门式刚架柱滞回性能研究

根据门式刚架楔形H型钢柱失稳时局部和整体相关屈曲的特点,提出能考虑其相关屈曲特征和滞回性能的数值模拟方法.通过8根大宽厚比楔形钢柱的试验结果与数值模拟和理论数值解的比较表明,数值模拟方法是一种研究大宽厚比楔形构件滞回性能的有效方法.选取一组工程常用构件进行往复荷载作用下的数值模拟分析,比较腹板宽厚比的影响,认为此类构件具有一定的延性和耗能性能,证明《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中的相关规定偏于不安全.     

集中荷载作用正弦波纹腹板工字钢梁整体稳定性研究

采用有限元特征值屈曲方法计算跨中集中荷载作用下正弦波纹腹板工字钢梁临界力与临界弯矩,分析了波纹腹板的波长、波幅、腹板高度及厚度等几何参数对临界弯矩、稳定系数的影响;波纹腹板工字钢梁因截面参数不同,主要发生整体侧向弯扭、腹板鼓曲、翼缘板翘曲、翼缘板翘曲与腹板鼓曲组合等四种失稳形式;各种临界弯矩及稳定系数曲线,对波纹腹板钢梁设计有一定参考意义.     

双肢冷弯C型钢蒙古包刚架的平面内稳定性

为了解决新型双肢冷弯C型钢蒙古包结构在冰雪等竖向荷载工况下可能出现的失稳问题，对带陶脑的双肢冷弯C型钢门式刚架平面内的稳定性展开研究，通过改变斜梁坡度、刚架高跨比、陶脑直径3种参数下的刚架试验与数值模拟，对该类门式刚架的破坏形态和承载力等方面进行了分析和探讨. 研究结果表明:斜梁坡度和陶脑直径的增加会使刚架承载力增加，刚架高跨比的增加会使刚架承载力降低；综合考虑斜梁坡度对刚架稳定承载力和柱顶侧移的影响，建议刚架的斜梁坡度设计为20° 以内，此时《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》对柱计算长度系数的计算偏于安全，满足工程设计要求.      

侧向风荷载对人-车-路系统耦合振动的影响分析

采用谱解法模拟脉动风荷载场,根据风洞试验测得的车辆的空气动力参数,计算出作用在车辆侧面的风荷载;将风荷载加到人-车-路耦合振动系统方程中,建立起考虑其影响的系统耦合振动方程;采用人体加权竖向振动加速度均方根值对车辆乘坐舒适度进行评价,并对模拟风速场及侧向风速大小对车辆乘坐舒适度的影响进行讨论.分析表明：静态风减小了人体、车辆振动加速度的最大值,但对其加速度均方根值没有影响;脉动风作用下人体振动加速度最大值略有变化,但均方根值却增大较多;侧向风荷载场对路面结构的振动几乎没有影响;平整路面下乘坐者出现不舒适感的临界风速为55m/s,A级不平整路面出现不舒适感的临界值为15m/s.     

考虑多土层桩-土耦合作用基桩屈曲稳定分析

为研究多土层桩-土耦合作用下的陡坡桩屈曲稳定规律,分析了m法、p-y双曲线法的地基土水平抗力计算公式,基于能量法推导了陡坡桩屈曲临界荷载的理论解,并以一陡坡段基桩实际工程为例,建立有限元数值模型进行对比验证分析。结果表明：考虑多土层桩-土耦合效应时,p-y双曲线法计算得到的屈曲临界荷载更为准确,墩柱段、嵌固段长度均对m法计算的屈曲临界荷载准确性具有较大影响,当嵌固段长度较大、墩柱段长度较小时,基于m法计算的临界荷载存在较大偏差。     

结构失稳临界力的研究

研讨了测定弹性屈曲临界力值的一个静力法和一个动力法。对于前者,论证了Ｓｏｕｔｈｗｅｌｌ图解法的广泛适用性,的要点是分别测定荷载作用前后结构的自振频率,并据之推算弹性屈曲临界力。     

基于稳定等效的覆雪屋盖静力风荷载计算方法

为了避免屋盖结构在暴风雪中发生动力失稳,建立了基于稳定等效的静力风荷载计算方法.采用计算流体动力学方法模拟了屋面积雪漂移现象;根据Budiansky-Roth准则判定了覆雪屋盖的动力稳定性;借鉴阵风荷载因子法构建了基于稳定等效的静力风荷载计算方法;最后,对实际双层柱面网壳进行了动力稳定性设计.研究结果表明,强风下覆雪屋盖出现较为明显的失稳阶段,当风速为设计基准风速的1.0倍时,屋盖发生动力失稳,静力失稳计算可得临界风速为35.8 m/s,该结果可作为该屋盖设计的动力失稳临界风速.      

