考虑桩土作用的船桥碰撞动力性能及影响因素分析

为了解桩土作用下船桥碰撞时桥墩的受力特性及影响因素,以南京长江三桥北主墩为背景,选取3类共5种桩土模型,采用ANSYS软件建立船桥有限元模型进行碰撞分析.研究不同桩土模型下的船桥碰撞动力性能差异、船舶航速和质量对桥墩船撞动力性能的影响,并比较采用相关经验公式和各国桥梁设计规范评估撞击力时的适用性.结果 表明:当船舶航速...     

船桥偏心碰撞的撞击力计算

以连续刚构桥为例,基于碰撞理论、能量泛函变分原理和边界等代原理,考虑了桥梁上部结构和桩土作用对桥墩的约束,建立了船桥偏心碰撞的计算模型,研究了扭转效应对撞击力的影响。与各国规范相比,本文考虑了船舶偏心以及桥墩的横向弯曲柔度和扭转柔度对桥墩撞击性能的影响。经过计算分析得知,偏心距的增大以及桥墩自由扭转惯性矩的减小均会使桥墩结构产生扭转振动的幅度增大,则削弱了桥墩的横向约束刚度,使得船舶撞击力减小,但冲击扭转效应会增大。     

船桥碰撞数值模拟方法研究

数值仿真是进行船桥碰撞研究的一种重要方法,先对船桥碰撞数值模拟中涉及到的材料本构模型、网格划分、流固耦合作用及其简化、摩擦作用和桩土相互作用等五个方面的问题进行了总结归纳,并给出了某桥梁船撞问题的分析实例,最后对船桥碰撞数值模拟技术的发展做出展望。     

基于蒙特卡洛的船桥碰撞概率探究

分析不同的船舶失控位置和桥梁跨度下船桥的碰撞规律具有一定的积极意义。文中运用船舶在风流条件下漂移量建模,以蒙特卡洛方法模拟不同工况条件和不同时刻船舶位置的船桥碰撞概率,并加以分析研究,以指导船舶驾引人员的实际操控。     

桥墩大船桥碰撞中的响应及损伤分析

船桥碰撞事故时船艏对桥墩的冲击力，以及由此引起桥墩、墩柱和桩基的动态变形和内部应力历程，可以通过非线性动态有限元数值仿真全程再现。以一艘4万t载重量球鼻船艏与某长江桥桥墩碰撞为例，演示了数值仿真计算的过程。重点介绍了结构模型化及其参数选择等关键技术，获得并分析了船桥碰撞力、能量转换、以及桩基、承台和墩柱的冲击响应的一般规律和特点，从而可为桥梁设计、维护和损伤评估等提供了理论上支持。     

桥墩在船桥碰撞中的响应及损伤分析

船桥碰撞事故时船艏对桥墩的冲击力 ,以及由此引起桥墩、墩柱和桩基的动态变形和内部应力历程 ,可以通过非线性动态有限元数值仿真全程再现。以一艘 4万 t载重量球鼻船艏与某长江大桥桥墩碰撞为例 ,演示了数值仿真计算的过程。重点介绍了结构模型化及其参数选择等关键技术 ,获得并分析了船桥碰撞力、能量转换、以及桩基、承台和墩柱的冲击响应的一般规律和特点 ,从而可为桥梁设计、维护和损伤评估等提供了理论上的支持     

考虑轨道约束的高速铁路简支梁碰撞效应研究

为研究轨道结构对简支梁桥碰撞效应的影响规律,以沪昆线上某4-32m简支箱梁为例,采用大质量法分析地震动的行波效应,用Kelvin单元分析桥梁碰撞,用非线性杆单元模拟梁轨接触,建立了考虑滑动支座摩阻力、桥墩弯矩曲率非线性和桩土共同作用的梁轨系统动力有限元模型,分析了一致激励和行波效应下考虑轨道约束的高速铁路简支梁桥碰撞效应,并对梁缝宽度、线路纵向阻力等设计参数进行了敏感性分析。结果表明:轨道结构对桥梁纵向位移起到了约束作用,可减弱甚至消除梁体间的碰撞效应;适当增加梁缝宽度,可大幅度减小梁体碰撞次数和撞击力;线路纵向阻力减弱时(如采用小阻力扣件时),梁体间的碰撞效应增强。     

