具有初始缺陷的薄壁高墩稳定性研究

针对有初始缺陷的薄壁高墩大跨径连续刚构桥在施工阶段的稳定性问题展开研究,以沪蓉西高速公路宜恩段野三河大桥为工程背景,采用一致缺陷模态法,以桥墩的一阶屈曲模态为基础,计算分析单肢薄壁高墩分别在具有单向和双向初始几何缺陷时的稳定承载能力,得出初始几何缺陷对高墩稳定性的影响规律,发现纵桥向的初始几何缺陷较横桥向对稳定承载力的影响更大;当引入双向初始几何缺陷时,单肢薄壁高墩的稳定承载力较仅含单向初始几何缺陷时迅速下降.在对含初始几何缺陷薄壁高墩稳定承载力计算结果进行总结的基础上,对山区高墩垂直度控制给出参考建议,研究了局部材料缺陷对高墩稳定性的影响效应,找出局部材料缺陷出现的最不利位置.研究成果可为具有初始缺陷的桥墩稳定性研究提供参考.     

单肢箱形薄壁高墩与双肢矩形薄壁高墩稳定性比较研究

为了对比单肢箱形薄壁高墩与双肢矩形薄壁高墩在不同荷载工况下的线弹性稳定性与非线性弹塑性稳定性,以吕梁环城高速公路机场2号大桥为工程背景,采用Ansys10.0软件建立有限元模型,研究了温度、风荷载、墩顶弯矩、汽车制动力、施工缺陷等因素对2类高墩初始几何缺陷的影响程度,分析了纵桥向、横桥向和双向初始几何缺陷对2类高墩稳定性的影响。研究结果表明:单肢箱形薄壁截面高墩的线弹性稳定性比双肢矩形薄壁截面高墩好;日照、风载、汽车制动力等因素对单、双肢薄壁高墩纵、横桥向位移影响并不相同;双向初始几何缺陷对结构的弹塑性稳定性影响最大,在相同的双向初始几何缺陷下,单肢箱形薄壁高墩稳定性系数的降幅比双肢矩形薄壁高墩大。     

初始缺陷对钢管混凝土混合柱高墩极限承载力的影响研究

施工误差、材料性能不均匀等因素必然导致钢管混凝土混合柱高墩存在一定的初始缺陷。文中以四川干海子特大桥为工程背景,运用一致缺陷和改进随机缺陷理论,考虑材料非线性、几何非线性,对钢管混凝土混合柱高墩进行极限承载力分析,得到其极限承载力特征参数,进而研究初始缺陷对钢管混凝土混合柱高墩极限承载力的影响,并采用随机有限元法对初始材料缺陷进行极限承载力敏感性分析。结果表明,钢管混凝土混合柱高墩属于缺陷敏感结构,对于干海子特大桥110 m钢管混凝土混合柱桥墩,初始缺陷限值按现有规范取值风险较大,其初始缺陷限值建议取墩高的1/2 000;与一致缺陷模态法相比,结构初始缺陷值控制在较小范围内时,采用随机缺陷模态法计算所得钢管混凝土混合柱高墩的极限承载力偏小;沿墩高方向缺陷对结构极限承载力的灵敏度变化较大,呈现下部结构大于上部结构、两端大于中间的规律;干海子特大桥110 m钢管混凝土混合柱桥墩对顺桥向缺陷最敏感;钢管混凝土混合柱高墩材料缺陷对极限承载力的敏感性从大到小依次为纵向连接杆件外径、纵向连接杆件钢管壁厚、核心混凝土弹性模量、柱肢杆件外径、核心混凝土密度、钢材密度、柱肢杆件钢管壁厚。     

高墩稳定性研究分析

以矮寨刚构桥为工程背景,利用MIDAS/Civil建立有限元模型,对高墩进行稳定性分析,主要考虑风荷载、初始偏心及局部材料缺陷对高墩稳定的影响.结果表明,在风荷载作用下,高墩稳定性较好,表现为顺桥向弯曲失稳;随着初始偏心距的增大,桥墩的稳定安全系数逐步减小,同时由于高墩的细长比较大,其位移效应不能忽略,在对其进行稳定性分析时,应考虑几何非线性的稳定安全系数;高墩的稳定安全系数随着局部材料强度的降低而逐渐减小,局部材料缺陷发生位置越靠近墩底,其安全稳定系数越低.     

