公路混凝土箱梁三维温度应力计算方法

为了提高混凝土箱梁三维温度应力计算精度,考虑了泊松效应所引起的各温度应力分量之间的相互耦合关系,提出了一种基于热弹性理论的温度应力计算方法,运用简单的结构力学方法实现三维温度应力的空间分析,导出了混凝土箱梁三维温度应力的实用计算公式。实例计算表明该方法和实用计算公式有效,箱梁温度应力计算结果与三维有限元分析结果吻合很好,而传统的温度应力计算方法计算结果偏低,误差可达25%以上。     

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为了计算城市道路网络的交通容量,结合现实中交通分布特征规律分析,考虑对过于迂回路线的限制与避免,并考虑道路通行能力的约束,建立了较能符合实际交通特征的城市道路交通网络容量计算方法. 该方法在已知各起迄点对（OD对）间交通分布比例前提下,主要通过增量加载的方式来求算道路网络总容量. 介绍了分析求解的具体步骤,并根据求解方法特点采用了多路径—增量加载分配方法来进行其中交通量的分配. 算例表明,该计算方法用于求解城市道路交通网络容量是合理可行的. 该方法可用于城市道路交通网络容量的评估及现状适应性的评价.     

基于CR列式的壳屈曲分析

为解决薄壁结构屈曲分析的非线性计算问题,针对壳单元大位移、小应变分析,提出了基于更新拉格朗日CR列式的计算方法.该方法采用更新拉格朗日列式建立壳单元在大位移下的平衡方程,利用能量原理得到单元刚度矩阵.求解过程中,采用极分解方法计算变形后单元的随动坐标和单元节点的刚体转动;引入有限转动理论,从总位移中扣除刚体位移,得到节点变形,进而采用小应变理论计算单元应力,得到当前荷载步下的单元状态.最后,通过编制的程序对2个薄壳结构受力后的屈曲行为进行了分析.算例表明,用基于CR列式的非线性分析方法求解壳失稳问题具有较高的效率和精度.     

基于谱载荷的高速列车转向架的疲劳强度

为了有效地预测高速列车转向架构架的疲劳强度或寿命,提出了一种基于试验谱载荷的疲劳强度预测方法.这种方法是用雨流计数法对UIC515-4和UIC615-4规定的构架疲劳强度试验载荷和载荷循环次数进行分级,用有限元法确定构架在每级载荷作用下的应力分布,将多轴应力转化为单轴应力,根据Palmgren-Miner线性累积损伤准则计算构架的等效应力,利用S-N疲劳曲线预测构架的疲劳强度或寿命.算例表明,采用该预测方法计算的高速列车转向架构架的疲劳强度与现有文献的结果一致.     

基于修正巴兰金理论的结构拓扑优化方法

为了探索具有工程实用性的结构优化新方法,应用渐进结构优化方法(ESO)对结构进行基于应力的拓扑优化.通过对巴兰金强度理论的修正,用单轴拉压极限应力比和单元主应力衡量单元应力水平,建立了一种基于修正巴兰金理论的渐进结构优化方法.算例表明,该方法可用于二维和三维结构的拓扑优化.     

随机振动系统构件应力谱密度的计算

分析了求解一般系统应力谱的过程，在应力谱计算中提出了单位应力矩阵的概念，解决了由系统随机响应计算应力功率谱密度的问题，并讨论其在一般情况下的存在性。最后用一个算例说明文中提出方法的有效性。     

考虑截面剪切变形时曲线箱梁的弯扭分析

为了分析剪切效应对曲线箱梁的影响,基于薄壁箱梁弯曲理论,用一个剪切翘曲参数来综合表达翼板和腹板的剪切变形,运用能量变分法导出考虑剪切效应及约束扭转时曲线箱梁弯扭挠曲控制微分方程组.通过分析边界条件,采用伽辽金数值法求解上述微分方程,从而得出曲线箱梁的弯扭挠曲应力表达式.数值算例结果表明,按本文公式计算出的曲线箱梁弯扭挠曲应力与实测值吻合良好,验证了本文方法的正确性;腹板的剪切变形对箱梁剪切翘曲应力影响较小,可忽略.通过分析曲线箱梁在竖向均布荷载下的整体正应力可知,剪切翘曲应力占比为15%~20%,而扭转翘曲应力相对较小,占比约为6%.     