波纹钢腹板屈曲性能(英文)

通过调整波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹高度和平板宽度等尺寸参数,制作了16个试验模型,进行了波纹钢腹板试件的剪切屈曲试验,记录了不同试件在各级试验荷载作用下的结构变形、应力分布、屈曲荷载与屈曲形态,对比分析了各个尺寸参数对试件剪切屈曲荷载与屈曲模态的影响.分析结果表明:根据试件的屈曲形态,不同尺寸的波纹钢腹板的屈曲破坏主要表现为3种模态;随整体外形尺寸、波折角度、波纹板厚度的增大及波纹高度的减小,波纹钢腹板的剪切屈曲荷载随之增大;整体高宽比对剪切屈曲荷载影响较小.     

基于量子粒子群算法的门式刚架结构抗风优化

为弥补目前结构抗风优化仅针对高层建筑的不足,采用量子粒子群算法对一大跨屋盖结构进行了抗风优化.基于风洞试验数据库获得等效静力风荷载,并根据型钢表组成离散变量搜索空间.通过约束违反协调系数,构造了一种新的适应值模型,进一步建立了粒子越界处理方法,以保证优化的可行性和收敛性.通过10次运行计算以确定门式刚架的最优设计,并在全风向角下对优化结果进行校核.研究结果表明,目标函数随迭代单调递减收敛,总质量标准差仅为其平均值的4%,平均迭代24次,说明量子粒子群算法用于门式刚架抗风优化具有较好的健壮性和计算效率.      

移动荷载作用下钢管拱桥动力特性分析

通过大型通用有限元软件ANSYS,对某一钢管混凝土拱桥进行数值模拟,通过改变其结构的部分参数,分析计算移动荷载作用对钢管拱桥动力特性的影响.研究结果表明:移动荷载作用时对桥梁结构动力性能的影响存在一个临界速度问题,当移动速度达到临界车速时,桥梁结构的振动幅度达到最大.提出为控制桥梁结构在移动荷载作用下的振动幅度,必须对...     

纵挑横抬梁法加固线路在顶进式框架桥工程中的应用

在框架桥顶进施工时,采用D型便梁加固线路时受立交桥跨度和斜交角度的限制,适应性较差。H型钢组拼纵挑横抬梁法加固是指通过采用型钢组拼的纵梁沿线路方向将既有线路挑起、沿框架桥方向组拼的横梁承受纵梁传递的线路荷载,实现结构受力由纵向向横向的转变。结合工程实例介绍了宽翼缘H型钢组拼纵挑横抬梁法加固线路方式的结构构造特点和近似检算方法。实践证明该方法安全可行,具有推广价值。     

横向集中荷载下桥梁承压杆件弹塑性失稳的简化模型

借助中心压杆弹塑性失稳的山雷 (Shanley)理论 ,利用静力平衡条件 ,针对桥梁结构中各型承压杆件在横桥向集中荷载作用下的梁 柱力学行为进行了建模分析 ,提出了横向临界力概念 ,探讨了横向集中荷载最不利作用位置的确定方法     

基于LES的跨海桥梁施工期围堰波流力数值模拟

跨海大桥基础施工可能面临水深、浪大和流急等恶劣海况,波流力甚至可能成为围堰施工的主要控制荷载. 为研究跨海桥梁施工期围堰波流力,采用垂向多层σ坐标变换模型追踪三维波流自由液面,添加浸没边界法（IBM）处理不规则结构物界面,建立了基于LES的三维波流与结构物相互作用的数值模型,利用所建立并验证的三维数值模型模拟不同长宽比的矩形围堰与斜向波流的相互作用. 分析结果表明:所建立的三维数值模型能够较好地模拟矩形结构波流力;长宽比为1.0时,由于结构的对称性,波流入射角对围堰总波流力影响很小,增幅均在5%以内;随着长宽比的增加,波流入射角对围堰总波流力的影响增大;如长宽比为2.0时,波流沿纵桥向入射时（90°）结构的总波流力约为沿横桥向入射时（0°）总波流力的2.48倍. 与纯波情况相比,矩形围堰波流力普遍比纯波力偏大,但入射角对结构纯波力或波流力的影响系数较为接近.      

