箱梁结构或肋板式结构,也可用于斜交箱形直梁的分析,具有较好的适用性。     

大跨度拱桥吊装过程计算方法

研究了缆索吊装施工的大跨度拱桥吊装过程计算方法。施工实践中拱圈预制节段存在一次放松吊钩和逐步放松吊钩并张拉扣索2种不同的安装就位方式,其对预制节段安装位置的要求有所不同,而现有的计算方法未对这2种就位方式加以区分,为此,提出了一次放松吊钩时的正装迭代法和逐步放松吊钩并同时张拉扣索时的刚性支承-弹性索法,并研究了它们的实施细节。采用这2种方法均可以直接求出拱圈预制节段安装过程中节段安装位置和扣索索力。运用所提出的方法对一个工程实例进行了分析。计算结果表明,采用不同的方法就位时对安装位置的要求差别很大,但对扣索索力影响不大。     

大跨拱桥吊装施工线形控制计算方法研究

针对大跨度拱桥缆索吊装施工线形控制计算中有关模型建立、确定目标控制线形和吊装过程模拟计算等问题进行了研究.分别考虑吊装系统中各构件之间相互作用的复杂关系及其对结构的影响程度,根据最终成桥线形,采用倒拆法确定目标控制线形;根据设计线形和所有恒载、活载变形,确定预制时的无应力长度.针对拱圈预制节段的两种不同安装方法,提出分别采用正装迭代法和刚性支承-弹性索法计算拱肋安装坐标及扣索索力.通过工程实例分析表明.两种方法计算的扣索索力很接近,但安装坐标相差很大.施工控制结果表明,采用本文方法进行控制的拱肋线形与设计线形吻合良好.     

飞机降落冲击荷载作用下高铁隧道疲劳寿命及抗减振措施研究

为解决在上方飞机降落冲击荷载作用下高铁隧道衬砌结构抗减振问题，依托时速350 km成自高铁下穿天府机场东二跑道的区间隧道工程，通过数值模拟研究在上方飞机降落冲击荷载作用下高铁隧道衬砌结构的疲劳寿命以及相应的抗减振措施。研究表明： 1）B747-400型飞机在单次重着陆过程中，高铁隧道衬砌位移峰值为1.2 mm，附加第一主应力峰值为328 kPa，附加第三主应力峰值为417 kPa，均出现在拱顶位置处； 2）在长期飞机重着陆作用下，衬砌拱顶部位最早出现疲劳损伤，其次为边墙部位，疲劳寿命为88年，建议通过提升自身衬砌混凝土强度等级或设置减振层等方式加以改善； 3）采用提高衬砌结构混凝土强度等级的方法抗振效果显著，而采用泡沫混凝土减振层的方法则需设置一定厚度后才起作用，建议减振层厚度为0.5 m，弹性模量控制在0.7 GPa以上，方可达到隧道设计使用年限规定要求。     

大跨度连续刚构拱桥的地震响应分析

该文以宜昌长江铁路大桥为工程背景,分别利用反应谱法、动态时程分析方法计算宜昌长江铁路大桥的地震响应,在分析中综合考虑了宜昌长江铁路大桥的场地土特性、地震烈度以及地震作用方向等因素的影响.对两种方法所得计算成果进行了比较,综合分析该桥的抗震性能.研究表明宜昌长江铁路大桥总体抗震性能较好,抗震薄弱环节主要集中在桥墩墩底以及梁拱墩结合部,主拱内力响应较小,但位移响应较大.     

宜昌长江大桥箱梁横向受力性能研究

宜昌长江铁路大桥为连续刚构柔性拱桥。基于8节点六面体单元与空间梁单元组合计算该桥箱形梁横向受力特性,并采用增设横隔板和横梁的方法,改善结构横向受力性能。研究表明,2种方法均能显著降低箱梁顶、底板横向弯曲正应力。传统平面框架分析法,不能考虑箱梁顶板荷载在桥纵向的传力方式,也不可能计算改善方案的横向应力,应当进行修正。     

大跨度刚构拱桥抗震性能研究

研究目的:宜万铁路宜昌长江大桥为新型刚梁柔拱组合桥梁结构体系,主跨跨度达275 m.通过对该桥在地震作用下的动力响应分析,了解该类桥型的动力特征和抗震性能,找出有关部位存在的抗震薄弱环节,设计时予以重视和借鉴.研究结论:通过对新型刚梁柔拱组合桥梁结构抗震性能的研究与分析,得出如下结论:连续刚构柔性拱桥与传统梁桥类似,抗震性能较好,但刚构拱桥的墩梁结合区和主墩墩底存在抗震的薄弱环节,设计时应予以重视;主拱的地震内力响应较小,但位移响应较大,在地震高烈度区设计该类桥梁时,应研究采用必要的限位措施.     

大跨度刚构拱桥横向设计参数研究

研究目的:针对宜万线宜昌长江大桥初步设计中横向受力不利的特点,提出4类有效的构造设计措施.通过对横隔板(横梁)的设置位置、构造尺寸等参数的敏感性分析,揭示构造措施的作用机理和效率.根据参数研究成果,提出现行最优构造设计方案,并通过仿真分析验证其可靠性,为同类桥型设计提供参考.研究结论:(1)采用横隔板方案的弹性支承效应对箱梁断面整体受力有一定影响,而采用横梁方案能够简单、直接地改善顶板应力状态.施工设计时应结合二者构造措施的长处,提出组合构造设计方案,全面改善箱梁整体受力性能.(2)从吊杆轴力变化规律可以看出,各计算方案下吊杆轴力基本无变化.这表明,横隔板(横梁)的设置只改变箱梁的横向刚度,对竖向刚度的影响极小.再次验证了横隔板的弹性支承效应只改变箱梁内部的传力途径,对梁、拱的刚度比例无明显影响.     

宜昌长江铁路大桥动力特性分析

在总结以往动力分析模型的基础上,以三维实体元、梁及杆元对设计中的宜昌长江铁路大桥进行了全桥三维有限元建模,并以弹簧单元计入了桩 土共同作用。通过比较不同建模方法对动力分析的影响,深入分析了宜昌长江铁路大桥的动力特性,研究了二期恒载对结构动力特性的影响。分析成果表明,大跨度桥梁结构动力分析必须建立尽可能详尽的分析模型,以反映结构的实际受力特点。