含分数阶导数微分方程的数值求解

基于精细积分方法,结合差分格式,提出了含有分数阶导数微分方程的数值求解方法,并对含有分数导数的一阶和二阶微分方程进行求解.所论方法首先引入差分格式,将含有分数阶导数的一阶和二阶微分方程变为一阶的常微分方程,然后再用精细积分方法逐步积分进行求解.文中不仅给出了详细的理论推导,而且还给出了相关的数值算例.数值算例对不同的分数阶微分方程进行了讨论,探讨了不同的分数阶和时间步长对计算结果的影响,并将计算结果与文献中相关算法的计算结果进行了比较.数值结果表明了所提的求解策略在求解分数阶导数模型时的可行性,以及较高的计算精度和较好的稳定性.     

含分数阶导数微分方程的数值求解

基于精细积分方法,结合差分格式,提出了含有分数阶导数微分方程的数值求解方法,并对含有分数导数的一阶和二阶微分方程进行求解.所论方法首先引入差分格式,将含有分数阶导数的一阶和二阶微分方程变为一阶的常微分方程,然后再用精细积分方法逐步积分进行求解.文中不仅给出了详细的理论推导,而且还给出了相关的数值算例.数值算例对不同的分数阶微分方程进行了讨论,探讨了不同的分数阶和时间步长对计算结果的影响,并将计算结果与文献中相关算法的计算结果进行了比较.数值结果表明了所提的求解策略在求解分数阶导数模型时的可行性,以及较高的计算精度和较好的稳定性.     

基于DE和LDU分解的结构体系可靠性分析

针对传统结构体系可靠度计算过程繁琐的问题,提出一种基于差分进化算法(Differential Evolution,DE)与LDU分解的结构体系可靠性分析方法.首先,以系统设计参数为优化变量,以功能函数为约束条件,建立以可靠性指标最小值为目标的数学优化模型,并利用DE算法求解得到可靠性指标;其次,引入LDU分解计算结构体系的可靠度.最后,分别用解析算例和工程算例对所提方法进行验证,并与蒙特卡洛法进行分析对比,结果表明该方法在保证计算精度和效率的条件下能够有效地求解工程结构体系的可靠度.     

实用混凝土箱梁温度应力计算方法

骤然降温和日照温差在混凝土桥梁截面上产生非均匀的温度分布,从而产生温度应力,而各国规范给出的温度梯度模式又不能准确反应特定桥梁个体的实际情况。详细介绍了基于ANSYS的温度应力计算方法,可以考虑季节、桥梁地理位置、走向、材料特性、结构尺寸、翼缘板对腹板的遮阴作用等各种因素的影响,计算出一天任何时刻的温度分布,然后根据温度场计算结果用超级梁单元计算温度应力,不仅速度快而且对变截面梁、曲线梁等复杂情况均可取得满意结果。     

八字形钢-混凝土组合拱桥的抗震性能研究

介绍了八字形钢-混凝土组合拱桥的基本概念,讨论了其动力特性及其结构性能;采用时程分析方法对其地震响应进行了计算,并与普通钢筋混凝土肋拱桥的地震响应进行了比较。结果表明,八字形钢-混凝土组合拱桥具有很好的延性抗震能力,较普通钢筋混凝土肋拱桥能够抵御更高烈度的地震作用。     

计入弹性基础效应的钢筋混凝土桥梁结构塑性倒塌分析

将钢筋混凝土桥墩墩顶在单位水平力作用下的变位，分解为桥墩的弹性弯曲变位、基础转动产生的变位及基础平动产生的变位之和，从而建立了一种计入弹性基础效应和弹性支座效应的钢筋混凝土梁桥横桥向抗震评估的塑性倒塌分析模型，给出了等效弹性地震荷栽计算方法、钢筋混凝土梁桥塑性倒塌分析计算公式及独柱墩在地震力作用下的双线性刚度实用分析方法。算例表明，计入弹性基础效应和弹性支座效应后，钢筋混凝土粱桥的最终抗震能力与结构延性明显下降。     

基于支持向量机的桁架桥可靠度评估

针对桁架桥结构极限状态方程一般难以显式表达的特点,提出基于支持向量机的桁架桥可靠度评估方法。通过抽样,采用桁架桥有限元计算,利用支持向量机的非线性映射和泛化能力,建立随机变量与结构响应之间的函数关系,模拟结构极限状态方程,采用优化算法计算桁架桥可靠指标。研究表明:该方法对于评估桁架桥可靠度具有较高的计算精度,但随车辆荷载随机变量的离散性增加,桁架桥的失效概率显著增大。     

