冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装力学响应

为研究冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装的力学响应及适合该极端气候下的钢桥面铺装方案,解决冬季极端气候下钢桥面铺装在行车荷载作用下容易产生的开裂问题,利用ABAQUS建立钢桥面三维铺装体系模型,模拟不同铺装层厚度组合和不同工作温度等条件,计算“双层EA”结构和“下层EA+上层SMA”结构的铺装层上表面最大拉应力、最大拉应变、最大竖向位移及层间最大剪应力4个特征力学响应值,分析钢桥面铺装厚度对力学控制指标的影响,探究钢桥面铺装温度对力学控制指标的影响,以此进行冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装的结构组合方案优选。研究结果表明:相同铺装材料下,对比3种厚度组合的桥面铺装层上表面最大拉应力、最大拉应变、最大竖向位移及层间最大剪应力,均为下层2. 5 cm+上层3. 5 cm下层3 cm+上层3. 5 cm下层3 cm+上层4 cm;在-45～50℃范围内,随着温度升高,两种铺装结构的铺装层上表面最大拉应力和层间最大剪应力逐渐减小,铺装层上表面最大拉应变、最大竖向位移增大;“双层EA”结构铺装层上表面最大拉力大于“下层EA+上层SMA”结构;“双层EA”结构和“下层EA+上层SMA”结构铺装层上表面最大拉应变、最大竖向位移和层间最大剪应力较为接近;“下层3 cm EA+上层4 cm SMA”的铺装结构能够适应冬季极端气候工况。     

门楼式主副塔混凝土横向连接关键受力性能分析与优化

悬索桥牌坊门楼式索塔的主副塔连接横梁通常不作为主受力构件,但是施工方法的不同会导致主副塔之间由于竖向力差异引起相对位移,并且随着徐变和温度长期荷载作用下连接横梁会出现开裂等问题。而这一问题在设计上往往被忽视。综合分析上下连接横梁的受力性能,并结合不同的施工方案,评价连接时机对其受力性能的影响及对桥塔横向稳定性的影响。通过空间杆系有限元模型和三维实体模型作为主要分析手段,分析不同荷载对连接横梁受力性能的影响,包括横梁应力、裂缝及施工过程中的稳定性,并对连接横梁的构造尺寸进行优化分析,为同类设计提供参考。     

泡沫应变率对行人小腿碰撞性能影响的研究

建立了车辆-行人小腿碰撞模型,在考虑和不考虑泡沫应变率效应的条件下进行了车辆保险杠与行人小腿的碰撞模拟分析,并与试验结果进行了对比.通过对小腿加速度、弯曲角、剪切位移3个性能参数的模拟分析结果表明,泡沫应变率对行人小腿碰撞性能影响较大,因此在实际分析中必须考虑泡沫材料的应变率效应.     

极端低温对道路沥青路面的影响研究

运用ANSYS有限元软件,模拟研究极端低温和标准轴载作用对长春Ⅰ型和Ⅱ型两种常见路面结构的影响,分析路面各层结构的位移w和应力σ等力学特性变化及不同极端低温温度下路表应变变化。结果表明:同等状况下Ⅱ型路面结构抵抗变形的能力更强,各应力大小基本相同;得出极端温度下路面低温开裂的位置,可为充分理解路面结构特性并进一步进行道路的设计提供一定的参考和依据。     

