基于AHP的沉船起吊断裂因素分析

针对沉船打捞作业中存在船体起吊断裂的风险,通过层次分析法(AHP)建立影响因素的评价模型,计算起吊过程中主要影响因素的权重,分析各因素对沉船起吊的影响程度,并提出相应的建议.研究结果表明：对沉船起吊过程影响较大的是沉船船体破损状态和起吊力分布形式,其评价结果符合现实情况;评价模型能定量判定影响因素大小,为降低沉船起吊断裂风险提供参考.     

行波效应对长跨连续刚构桥地震响应的影响

为了研究行波效应对于桥梁地震响应的影响,以一座实际工程高桩大跨度连续刚构桥(70+7×105+70)m为例,通过Midas/civil软件建立有限元模型,运用相对运动法对其进行地震动时程分析。考虑了2种地震波和3种视波速的不同组合,对比分析了行波效应对桥梁地震响应的弯矩和剪力。计算分析表明,对于不同的地震波输入,其对弯矩和剪力的影响有较大的差别。行波效应对于桥梁不同位置地震响应内力值影响的程度和变化趋势不同,但总体是随着视波速的增大,行波效应对内力的影响程度减小,墩底弯矩在视波速为500 m/s时减小-17.11%;800 m/s时减小-11.22%;1 000 m/s时减小-8.83%。且这种变化的规律在桥梁顺桥向空间上有一定的规律性。     

大跨自锚式斜拉-悬索协作体系桥地震响应及减震控制分析研究

基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应.分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达365.12MN.m,对自锚式斜拉-悬索协作体系桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大42%,横向弯矩减小14%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小9%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小44%,主梁跨中弯矩和剪力减小41%,塔底纵向弯矩减小37%,达到减震效果.     

钢管混凝土箱型拱桥空间结构分析研究

以某主跨为152 m的钢管混凝土箱形拱桥为例,用有限元方法建立其空间计算模型,分析矢跨比等设计参数对拱圈截面内力的影响,并在考虑混凝土收缩徐变的情况下,分析各控制截面内力和位移随时间的变化关系.表明:拱桥矢跨比对其轴力和弯矩影响较大;随着时间的推移,拱桥结构内力和位移有很大改变.     

梁板(柱)刚度比对地铁车站结构内力的影响研究

针对目前地铁车站结构设计中,结构截面刚度变化对车站结构内力的影响规律还有待进一步讨论分析的现状,以某地铁车站为例,利用ANSYS 13.0建立车站结构空间有限元模型。通过调整结构梁板刚度比和梁柱刚度比来探讨地铁车站结构内力的分布规律。由此得出结论:随着梁板刚度比的增大,各层板横向最大弯矩均减少,侧墙横向最大正弯矩增大,各层板纵梁最大弯矩均增大,柱子最大轴力减少;随着梁柱刚度比的增大,各层板纵梁最大弯矩和最大剪力以及柱子最大轴力均出现先增大后或减少或不变的现象,但以增大为主。     

基于STL模型的船舶静水剪力与弯矩计算方法"

为了提高船舶强度计算精度,提出了一种基于STL模型的船舶静水剪力与弯矩计算方法。在计算总纵强度时,采用常规算法计算船舶浮态初值,然后采用迭代算法计算船舶吃水、横倾角与吃水差;按照船舶肋位切割船舶外壳得到每个肋位的横剖面,采用格林公式计算每个剖面水下部分的面积,纵向积分得到浮力曲线;通过对船舶舱室STL模型的切割,离线建立每个舱室的质量分布表,用舱室实际质量分布代替梯形分布来计算船舶质量分布曲线;最后基于散货船"太行128"和"SPRING COSMOS",通过浮力与质量分布曲线计算了5种典型载况下的剪力与弯矩。计算结果表明:计算值与采用软件NAPA的设计值相比,剪力与弯矩的平均误差约为1%,最大误差为2.6%,计算误差较小,因此,船舶静水剪力与弯矩计算方法精度较高;采用浮态迭代算法只需计算出船舶任意浮态下的排水体积与浮心坐标,程序实现简单、稳定与可靠;静水剪力与弯矩计算方法适用于船舶任意浮态,通过直接切割船舶外壳计算船舶浮力曲线,弥补了常规方法只能计算船舶纵向强度的不足;通过建立舱室的质量分布表与采用舱室的实际质量分布代替传统的梯形分布,减少了计算量,提高了计算精度。     