钢腹杆-混凝土新型组合箱拱桥试设计

介绍了大跨度混凝土拱桥的发展现状,提出了用钢腹杆代替混凝土箱拱截面中的混凝土腹板,形成钢腹杆混凝土新型组合箱拱桥的构思.介绍了钢桁腹杆混凝土组合结构在梁桥中的应用情况.以主跨160 m的福建宁德岭兜混凝土拱桥为结构原型,进行了钢腹杆混凝土组合拱桥的试设计,并采用有限元方法进行了结构计算分析.结果表明,试设计桥梁满足设计要求且较混凝土拱桥减小拱圈自重约32%.初步研究表明,钢腹杆混凝土组合箱拱通过减轻自重,减小了拱圈内力,有利于悬臂施工,可提高抗震性能,是一种具有应用前景的新型组合拱结构.     

极限荷载作用下铁路钢筋混凝土旧桥的受力行为试验研究

为了探讨既有ＲＣ桥梁的的承载能力，作者对一座具有３０年运营历史，且存在较为严重损伤的ＲＣ梁进行了破坏试验，探讨了在荷载及极限荷载作用下梁中的应力，挠度及裂缝宽度变化情况，并实测了极限荷载的大小以及混凝土和钢筋的实际强度。文中还给出了评定既有ＲＣ桥梁的国能力和损伤程度的方法。     

劲性骨架拱桥主拱圈混凝土四工作面浇筑法

为研究受力合理、施工方便、经济性好的劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑工作面设置方法, 以南盘江特大桥为对象, 分析了从两拱脚对称浇筑第1环混凝土在劲性拱骨架上产生的瞬时应力变化过程, 做出了劲性骨架主要控制截面的应力过程线, 提出了在全拱纵向对称设置4个工作面的主拱圈混凝土浇筑方法, 并将工作面分别设置在拱脚截面和控制性应力过程线峰值处, 使半跨内2个工作面上混凝土在劲性骨架中产生的应力增量异号, 以抵消部分应力; 通过分段拟合绝对控制应力过程线上升段和下降段的连续函数, 合理调整了混凝土的浇筑长度和顺序, 降低了劲性骨架的瞬时应力和变形; 讨论了四工作面浇筑法的施工操作性和经济性, 并采用该方法分析了南盘江特大桥主拱圈第1环混凝土浇筑过程中劲性骨架的应力和变形。研究结果表明: 拱脚管内混凝土应力过程线为控制性应力过程线且为单波曲线; 提出的先跨内、后拱脚, 并按拟合函数计算的长度进行南盘江特大桥混凝土浇筑的四工作面法是合理的, 该桥劲性骨架最大瞬时拉、压应力分别降至0.4和23.5 MPa, 被较好地控制在材料强度范围内, 拱顶无上挠, 最大瞬时下挠和环末下挠分别为192、82 mm, 拱轴线不发生反复变形; 四工作面浇筑法所需设备和人员较少, 具有良好的操作性和经济性, 适合于劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑, 可为同类桥梁采用。      

考虑几何非线性及施工的钢管混凝土拱桥徐变

为研究大跨度钢管混凝土拱桥的徐变行为,基于混凝土徐变的B3模型,采用结构徐变效应分析的龄期调整有效模量法,建立了结构徐变的有限元分析模型.在此基础上,基于协同转动法考虑大跨度结构的几何非线性;利用生死单元技术模拟拱桥的分阶段施工过程;最后结合某大跨度中承式钢管混凝土拱桥,分析了考虑几何非线性和施工过程的徐变效应.数值分析表明:考虑这两个因素后拱肋挠度、钢管应力的变化在10%以内,而拱肋混凝土应力的变化可达50%;在分析大跨度钢管混凝土拱桥的徐变效应时,必须考虑几何非线性及施工过程与徐变的耦合作用.      

大跨度无碴轨道混凝土连续梁桥的施工计算及徐变变形研究

混凝土的收缩徐变会引起混凝土连续梁桥不断上拱或下挠。当前国内在建高速铁路中许多混凝土连续梁桥将采用无碴轨道,其可调性很小,必须控制铺轨后的徐变变形（后期徐变变形）。对几种常用规范的混凝土徐变系数影响因素、计算公式进行了对比研究,并以武广客运专线上一座（70＋125＋70）m混凝土连续梁桥为例,模拟整个施工过程按几个常用规范对该桥进行对比分析计算,研究了混凝土的收缩徐变对桥梁变形和截面应力的影响。计算结果显示,混凝土的收缩徐变引起的桥梁后期徐变变形不可忽视;根据不同规范计算得出的桥梁后期徐变变形差别较大。