悬索桥静载试验主缆索力增量测试方法

主缆索力增量测试是悬索桥静载试验的主要测试项目之一,但目前悬索桥主缆索力的常用测试方法 (振动法)存在技术要求高、计算复杂等不足,无法较好地应用于桥梁静载试验中的主缆索力增量测试。因此提出一种新的、简便的主缆索力增量间接测试方法。假定主缆、主塔位于同一竖直平面内,通过分析悬索桥塔顶主缆节段受力平衡方程、主塔下横梁以上节段受力平衡方程,可以导出主缆索力与主塔下横梁以上任意截面内力之间的关系,并进一步可得到主缆索力增量与该截面内力增量的关系。根据截面的内力平衡方程及应力应变关系,得到主塔下横梁以上任意截面内力增量与其表面应变增量的关系。再根据塔柱和主缆的几何尺寸、材料特性等其他参数,即可计算出主缆索力的增量。将该方法应用到永康市溪心桥的静载试验中,进行了主缆索力增量的测试,得到了较好的效果。同时结合实例对影响主缆索力增量测试精度的各因素进行了分析,提出应变测试精度、塔柱的材料特性、测试截面面积及塔顶主缆切向与竖直向的夹角对测试结果均有较大的影响,实际使用时应对这些参数做出准确的测量或估计。该方法实施简单、方便,对仪器设备及测试条件要求较低,可为同类桥梁在静载试验中进行主缆索力增量测试提供参考。     

一种改进的位移释放率计算方法及其在Ⅴ级围岩中的应用

为了探究高地应力作用下Ⅴ级围岩的开挖卸载效应，针对隧道开挖过程中实时位移释放率难以计算这一问题，提出一种改进的位移释放率计算方法，对不同工法作用下Ⅴ级围岩的变形规律进行数值分析和模型试验研究。首先基于正交试验原理，以黄土、砂、石膏、水泥、水为原材料配置得到Ⅴ级围岩相似材料；然后以自行设计的模型试验箱为载体，对配制出的相似材料进行平行试验，以保证每组材料在改变一种原材料基础上其余材料均不变，从而得到各组材料的应变-时间变化曲线；最后利用改进的位移释放率计算方法，结合模型试验过程实时监测数据，得到Ⅴ级围岩不同开挖工法下的位移释放率变化曲线，并与数值分析结果进行对比验证。研究结果表明：配制出的围岩相似材料在物理力学性能上均能很好地满足试验需要且具有经济环保等优点；平行试验下，各组材料均对开挖卸载产生影响且石膏产生的影响最大；模型试验结果表明，开挖前期台阶法位移释放率最大，随着开挖的进行双侧壁导坑法位移释放率逐渐增大直至最大，模型试验所得位移释放率在数值上虽与数值模拟结果略有区别但整体趋势保持一致，两者均显示隧道开挖过程中CRD法的位移释放率最小且开挖后期位移释放率逐渐趋于平稳，故建议在该高地应力Ⅴ级围岩段隧道施工时全程采用CRD法。     

考虑纵向效应的横梁受力行为分析

以某新建桥梁工程为背景,利用空间有限元软件Midas Civil建立纵梁模型,利用三维有限元软件ANSYS分析多工况下的横梁受力,并对各项结果进行对比分析.结果 表明:依据应变控制观点,现有的横梁设计方法中,因没有考虑纵向效应的影响,横梁的应变结果失真.为了保证整个桥梁结构使用期间的安全及耐久性,应采用考虑纵横向相互影响的分析模式.相关结论可以为今后横梁的设计分析提供一定的指导意义.     

一种基于实时温度-应变采集的沥青混合料温缩特性测试方法

通过组建一套新型实时温度-应变采集系统,对沥青混合料小梁试件随温度变化产生的伸缩量数据进行观测采集。该系统通过将位移、应变及温度等传感器采集到的数据以相同范围内的电压信号输入,并转换为数字信号进行同步采集,解决了以往试验中通过人工定时读数,以及每次分别测量各参数所引起的测量误差和不同步误差等问题。同时该系统可以进行持续稳定的数据采集,使试验数据具有更强的完整性和连续性。     

钢筋混凝土桥梁单墩体系目标位移计算方法研究

对钢筋混凝土桥梁单墩体系目标位移的确定方法进行了总结,对基于材料应变的目标位移确定方法进行研究,单墩体系目标位移的确定取决于截面受压区高度和等效屈服曲率的计算,应用截面分析软件UC Fyber对大量方形及圆形截面进行弯矩-曲率分析,得到2种截面的受压区高度随结构设计参数变化的计算式,拟合得到与研究数据符合较好的等效屈服曲率计算式,在此基础上得到了单墩体系目标位移随结构设计参数变化的计算式,提出了单墩体系目标位移的实用计算方法,分析了截面形式、混凝土强度等级、纵筋配筋率、截面尺寸、混凝土压应变和结构高度等设计参数对单墩体系目标位移取值的影响,最后由参数分析的结果提出了增大单墩体系目标位移的具体措施.     