关于连续刚构桥桥墩初始施工缺陷的敏感性分析

高墩大跨连续刚构桥对于山区V形峡谷地带有较好的适用性,桥墩结构形式多采用双肢薄壁墩,在薄壁墩施工时一般采用滑模法施工,由于滑模本身缺陷或立模偏差的偶然性所产生的桥墩结构初始缺陷,对高墩的稳定性及全桥结构受力状态必然产生一定的影响,通过建立有限元模型并赋予桥墩初始缺陷,分析桥梁结构各受力状态对于桥墩初始施工缺陷的敏感性。     

结构参数对高墩大跨空腹式连续刚构桥稳定性的影响

以高墩大跨空腹式连续刚构桥为研究对象,基于结构稳定性理论,采用有限元方法,分析了双薄壁墩双肢间距、内外壁坡度及薄壁连接墙设置高度的变化对桥梁结构稳定性的影响。研究结果表明:斜腿施工最大悬臂状态的稳定性好于主梁施工最大悬臂状态的稳定性;双薄壁墩双肢间距对纵桥向失稳模态有一定影响,而对横桥向失稳模态的影响很小;墩身外壁坡度对横桥向、纵桥向失稳模态影响较大,而墩身内壁外壁坡度对横桥向、纵桥向失稳模态影响较小;外壁坡度较小时,结构外荷载对失稳模态影响较大,外壁坡度较大时,结构自重对结构稳定性占主导地位;双薄壁连接墙主要影响纵桥向失稳模态。     

大跨连续刚构桥高墩有效计算长度研究

为研究大跨连续刚构桥的双肢薄壁高墩有效计算长度,以某三跨预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,利用ANSYS建立其初始空间三维有限元模型,通过结构整体稳定分析得到构件临界荷载,再由欧拉公式反推桥墩有效计算长度。根据全桥失稳模态分析结果提出了双肢墩有效计算长度简化模型,据此对悬臂施工大跨度连续刚构桥的高墩有效计算长度进行了系统性研究。结果表明,施工和成桥阶段的高墩横桥向有效计算长度系数均可取值2.0;高墩纵桥向有效长度系数可根据本文提出的建议值查表插值取用。     

空心薄壁高墩内隔板设置及稳定性计算浅析

为了更准确地分析横隔板对薄壁高墩稳定性的影响,保证设计施工安全,依托贵金古高速公路金古赤水河大桥项目,采用ANSYS有限元软件建立了具有不同横隔板数量的薄壁高墩模型,通过数值计算得到了不同横隔板数量下薄壁高墩的非线性特征屈曲荷载,并与欧拉临界荷载进行对比.在此基础上,进一步分析了材料非线性、几何非线性对桥墩稳定性的影响...     

桐梓河特大桥非线性稳定分析与评价

稳定是高墩大跨刚构桥设计和施工过程中必须关注的关键性问题,而非线性稳定能真实地反映由初始缺陷引起的几何变形和结构中的局部材料已经进入非线性等对结构极限承载力的影响,故尤为重要.以主跨200 m的贵州桐梓河特大桥为背景,考虑结构的几何非线性和材料非线性,对该桥最大双悬臂施工阶段的非线性稳定进行了模拟计算分析,为同类桥梁的...     

桐梓河特大桥非线性稳定分析与评价

稳定是高墩大跨刚构桥设计和施工过程中必须关注的关键性问题,而非线性稳定能真实地反应由初始缺陷引起的几何变形和结构中的局部材料已经进入非线性等对结构极限承载力的影响,故尤为重要。以主跨200m的贵州桐梓河特大桥为背景,考虑结构的几何非线性和材料非线性,对该桥最大双悬臂施工阶段的非线性稳定进行了模拟计算分析。     

波纹钢腹板剪切屈曲影响因素分析

采用考虑剪切变形的8节点曲壳单元离散波纹钢腹板,并用有限元方法进行非线性剪切屈曲分析。分析中采用一致缺陷模态法和引入钢板厚度缺陷分布函数的方法进行波形尺寸缺陷和钢板厚度缺陷的模拟。在此基础上研究了波纹形状、腹板整体外形尺寸和钢腹板厚度等因素对波纹钢腹板剪切屈曲极限荷载和屈曲模态的影响。     

波纹钢腹板剪切屈曲分析中初始缺陷的模拟和影响程度分析

通过非线性有限元方法分析波纹钢腹板剪切屈曲极限荷载和屈曲模态,采用一致缺陷模态法模拟波形尺寸缺陷,钢板厚度缺陷则通过钢板厚度分布函数对单元厚度的修正来引入。分析结果表明过大的波形尺寸缺陷会降低波纹钢腹板的剪切屈曲极限荷载,而波纹钢腹板对因钢板厚度缺陷而引起的过早屈曲要大大优于平钢腹板,微小的厚度缺陷对波纹钢腹板的剪切屈曲极限荷载影响很小。     

开口加劲板稳定极限承载力分析

以开口加劲板为研究对象,计入几何和材料双重非线性的影响,分析了具有初始几何缺陷和残余应力的开口加劲板的稳定极限承载力。     

降低小型高速车用柴油机噪声的试验研究

以车用493ZQ型小型高速增压柴油机为研究对象,系统分析了其表面辐射噪声分布特性。研究中发现,对气门罩盖和齿轮室盖薄壁部件处施加约束阻尼,采用复合结构,可以有效抑制发声部件的高频段辐射噪声;而将正时机构由正时齿轮传动改为同步齿形带传动,可以大大改善前端测点的500Hz以上中、高频辐射噪声。综合运用文中的降噪措施,标定工况时整机噪声A声功率级降低了2.5dB。     