考虑碰撞效应的混凝土连续梁桥纵向挡块参数分析研究

以中小跨度典型梁式桥为工程背景,利用有限元软件建立桥梁结构的多尺度模型,基于接触单元理论,提出能考虑碰撞过程中能量消耗的碰撞模型,考虑地震作用下桥梁结构梁体与纵桥向限位挡块间的碰撞效应,对比分析是否设置挡块,以及墩高、碰撞刚度、碰撞阻尼等对桥梁结构地震响应的影响。结果表明:设置纵向挡块之后,过渡墩的墩底剪力和墩顶位移有所增加,但墩梁相对位移大幅度降低,可很好地防止纵向落梁震害的发生;碰撞刚度的增大,会增大墩底剪力和墩顶位移,减小主梁位移和墩顶相对位移,对于与本文分析类似规模的桥梁,建议纵向挡块的碰撞刚度取10~8N/m较合适;纵向挡块的碰撞阻尼对桥梁的地震响应影响相对较小,在设计时可不予特别考虑。     

考虑碰撞效应的连续梁桥横向混凝土挡块设计

为给横向混凝土挡块的设计提供明确的依据和参考,以Kelvin模型和Hertz模型为基础,考虑梁体和挡块质量以及二者在碰撞前相对速度的影响,根据动能定理和动量守恒,提出碰撞刚度的计算方法;在此基础上考虑地震作用下主梁与横向挡块间的碰撞效应,分析挡块的初始间隙、高度、厚度等设计参数对墩身、盖梁及挡块自身受力的影响规律。以在满足挡块对墩梁相对位移限制作用的同时,尽可能控制墩身剪力为挡块的设计原则,给出了挡块主要设计参数的建议取值。研究结果表明:设置横向挡块能有效防止落梁震害的发生;随着挡块间隙的逐渐变大,墩身的剪力总体呈减小趋势,碰撞效应减弱;过渡墩的支座滑移距离随挡块初始间隙的增大而增大;挡块厚度和高度对墩底剪力的影响均较小,但对盖梁应力的影响较大,盖梁应力随着挡块厚度的增加而减小,随着挡块高度的增加而增加,当挡块高度达到一定数值时,盖梁的最大拉应力可能超过其最大抵抗应力而破坏;挡块与主梁的初始间隙以0.06m左右为宜,挡块高度可在0.55~0.65m取值,挡块厚度在0.48~0.58m内取值,根据以上参数设置的混凝土挡块,碰撞时最大拉应力可能超过混凝土的抗拉强度而开裂,但受压区混凝土不发生破坏,钢筋的应力亦不超过钢筋的屈服强度,满足挡块承载力的设计要求。     

考虑主梁碰撞效应的减隔震连续梁桥设计与计算

美国北岭地震(Northbridge)、皮瑞塔地震,中国的汶川地震等调研资料表明伸缩缝处的破坏是桥梁的主要震害之一。采用隔震设计的桥梁其伸缩缝变形量不仅要根据温度变化计算,同时必须考虑由于相邻联桥之间的地形、几何线形(斜交)、刚度变化等因素,结合伸缩缝处在地震时出现的碰撞情况来设计变形量。使用隔震技术的桥梁如果仅从墩柱强度和延性出发而没有上部构造做相应配合,则其收效甚微。该文以乌鲁木齐绕城高速公路某桥作为背景,考虑地震情况下可能发生伸缩缝处的主梁碰撞效应,对与隔震技术配套使用的伸缩缝进行了动力时程分析和研究。通过对不同伸缩量的比较和不同地震强度等级下的计算,明确了伸缩缝的选择原则。研究了相邻跨周期比对地震中主梁碰撞的影响,同时对强震下桥梁结构的安全进行了评估分析。     

考虑支路路段双向流量相互影响的交通网络均衡分析

为了解决含双向不分道行驶的狭窄支路路段交通网络配流问题,提出基于路段宽度、单车道通行能力、双向流量比例等因素的支路路段通行能力近似公式;通过扩展支路路段费用的表达形式,建立了分析支路路段双向车流相互作用的交通网络均衡模型.鉴于支路路段费用函数不是关于方向流量的凸函数,采用最短路径上全有全无分配并结合相继平均法设计了模型的求解算法.结果表明:该近似公式与模拟结果基本吻合;含双向不分车道行驶支路路段的交通网络均衡模型与算法,有效地推广了常规配流方法,可用于解决实际工程问题.     