有限单元法在人工冻土冻胀数学模型分析中的应用

建立了冻土中的热传导模型.在计算冻胀时,利用水分入流量和时间关系计算水分迁移引起的冻胀应变;利用已冻土中未冻含水量和温度关系,求原位水的冻胀应变,将冻结引起的体积膨胀系数作为负的热膨胀系数.利用MARC程序中热应力的计算程序计算外界迁移水和原位水的冻胀位移;两项位移之和为总冻胀位移,并利用冻胀率和荷载的实验公式来考虑荷载对冻胀的影响.采用有限单元法对二维水平冻结模型进行了数学模型分析.通过验证,证明所提出的有限元模型及相关参数,可以结合有限元计算软件用于计算冻土中的冻胀量,分析其在外界荷载作用下对环境的影响.     

温度-车辆耦合荷载对沥青路面设计参数的影响分析

为研究温度与车辆荷载耦合作用下沥青路面的力学响应规律及其对设计参数的影响,建立"大粒径级配沥青碎石柔性基层+水泥乳化沥青混凝土联接层"沥青路面的三维有限元模型,分析其在车轮-夏季最不利温度耦合荷载作用下应变及路表弯沉响应。结果表明,温度荷载对路面面层有显著影响,面层温度应变大于车辆荷载应变,最不利温度应变和车辆耦合应变会超出材料的容许应变,沥青路面设计参数分析应考虑温度效应。     

公路连续梁0#块支架的设计与施工

小河跨大广高速特大桥64+116+64m连续梁跨越大广高速公路,考虑现场有所需要的型钢支架材料,从节约材料及项目成本角度考虑,经过方案比选,该连续梁0#块支架采用型钢钢管立柱支架。通过Midas civil有限元软件对该支架建模分析计算,各杆件计算结果均满足计算要求。同时通过对该支架加载预压的施工过程监测,对监测结果的分析研究发现,双拼工56a横梁最大位移发生在跨中位置,该位置的最大位移量为6mm,与模型所计算的结果相似,均满足最大位移允许值,满足施工要求。目前该桥已完成施工,在施工过程中钢管立柱、横梁及分配梁受力良好,各构件的应力及变形值与施工模拟结果接近。该工程所采用的模拟计算方法可行,对今后类似工程具有很好的参考价值。     

A Study on the Modeling and Its Validation for Pedestrian's Knee Ligaments

基于人体模型THUMS中的膝韧带模型,改进了材料参数和单元属性.采用近年较新的生物力学实验数据,逐个验证韧带模型在不同应变率下的生物逼真度.结果表明,膝韧带ACL、PCL、MCL和LCL在不同应变率下的拉力与位移关系曲线与试验结果吻合较好,说明模型具有较好的生物逼真度,能较准确地模拟韧带的损伤和拉伸响应.     

基于QP1180钢板动态性能数据的MAT24材料卡制作

以QP1180为基础,对其高速拉伸性能进行了相关分析研究;在不同的应变速率下,QP1180钢板表现出了应变率强化效应,基于Cowper-Symonds模型,建立了QP1180钢板材料本构方程,同时应用Hyper Mesh和Ls-Dyna软件,进行了不同应变速率下的高速拉伸模拟;将模拟结果同高速拉伸的试验结果进行对比分析,分析的误差在可接受范围内,可以进行相关CAE模拟计算;最后给出了汽车安全碰撞模拟所需的MAT24材料卡,对于汽车安全碰撞模拟的CAE分析提供了材料方面的技术支持。     

