盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法

由于盾构隧道管片接头刚度影响因素繁多复杂，使得缩尺模型管片接头制作困难、模拟效果较差。为此，提出一种采用特制弹簧与预埋螺栓共同工作的管片接头模拟方法来模拟原型管片接头，并分别对该方法设计的模型管片接头以及原型管片螺栓连接接头的轴向、剪切及弯曲刚度进行计算分析。通过对比分析可以得出设计管片模型接头与原型管片螺栓连接接头的等效条件，在满足上述等效条件的情况下，经相似关系换算可认为缩尺模型管片接头刚度与原型管片接头刚度满足试验设定的相似关系。最后，采用堆载试验对模型管片进行可行性验证。经理论分析及模型试验表明： 提出的盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法可使模型接头刚度等效于原型管片接头，能较为全面地满足模拟原型管片的要求。     

基于LS-DYNA公路桥梁车桥耦合振动模型

基于LS-DYNA程序,采用线弹性的橡胶及钢材模拟车轮并定义轮胎内气压,运用转动约束关节和圆柱形约束关节实现车轮转动特性;结合车辆悬架系统动力特性,运用弹簧阻尼单元及梁单元仿真实现悬架动力特性;调整质量单元的大小及分布,实现车体质量分布与实际一致.以某三轴重型车辆为例,建立了用于研究车桥耦合振动响应的精细车辆模型.对比车辆有限元模型的轴载、自振频率理论值与实测值,验证车辆模型的有效性.以某一简支梁桥为例,采用LS-DYNA有限元模拟和MATLAB数值分析移动弹簧-质量-阻尼振动系统,对比研究车辆匀速通过简支梁桥时,各片梁的振动响应.研究结果表明,运用LS-DYNA精细有限元模型能准确分析车桥耦合振动响应,但计算工作量大.     

夹河特大桥主缆锚固区受力性能数值分析

自锚式钢结构悬索桥,主缆索力较大、且主缆锚固区受力复杂,为验证主缆锚固区安全性及主要受力壁板应力分布规律,结合烟台夹河大桥主缆锚固区缩尺模型试验,进行了不同工况下缩尺试验模型与足尺结构模型受力计算,研究讨论了大桥主缆锚固区实际受力状态以及壁板应力分布规律。对比研究结果表明,缩尺模型试验有限元模拟结果与试验测试结果吻合较好,在主要受力板件的应力分布规律方面,缩尺有限元模拟结果与足尺模型模拟结果吻合较好。     

双塔斜拉刚构组合体系桥梁振动台试验研究

双塔斜拉刚构组合体系桥受力复杂,结构地震响应十分复杂,以永定河特大桥为背景,设计并制作了1∶ 40缩尺比例模型,进行了全桥振动台模型试验。借助CATIA-BIM模型根据相似比设计结构复杂试验模型,动力特性结果证明了模型桥的可靠性。根据模型桥试验结果可知,支座位移满足设计要求。     

柔性基础下复合地基试验研究综述

对近10年来缩尺试验和足尺试验研究成果的总结和分析,结果表明:柔性基础下复合地基工作性状是柔性基础、垫层、复合地基及下卧层四者之间相互作用与应力应变耦合的结果;除桩土应力比外,桩土沉降差、土拱效应、中性点位置、土工格栅作用等也应得到重视;正交设计或均匀设计尚未广泛应用于试验;有必要将解析解、室内试验与原位测试、缩尺试验、数值模拟和足尺试验结合起来开展研究。     

大跨连续刚构桥墩梁固结处模型试验设计

龙河特大桥为大跨超高空心薄壁柔性墩连续刚构桥,为深入探究大桥墩梁固结处力学行为特点,对墩梁固结处开展1:6缩尺模型试验.通过相似理论分析,确定模型各物理参量相似关系.针对结构及受力特点,对模型尺寸、预应力、配重、普通钢筋、加载和测试方案等进行设计.根据实桥有限元分析结果,确定试验工况.为确保能按试验工况加载,设计了一种新型特殊加载装置——“新型组合式加载装置”.试验表明,龙河大桥试验模型设计合理、试验加载方法可行,新型模型试验加载装置经济实用,各试验工况得到顺利完成,并且试验结果能较好反映实桥墩梁固结处受力特点规律.     