移动列车荷载作用下地铁换乘节点中板内力分析

设计地铁换乘站直接承受车辆荷载的楼板构件时,将地铁列车荷载按等效原则转化为静荷载作用在换乘节点上进行分析的方法已不能准确反映此种构件的受力情况．基于ANSYS子模型技术,采用双层数值分析模型,建立换乘车站结构梁一板一柱组合总体模型进行空间有限元分析,截取换乘节点中板局部区域,建立换乘节点中板一列车荷载子模型,采用ANSYS参数化设计语言APDI。完成移动列车荷载加载,获取移动列车过站过程中换乘节点中板的最不利荷载的位置及大小．结果表明,换乘节点范围接口位置的支座弯矩较大,柱位置有明显的应力集中现象;子模型获取的中板剪力和轴力极值均大于总体模型,设计时应综合考虑总体模型和子模型,确定中板内力的极值;子模型获取的中板内力极值发生位置及时刻各不相同．说明移动地铁列车荷载对中板内力的影响较明显．不应忽略．     

基于CSO-ABC算法的系杆拱桥吊杆内力优化

为改善传统系杆拱桥吊杆内力优化方法耗时长、精度低、计算烦琐的缺点,本研究提出改进的CSO-ABC混合算法优化钢箱拱肋系杆拱桥吊杆内力。先建立CSO-ABC混合算法,改进侦察蜂阶段算法;再对3个测试函数进行数值试验,验证算法的精度和有效性。以某钢箱拱肋系杆拱桥为工程背景,通过ABAQUS-Python脚本进行CSOABC算法的吊杆内力自动优化计算。研究结果表明：改进的CSO-ABC算法与CSO算法和ABC算法相比,具有收敛速度快、精度高的优点;基于脚本的自动迭代,提高了吊杆内力优化的效率,该算法的吊杆内力最大优化幅度为2.17%,在钢拱肋及混凝土主梁的应力峰值分别增大4.9、0.8 MPa的情况下,拱肋、主梁峰值位移分别减小12.7、12.1 mm,优化后的成桥状态与原始设计非常接近。该算法可为相关施工、监控、设计提供参考和借鉴。     

大跨径多塔斜拉桥恒载索力优化方法

基于斜拉桥传统索力优化理论,提出3阶段优化算法。该算法以既定的合理成桥状态准则为目标,运用刚性支承连续梁法获得初始成桥状态,利用零位移法实现结构线形目标,以弯曲能量最小为目标,指定各种约束条件,利用ANSYS优化模块中的1阶优化方法实施索力优化,获得目标成桥状态,求解过程中考虑几何非线性的影响。建立3~6塔主跨为1 400 m斜拉桥的有限元模型,利用参数化设计语言(APDL)编制计算程序,进行算例分析。结果表明:微调索力,结构变形改变量较小,而结构内力变化显著;索力优化前后,塔、梁恒载弯矩明显减小,结构内力和变形均能满足既定目标;运用该算法进行3~6塔斜拉桥成桥状态计算,结构内力和变形均能满足既定目标。     

倾斜荷载下基桩P-Δ效应等效剪力有限元迭代法研究

假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,在此基础上引入等效剪力增量概念,提出了基桩P-Δ效应的等效剪力有限元迭代法,相应编制了Matlab分析程序,并结合算例对成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向荷载综合作用下基桩内力位移进行了分析。结果表明:等效剪力有限元迭代法用于倾斜荷载下基桩P-Δ效应计算分析是有效的;当墩身较高时,墩身倾斜、墩顶偏心弯矩、水平力等对基桩产生的P-Δ效应显著。     

Equivalent-shear Finite Element-iterative Method of P-△ Effect of Pile under Inclined Loads

假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,在此基础上引入等效剪力增量概念,提出了基桩P-△效应的等效剪力有限元迭代法,相应编制了Matlab分析程序,并结合算例对成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向荷载综合作用下基桩内力位移进行了分析.结果表明:等效剪力有限元迭代法用于倾斜荷载下基桩P-△效应计算分析是有效的;当墩身较高时,墩身倾斜、墩顶偏心弯矩、水平力等对基桩产生的P-△效应显著.     