乘用车MPDB工况碰撞兼容性研究

对影响移动渐进式变形壁障(Mobile Progressive Deformation Barrier,MPDB)工况碰撞兼容性的关键因素(整备质量、结构强度)进行了分析研究,总结了整备质量与乘员负载指数(Occupant Load Criterion,OLC)之间呈线性关系,车身前部结构强度对击穿问题影响明显,通过改善前部结构强度可以很好地改善该问题,同时给出结构设计建议,为其他车型设计提供参考。     

考虑围护结构隔水作用的基坑涌水量计算

为解决由于地铁基坑地下水的渗流路径和面积发生改变进而导致常规计算方法得出的坑内降水与实际存在较大的差别,通过对有围护结构隔水的基坑基本渗流场流网分布特征进行研究,提出改进的基坑涌水量计算公式,并以工程实例对改进公式进行验证分析。研究结果表明： 1）可将基坑周围渗流场流网分布图看成是沿围护结构中心轴线剖开的2个流网图,且两者可单独进行涌水量计算; 2）基坑坑内、坑外渗流场涌水量可分别采用达西渗流定律、潜水非完整井涌水量公式计算; 3）根据基坑降深与水头、降水影响范围以及坑内、坑外涌水量的函数关系,可求得基坑外的最大水位降深; 4）将本文推导公式运用在实际工程计算中,结果表明改进公式能够适用于有围护结构隔水的基坑降水计算。     

计及气流再生噪声的消声器消声量的分析

基于Lighthill气动声学理论方程和偶极子声源的假设,提出了一种计及气流再生噪声的消声器消声量的分析方法,利用该方法计算插入管式消声单元消声量的结果比不考虑气流再生噪声的计算结果的精度要高很多,尤其是气流速度较高时,和试验结果较接近.应用该方法对某SUV车的消声器进行了设计和优化后,怠速噪声约降低2.4dB(A),...     

计入动力风荷载的船舶撞击桥梁动力响应研究

针对大风天气条件下船撞力与动力风荷载的耦合作用问题,基于船桥耦合分析算法编制了计算程序,并提出基于接触碰撞分析的船头刚度模型的确定方法,最后对一座连续刚构在船舶撞击力和风荷载的耦合作用下的桥梁响应进行了计算分析.结果表明,该船头刚度模型能较好地模拟船舶撞击力和桥梁结构响应;在不同的风荷载作用下,船撞力并没有显著改变,但桥梁位移和内力响应在不同风荷载作用下有增加的趋势,通过与无风工况的对比,墩顶位移增加最大比例为69.8％,墩顶弯矩增加最大比例为62.1％;而剪力受影响较小,墩底剪力增加最大比例为6.6％.当桥区风荷载作用较大时,有必要计入风荷载作用的影响.     

考虑地下水影响的边坡稳定性分析极限平衡法

用极限平衡法分析边坡的稳定性时,考虑地下水的渗流和岩土体性质变化的影响,得出了基于BISHOP法的边坡安全系数计算公式,并通过实例计算得出地下水对强风化和全风化泥质板岩边坡的影响非常显著的结论。     

考虑时空紧迫度的船舶碰撞动态风险估计方法

为解决传统船舶碰撞风险计算方法在繁忙受限水域的应用局限性问题,运用突变理论提出了1种考虑时空紧迫度的船舶碰撞风险计算方法。根据2船实际船舶领域叠加区域数值和2船同方位发生碰撞时的船舶领域叠加区域数值,建立船舶碰撞空间紧迫度计算模型;基于2船相对位置和相对速度的矢量关系,建立船舶碰撞时间紧迫度计算模型。在此基础上,运用突变理论建立了考虑时空紧迫度的船舶碰撞风险计算模型。通过模拟仿真实验,将该模型与最小会遇距离（DCPA）和最小会遇时间（TCPA）及基于时空距离的碰撞风险评估模型进行了对比分析。实验结果表明：提出的船舶动态风险计算模型在复杂受限水域中能反映船舶碰撞风险变化量,且碰撞风险变化幅度较小,克服了DCPA、TCPA以及基于时空距离的碰撞风险评估模型在复杂受限水域中非线性描述风险变化的不足,可为船舶避碰决策提供参考。     

地下水位变化对边坡稳定性影响的上限分析

坡体地下水水位变化引起坡内水力梯度的变化是导致边坡失稳的重要因素。通过将强度折减技术与极限上限定理结合,利用安全系数指标对地下水位变化影响下的均质边坡进行了稳定性分析,并进行了对比计算和参数分析。分析中将孔隙水压力当作外力,水位变化对边坡的影响作用通过虚功方程表现出来。对比计算表明:与已有结果的对比可以证明表明本文方法的正确性,且本文是较同类方法略好的上限解答;参数分析表明:坡内地下水位升降对边坡稳定性和潜在破坏面影响较大,地下水位上升引起孔隙水压力增大是坡体发生失稳的重要原因。