基于响应面法的桥梁动力学有限元模型修正

针对动力学频率测试中模型的试验值与理论值误差较大的问题,结合大型桥梁缩尺模型试验,采取基于响应面法的有限元模型修正技术,获取了符合结构本真状态的有限元动力修正模型.选取二次多项式作为响应面函数的数学模型,在修正参数的显著性分析和中心复合试验设计基础上,运用最小二乘法对试验设计的样本空间数据进行拟合,以目标达到法为迭代标准,得到了自锚式悬索桥响应面的显示函数关系,并直观地给出典型响应的空间曲面模型.R2和RMSE指标验证结果表明:经修正后各阶频率峰值误差明显降低;除横向二阶频率外,其余各阶频率修正效果理想,基频最小误差仅为0.96％;基于响应面法的有限元动力模型修正准确可靠;经修正后的有限元模型可作为结构再分析的基准模型.     

曲率半径对曲线连续梁桥车桥耦合振动的影响

将曲线通过的车辆和曲线连续梁桥分为2个由非线性轮轨接触力所联系的振动子系统，运用车桥耦合振动理论，建立铁路车辆曲线通过模型动力方程、曲线梁桥的动力模型及其动力方程，应用基于激励非线性振动的数值算法，编制曲线梁桥车桥耦合振动分析软件VCBID，重点讨论了不同曲率半径对曲线连续梁桥车桥耦合振动的影响。分析结果表明在曲线梁桥的车桥耦合振动分析中应计入曲率半径的影响。     

自锚式悬索桥合理成桥状态静力特性试验研究

依托某双塔对称体系自锚式悬索桥,按几何缩尺比1∶50进行模型静力性能试验研究。模型设计上运用基于刚度相似原理的方程式分析法,获得了多相介质缩尺模型与结构原型的静力相似判据。采用模型试验与有限位移理论相互印证的手段,研究了自锚式悬索桥结构体系在合理成桥状态下的静力学特性。结果表明：除塔附近加强吊杆外,全桥吊索应力分布较为均匀;主缆应力分布特征与主缆线形具有较强相关性;加劲梁在弯矩与轴力组合作用下,上下缘应力分布较为均匀,线形符合设计要求;成桥状态各构件安全储备较大;模型验测试值与理论计算值吻合较好,同时印证了缩尺模型设计的合理性。     

双层桥面钢管混凝土拱桥试验模型设计及理论分析

介绍了正在兴建中的某大桥设计方案的模型试验设计原则、相似常数的选取与确定，采用三维空间有限元模型进行计算，并从理论上分析了结构内力和位移，确定了模型桥的试验控制荷载。     

高速铁路隧道结构动力累积损伤模型试验研究

为探讨高速铁路隧道衬砌结构在列车振动荷载长期作用下的动力累积损伤特征,阐述混凝土结构动力相似材料模型试验原理,以武广高速铁路金沙洲隧道为原型,利用微粒混凝土作为相似材料,构建隧道与围岩动力相互作用全断面试验模型,施加高速列车振动荷载对相似材料模型进行动力累积损伤试验;试验过程中同步测试隧道衬砌结构各特征点动应变、超声波速度以及隧道底部围岩接触应力的时程响应数据,分析隧道衬砌结构动力响应特征与累积损伤规律。得出了在设计使用寿命期内,高速列车振动荷载长期作用下,隧道衬砌结构动力累积损伤效应不明显,而隧道底部围岩累积损伤破坏则应引起足够重视等研究结论。     

泉州后渚大桥船撞力试验研究

利用 Buckinghamπ定理 ,提出了进行船撞缩尺模型试验的相似判据和主要相似系数。以泉州后渚大桥为实际工程背景 ,通过模拟船撞的缩尺模型试验 ,研究了实际船撞力的大小。试验结果与各种技术规范公式计算结果的分析比较表明 ,美国 AASHTO规范的设计船撞力与试验结果最为接近 ,而中国现行规范规定的设计船撞力数值则明显偏低     

大跨连续刚构桥墩梁固结处模型试验

龙河特大桥为大跨超高空心薄壁柔性墩连续刚构桥,为深入探究大桥墩梁固结处的力学行为特点,对墩梁固结处开展1∶6缩尺模型试验.通过相似理论分析,确定模型各物理量的相似关系.针对结构及受力特点,对模型尺寸、预应力、配重、普通钢筋、加载和测试方案等进行设计.按照实桥实际工况进行加载试验,并结合数值理论仿真分析.试验及理论分析结果表明:设计模型和加载方法及试验工况能很好地反映大桥墩梁固结处实际状况,试验过程中各工况下大桥墩梁固处结构处于安全状况,在2倍活载作用下结构还有一定安全储备.     

基于不同计算模型的Ⅰ形组合板——梁桥车辆冲击系数对比研究

以某一公路I形组合简支板-梁桥为研究背景,研究了单车荷载作用下,各片梁的振动响应及冲击系数.根据I形组合板-梁桥结构特点,结合车辆结构振动特性,将I形组合板-梁桥分别离散为三维的板实体模型、梁板模型及梁铰模型,车辆简化为3D整车模型,并考虑桥面不平顺的影响,建立车桥耦合振动方程.分析了不同计算模型对动态响应及冲击系数的...     