基于反应谱法的高墩连续刚构桥地震响应分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立了考虑主梁—桥墩、主梁—桥墩—桩基与主梁—桥墩—桩基—土层3种有限元模型,对3种模型进行了自振频率与振型的比较分析,同时也对主梁—桥墩—桩基—土层模型进行了典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:相同振型下,考虑主梁-桥墩有限元模型的自振频率比考虑主梁-桥墩-桩基-土层的自振频率大;横向地震加速度对连续刚构桥梁体弯矩影响较大,最大值达到7 960.4 k N·m,设计时应加以考虑;顺桥向地震加速度对梁体轴力影响较小,而横桥向地震加速度对轴力影响较大;横桥向地震加速度对梁体剪力影响程度大于顺桥向地震加速度的影响程度,最大剪力数值为288.8 k N;横桥向地震加速度对梁体横向位移为27.2 mm,对安全造成较大影响,需要特别引起重视;横桥向地震加速度对顺桥向位移仅为0.4 mm,影响较小。     

采用墙式整体桥台的无缝桥受力特征

建立了考虑桥台-土相互作用的墙式整体桥台无缝桥的空间有限元模型,采用实测数据验证了模型的准确性;分析了不同荷载工况下主梁与桥台的受力特征,研究了温度、台后填土密实度与桥梁跨径对桥梁受力特征的影响。研究结果表明:与同等跨径简支梁桥相比,墙式整体桥台无缝桥受力最不利主梁的跨中弯矩降低了20%~40%,跨中与梁端弯矩之和降低了约28%,说明主梁内力分布比较均匀,结构纵、横桥向整体性增强;桥台顶部存在较大的弯矩和剪力,桥台变形比较复杂;墙式整体桥台无缝桥的内力和变形受温度作用的影响较为明显,且梯度升温与整体降温在梁端产生正弯矩,梯度降温与整体升温在梁端产生负弯矩,因此,设计过程中对于不同的构件应选用合适的荷载工况;台后填土密实度由松散变化至密实时,整体升温或降温作用下主梁梁端和跨中弯矩变化幅度小于5%,桥台变形幅度小于9%,说明台后填土密实度对主梁弯矩和桥台变形的影响较小;当桥梁跨径由6m增加至13m时,桥台顶部弯矩增加了1.781倍,桥台内力随跨径的增大而快速增大,因此,在墙式整体桥台无缝桥梁的设计时,建议最大跨径不超过10m,以控制桥台在正常使用极限状态下的混凝土裂缝宽度。     

基于粘弹性本构的CFRP加固RC梁数值仿真分析

为探讨胶黏剂粘弹性对碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)梁力学行为的影响,以Burger模型表征胶黏剂的应力-应变-时间关系,利用Laplace变换和逆变换推导了Burger模型Prony级数形式的松弛剪切模量;采用ABAQUS对粘贴CFRP加固RC梁进行数值模拟,分析了胶黏剂粘弹性对界面应力、CFRP轴力、RC梁弯矩和加固梁挠度的影响.研究结果表明:胶黏剂的粘弹性对加固梁的力学行为有一定的影响,随着持载时间的增加,界面峰值剪应力和峰值正应力均减小,CFRP轴力减小,RC梁弯矩增大,加固梁挠度增大;当胶层厚度为0.2 mm时,加载30 d后,界面峰值剪应力减小了40.1%,界面峰值正应力减小了33.0%,加固梁挠度增加了3.7‰,距离CFRP端部20 mm处截面上CFRP轴力减小了15.8%,RC梁弯矩增加了17.4%.     

空间梁格模型与平面单梁模型计算简支梁桥内力比较分析

以某装配式先张法预应力空心板简支梁桥为工程实例,采用MIDAS Civil软件分别建立空间梁格模型及平面单梁模型,对空心板简支梁桥的内力进行计算,将其计算结果进行对比分析。分析表明:对于正交型简支梁桥,在恒载+预应力+汽车荷载作用下,单梁模型比空间梁格模型跨中弯矩计算结果偏大11.9%;在恒载作用下,梁格模型刚度比单梁模型大7%。因此,单梁模型内力要比空间梁格模型偏大;但是从实际工程角度出发,是偏于安全的,适用于在高速公路、煤矿道路和林区道路等承受高荷载或结构安全等级高的新建桥梁设计。通过现场静荷载试验测试截面挠度、应变对比得出空间梁格模型内力计算方法较为精确,能够很好地反映横向分布关系和结构受力特性,适用于结构较复杂桥梁设计。     