薄壁直梁件碰撞诱导变形模拟分析

采用LS-DYNA软件对某薄壁直梁件开设的8种诱导结构进行碰撞仿真研究。分析了不同诱导结构对薄壁直梁件压溃模式、载荷变化和能量吸收情况的影响。初步认为,不加诱导结构时薄壁直梁件的变形模式不稳定;薄壁直梁件在轴向压溃过程,对侧壁上的孔不敏感;侧壁上诱导槽的开设形式对薄壁直梁件压溃影响较大。     

薄壁箱梁截面抗扭参数的简化计算方法

通过对薄壁箱形截面杆件扭转特性的分析,提出利用空间有限元分析软件的分析功能来计算薄壁箱梁截面几何特性参数的新途径。建立空间悬臂梁模型,其截面为所要计算的薄壁箱形截面,在梁悬臂端施加集中扭矩,根据分析求得梁悬臂端相邻截面的扭转角和截面变形,即可推算出该薄壁箱形截面的抗扭参数。为提高计算精度,可按精确截面形式输入。结果表明:该方法的实施过程简单,计算结果精度高,用户借助于自己熟悉的任何空间有限元分析软件均能实现这一功能。     

仿生双菱形肋边多胞薄壁结构的耐撞性能研究

为提高汽车吸能盒结构耐撞性,受毛竹微观结构启发,提出3种不同的仿生双菱形肋边多胞薄壁结构。建立仿生双菱形肋边多胞薄壁结构的有限元模型,通过有限元仿真对比研究仿生双菱形肋边多胞薄壁结构与传统八边形多胞薄壁结构的耐撞性。分析双菱形肋边布置方式、内层壁厚等因素对新型薄壁结构吸能特性和变形模式的影响。结果表明,与传统八边形多胞薄壁结构相比,仿生双菱形肋边多胞薄壁结构的吸能特性有了明显的提升;双菱形肋边布置方式和内外层壁厚对结构吸能特性均有一定影响;随着内层壁厚的增加,结构最大峰值力减小,但总能量吸收和比吸能减少,载荷平稳度降低。仿生双菱形肋边多胞薄壁结构能有效降低乘员在汽车正面碰撞中所受的伤害,可应用到新能源汽车吸能盒的设计开发中。     

约束扭转对汽车车架模态的影响

本文通过三种典型车架模态的实验和计算研究,探讨了约束扭转对汽车车架各阶模态的影响。结果表明:约束扭转对扭转模态影响较大,在研究开口薄壁结构的车架模态时,必需考虑约束扭转的影响,一阶扭转模态对横梁刚度的变化十分敏感。     

薄壁空心高墩的设计与分析

薄壁空心高墩适用于多种复杂地势,且具有相当的柔性,可较好应对上部结构变形。与此同时,其空心结构可极大减少工程用料和自身重量,在高墩桥梁中应用广泛。本文运用ANSYS软件建立了墩身空间梁单元模型,同时考虑温度效应影响,分析薄壁空心高墩几何非线性特性的考虑与否所导致墩顶位移及墩底弯矩变化情况。本文为薄壁空心高墩在设计过程中的结构安全控制奠定了一定的基础,可供同型桥梁参考借鉴。     

仿生层级薄壁方管的耐撞性研究

为了进一步改善车辆结构部件的耐撞性能,基于甲虫翅鞘微观锥形小梁结构提出新颖的仿生层级薄壁方管(BHST)结构,包括SBHST-4,SBHST-9,BHST-4和BHST-9。通过非线性有限元软件和试验验证结果建立BHST有限元模型,并对比其与传统多胞薄壁方管结构的轴向吸能特性。考虑到结构壁厚、截面尺寸和空间位置因素对BHST-9结构耐撞性能的影响,采用参数分析方法,研究小方锥管下截面尺寸b分别和空间位置参数λ、结构壁厚t对BHST-9结构轴向吸能特性的影响。此外,结合径向基函数(RBF)神经网络代理模型技术与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对BHST-9结构进行多目标优化分析,以获取BHST-9结构的最优配置。研究结果表明:BHST-9结构呈现出较优异的轴向吸能效果,其比吸能较传统9胞薄壁方管在等质量的条件下提高了22.87%,初始峰值力降低了10.22%;适当增加结构壁厚和小方锥管下截面尺寸有利于提升BHST-9结构的吸能能力;随着λ的增加,BHST-9结构的比吸能呈现出先增后减的趋势,当λ为0.5时,不同下截面尺寸小方锥管的BHST-9结构整体上具有较高的比吸能和较稳定的折叠变形模式,且初始峰值力变化幅度较小,但BHST-9结构中的仿生小方锥管下截面尺寸和结构壁厚较空间位置参数对比吸能的提升作用更为显著;当BHST-9结构初始峰值力不高于140kN时,其最优设计参数t,b分别为1.61,24.67mm。