基于不同计算模型的Ⅰ形组合板-梁桥车辆冲击系数对比研究

以某公路Ⅰ形组合简支板-梁桥为研究背景,研究了单车荷载作用下,各片梁的振动响应及冲击系数.根据Ⅰ形组合板-梁桥结构特点,结合车辆结构振动特性,将Ⅰ形组合板-梁桥分别离散为三维的板实体模型、梁板模型及梁铰模型,车辆简化为3D整车模型,并考虑桥面不平顺的影响,建立车桥耦合振动方程.分析了不同计算模型对动态响应及冲击系数的影...     

青岛海湾大桥红岛航道桥索塔锚固区足尺试验模型制作工艺

介绍青岛海湾大桥红岛航道桥索塔锚固区足尺试验模型制作工艺和流程,论述索塔锚固区静力试验模型现场钢筋混凝土、钢锚板安装等工艺流程.     

车桥耦合振动系统模型下桥梁冲击效应研究

把桥梁和车辆看作车桥耦合振动体系的两个分离子系统,基于ANSYS软件建立了3种车辆和桥梁的有限元模型。考虑桥面不平度影响,以车轮与桥梁接触点的位移作为协调条件,采用分离迭代算法计算了车桥耦合系统的动力响应。采用快速傅立叶逆变换的方法,应用三角级数叠加模拟了5种等级的桥面不平度及其速度项。通过对一简支梁桥车桥耦合振动的数值模拟,研究了车辆模型、桥面状况和车速对桥梁冲击效应的影响。结果表明:不同车辆模型对桥梁的冲击效应差别很大,桥面不平度对冲击效应的影响较车速大,桥梁的位移冲击效应大于内力冲击效应。因此,设计分析时宜采用能充分模拟车辆特性的复杂模型,移动荷载冲击系数取值建议以位移冲击系数为基准。     

基于模型修正梁格法的车桥耦合振动分析系统

首先以一座钢桁架连续梁桥为工程实例,建立尽可能考虑结构特点的初始有限元模型,并结合现场试验采集的静、动力实测数据,建立考虑变形、频率及振型等静、动力信息的多目标函数,通过有限元模型修正获得能够反映结构真实状态的基准有限元模型;其次介绍了梁格法桥梁车桥耦合振动分析模块以及静载试验整车加载模块编制思路,并嵌入自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS;最后将修正后的有限元模型输入至自行研发的梁格法车桥静动力分析模块,并将静动力荷载工况下的实测响应、BDANS计算值与通用软件ANSYS计算值三者进行了相互校核和对比。结果表明:BDANS静力分析模块的计算结果与ANSYS静力计算结果完全吻合,BDANS动力分析模块在不同行车工况下的动力计算响应趋势与实测响应趋势保持一致,从而验证了该分析模块的可靠性。     

自锚式悬索桥静力特性模型试验研究

为研究自锚式悬索桥在运营阶段的静载响应规律,以应变相等为原则,按静力相似理论对哈尔滨市三环西线跨松花江大桥主桥进行1∶50缩尺模型试验研究.以轴向刚度、弯曲刚度相似为主进行模型设计,重点关注桥梁的受力与变形性能.根据有限位移理论的仿真分析,结合相关规范的规定,制订桥梁静力试验工况及试验方法.基于最不利加载工况下的试验数据,对该桥的主缆、吊索、主梁的受力及变形特征进行分析.结果表明:双塔对称体系自锚式悬索桥的边主跨挠度分布情况与三跨连续梁类似,但由于竖向索力的弹性支撑作用,结构挠度减小,证明结构在静力作用下能承担的荷载更大;各关键构件荷载安全系数均在规范限值以内,大桥结构受力偏于安全;各测试工况试验值与理论计算值总体吻合较好,模型能较好反映实桥的受力特性,同时也印证了缩尺模型设计的合理性.     

大跨斜拉桥悬臂施工期风致振动控制试验研究

大跨斜拉桥主梁双悬臂施工阶段易发生风致振动,本文以在建的某座大桥为背景采用风洞试验的方法对该桥悬臂施工期抗风措施进行研究。采用1∶200的缩尺模型比设计与制作最大双悬臂状态气弹模型,基于结构动力特性测试与大气边界层流场模拟展开试验,最后对施工抗风措施减振效果进行分析。结果表明:大桥施工抗风措施可以有效降低桥梁结构风致振动响应;试验结果与计算结果减振效率总体趋势一致。