新型Halbach阵列永磁电动悬浮系统垂向稳定性

针对永磁电动悬浮系统的垂向动态稳定性问题, 研究了永磁电动悬浮系统的临界稳定特性; 提出了一种永磁铁加常导线圈混合构成的新型Halbach阵列, 通过在永磁体表面缠绕有源常导线圈, 实现了永磁电动悬浮系统阻尼的主动控制, 并对比了新型Halbach阵列与其他2种主动电磁阻尼控制方案; 建立了新型Halbach阵列永磁电动悬浮系统垂向动力学模型, 并采用经典PID闭环控制方法设计了悬浮控制器, 分别在无外界干扰、外界扰动力干扰和轨道不平顺干扰3种情况下仿真分析了该系统的垂向动态稳定性。研究结果表明: 永磁电动悬浮系统在扰动力作用下将进行等幅震荡而不能稳定悬浮, 连续扰动力干扰下甚至可能撞轨; 提出的新型Halbach阵列具有磁场耦合计算方便、力调节范围大的优点; 设计的悬浮控制器能使系统稳定悬浮于额定气隙0.03 m的平衡位置, 且线圈电流为0, 不产生损耗, 仿真分析所得系统悬浮气隙和线圈电流与理论分析结果的相对误差小于0.01%;当出现轨道不平顺干扰时, 系统能快速稳定悬浮于额定气隙0.03 m的平衡位置, 稳定后的线圈电流仍为0, 实现了永磁电动悬浮系统的零功率平衡; 当外界扰动力为±1 500 N时, 系统能快速稳定悬浮于额定气隙0.03 m的平衡位置, 稳定后的线圈电流分别为29.68和-30.40 A, 表明新型Halbach阵列永磁电动悬浮系统能够实现垂向动态稳定。      

铁路钢管混凝土系杆拱桥动力特性及地震响应分析

以某铁路钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS建立了其空间杆系有限元 模型,其中拱肋与系梁采用空间梁单元模拟,吊杆采用空间杆单元模拟,对其动力特性进行了分析;在此基础上运用时程分析方法分别计算了该桥在竖向和纵向地震力组合以及竖向和横向地震力组合两种工况下的地震响应,得到了主拱控制截面在两种荷载工况下的最大内力和最大位移响应,对其抗震性能进行了分析评价.结果表明：该铁路系杆拱桥动力特性总体体现为刚性拱桥的动力特征,横桥向刚度相对较弱,竖向地震力作用下的响应较大,应引起设计注意.研究可为同类型的铁路刚性拱桥抗震设计提供理论依据.     

基于流动模拟和动力学仿真的高速列车横风运行稳定性研究

以国产CRH3型3节车编组高速列车为研究对象,利用计算流体力学软件Star-CD/CCM＋计算了在不同横风风速和不同车速下的列车气动力荷载;将该荷载导入动力学仿真软件SIM-PACK的列车运行动力学模型中,计算出在不同横风和车速条件下的脱轨系数、减载率和倾覆系数等运行稳定性参数.计算表明：头车的气动性能和运行稳定性受横风的影响最大;根据车辆动力学性能参数确定的列车安全速度限值与横风风速之间并非线性关系.参照有关高速列车运行稳定性评定标准,给出了不同横风风速下高速列车安全运行的速度限值.     

框架结构梁柱节点的抗震性能分析

框架结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形。梁柱节点核心区是保证框架承载力和延性的关键部位,分析了影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素,为钢筋混凝土框架节点的抗震设计提供理论参考,确保结构设计安全经济。     

铁路隧道洞口合理抗震设防长度

为确定隧道洞口段衬砌的合理设防长度,使隧道结构抗减震性能达到最优,以单线140 km/h、跨度6.4 m的铁路隧道为例,采用数值模拟方法,建立了隧道洞口段的动力分析模型;分析了围岩条件、衬砌物理力学参数等因素对地震作用下隧道洞口段衬砌内力响应的影响,讨论了围岩加速度响应和衬砌结构内力响应规律.数值模拟结果表明:距离超过洞口段3倍隧道跨度后,衬砌结构内力响应明显减小;振动台试验结果表明:洞口段抗震设防长度为3倍隧道跨度时,减震效果显著,验证了抗震设防长度的合理性.      

考虑流固耦合效应的水下盾构隧道受力特性

为探讨水下盾构隧道施工期流固耦合效应对管片衬砌结构受力的影响,以广-深-港(广州-深圳-香港)铁路客运专线狮子洋越江盾构隧道为依托,建立了该盾构隧道数值分析模型,计算作用在管片结构上的水压,并对隧道施工和运营期间管片结构所受外荷载、内力进行了原位测试;将计算水压力施加到梁-弹簧模型上,得到考虑施工期流固耦合效应的盾构隧道结构受力.研究结果表明:受注浆压力影响,目标环管片刚脱环3~5环时,所受水压力波动较大;脱环10环后,随注浆压力的逐渐消散和流固耦合效应的消失,管片所受水压力接近于该处的静水压力.