基于动应变测量在桥梁动挠度识别应用研究

针对传统桥梁挠度监测过程中精度不足,应用范围局限于小跨度桥梁结构,提出了一种基于应变模态的动应变识别方式。通过动应变互相关函数求得振动梁结构的应变模态振型,利用应变—位移转化关系获得结构的位移模态振型,进而获得应变模型的位移模态坐标。将位移坐标与位移模态振型进行关系叠加获取整个梁结构的动应变实时曲线。以天津外环津静收费站高速路段简支梁段为对象,对动应变识别方法进行了验证,结果表明:在脉冲激励作用下,动挠度识别法能够有效控制不同位置节点动挠度误差持在7%的误差范围内,在移动荷载下的梁结构动挠度识别最大误差在2%以内,满足工程实际需求。     

薄壁方管在冲击载荷下的应变及应变率特性

在汽车碰撞模拟过程中,材料的应变率效应已经得到越来越多地关注和应用,要求更全面地认识材料应变率效应对模拟结果的影响情况。本文选择具有应变率效应的材料以及薄壁方形管件为研究对象,通过模拟分析验证了材料应变率效应的引入对计算结果的影响,同时分析了冲击载荷下的方管典型区域的有效塑性应变及塑性应变率分布情况。     

三塔悬索桥中塔上横梁合龙施工技术

武汉鹦鹉洲长江大桥为（200＋850＋850＋200） m 三塔四跨悬索桥结构,中塔采用钢-混凝土叠合结构,其中钢塔塔柱、上横梁分段吊装,节段间采用高强度螺栓连接。中塔上横梁在横桥向分为两段,采用分段无支架悬臂安装,使用小型调节工件配合进行节段合龙控制。通过建立有限元计算模型,模拟上横梁施工过程中各主要工况下塔顶变形及合龙口位移值。工程实施中,利用有限元计算结果,对施工过程进行控制,顺利实施了上横梁合龙施工。     

预应力锚索框架加固边坡的数值分析

该文利用FLAC~(3D)对预应力锚索框架加固边坡进行了数值模拟,计算结果表明:在岩土体、预应力锚索及框架梁三者共同作用体系下,纵梁呈现出既受拉又受压的受力特征,纵梁在锚索作用点位置所受剪力最大,从坡脚到坡顶,纵梁下位移随着梁长呈非线性增长;横梁亦同时受正负弯矩作用,锚索作用点处剪力最大,梁下位移在锚索作用点处出现局部最大值,且横梁弯矩、剪力及梁下位移均呈对称分布;横梁侧向所受剪力和弯矩较大,纵梁侧向所受弯矩和剪力较主受力方向数值小得多,可以不予考虑;随着预应力的增大,横梁弯矩和剪力在锚索作用点处均出现一定幅度的增大,在横梁其他位置处变化较小,随着施加预应力的增大,横梁下的位移整体上出现较大幅度的增大。     

泡沫橡胶路用阻尼性能探究

泡沫橡胶具备的缓冲、减震等阻尼性能在道路安全防护领域有着广泛的应用前景,而其在路用荷载作用下体现的动态力学响应是较为关键的问题。通过对泡沫橡胶材料进行动态周期性压缩试验,得到孔隙结构和应变率水平2个因素对路用阻尼性能的影响,论证了阻尼吸能效率与应变率水平及材料类型具有相关性。     

EPS材料在大应变过程的压缩试验研究

为了研究EPS材料的参数特性、力学性能和大应变过程的应力应变关系,采用常规土工试验无侧限压缩仪,对4种不同密度的Φ50mm×100mm圆柱体试件进行了单轴压缩试验,确定了材料对应的力学参数。考虑在大应变40%范围内的压缩过程,在相同应变率下的试验结果表明,EPS材料的压缩强度与压缩模量和密度呈线性正相关关系,应力应变曲线分为弹性变形阶段、塑性变形阶段。在5%应变范围内,应力应变关系接近线弹性变化规律,在达到10%应变时,试件达到强度极限,应力应变关系由弹性变形进入到塑性变形。EPS材料的压缩试验结果对解决高填方涵洞减荷问题提供了一定的理论依据。