预应力混凝土简支斜T梁横隔梁研究

本文以24.5m整体式路基30m预应力混凝土简支斜T梁为例,针对斜交角度大于30°斜T梁利用Midas Civil2012建立有限元模型,分析4个模型下主梁和横隔梁的内力分布情况,得出了主梁随着角度增加跨中正弯矩峰值变小,且向钝角侧移动;中横梁随着角度增加横向跨中正弯矩增大明显,当中横隔梁增加到5道时,各横隔梁横向正弯矩值差值变小的结论.     

新型无格室钢-UHPC结合段受力性能及参数分析

为研究新型无格室钢-UHPC结合段的受力性能和传力机理,以主跨240 m的沅水特大桥主桥为研究背景,采用有限元分析方法建立了钢-UHPC结合段局部模型,分析了结构受力以及影响结构传力的构造参数。结果表明：在最不利正弯矩工况下,结构传力平顺,各部分应力基本满足要求;栓钉连接件剪力大小基本呈马鞍状分布,综合剪力最大达29.7 kN,具有一定的安全储备;承压板承担轴向荷载比例为82.34%,承担比例随着承压板厚度的增大有所提高;混凝土强度增大和UHPC顶/底板厚度增大均可减小栓钉连接件剪力;UHPC结合段能有效减小栓钉连接件滑移;结合段长度增大的同时不能有效发挥中间栓钉连接件抗剪作用。     

吊杆断裂对钢桁架拱桥结构静力影响分析

以某城市中承式钢桁架拱桥为例,运用Midas/Civil软件建立桥梁仿真模型,针对不同吊杆断裂情形下钢桁架拱桥进行静力数值分析,得出以下结论:(1)在吊杆断裂情形下拱肋结构的内力及应力仅靠近断裂区域受到较大影响;(2)吊杆断裂能明显影响主梁结构的跨中挠度,但对拱肋跨中挠度影响不明显;(3)吊杆断裂能够引起主梁弯矩及应力与相邻两根吊杆应力产生明显影响,故桥梁运营期更换吊索时应对全部吊杆增设临时吊索,并且需注意相邻两根吊杆的应力情况。     

锚杆粘结力分布和灌浆体剪移刚度的研究

锚杆的抗拔力计算式是岩土锚固工程设计中的一个关键技术问题.锚杆灌浆体的剪移刚度是锚杆粘结强度计算的关键参数,一直没有解决.工程实践和研究表明,锚固段的内力沿杆长分布是不均匀的,杆体轴力和剪力集度均向根部衰减.本文利用锚杆、灌浆体和围岩共同变形的理论,研究锚固力和剪力集度沿锚杆的分布,并与现场实验结果相比较.本文还对灌浆体切向剪切刚度计算方法进行讨论.     

大倾角搁浅船舶扳正过程分析

在研究大倾角搁浅船舶的扳正过程中,计算了难船扳正力、横倾角和吃水。根据搁浅船舶的受力特点,建立了其力学模型,分析了扳正过程中横倾角、吃水、入泥深度与海底泥土性质对船体的影响。利用GHS软件模拟搁浅船舶的扳正过程,以某搁浅液化气船舶为例,求解了其扳正过程中船体扳正力、总搁坐力、剪力、弯矩和转矩,比较了难船不同扳正方案,分析了难船的扳正方式、搁坐位置、上层建筑与储气罐对难船打捞的影响。分析结果表明:在扳正过程中,3个方案的力学参数的变化趋势是一致的。最大扳正力相差较大,差值为9.1%~20.0%。搁坐力、剪力和弯矩均在横倾角为-55°~-50°时达到最大值,船体虽然在该阶段不需加载较大的扳正力,但仍应该注意船体的受力情况。在横倾角为-120°~-100°时,转矩变化非常剧烈。弯矩和转矩均出现了反向变化的现象,威胁船体结构的安全,扳正中应该谨慎处理。选择合适的扳正方案时应该综合考虑扳正力施力点的位置和扳正过程对船体与环境安全的潜在威胁。