附加荷载作用下各层土钉受力特性研究

对于土钉支护的公路边坡和基坑,常常会受到多种地面荷载的作用。目前的研究均假设土钉为一种受拉构件,但经验表明,土钉(特别是全长粘结型)长细比较大,当受到上部荷载作用时,其实际受力不是单纯的受拉,有可能会发生弯曲。通过试验研究了在地面荷载的作用下,土质边坡内土钉的受力特性。结果表明:当上部作用有附加荷载时,坡体内上部土钉同时受拉力和弯矩的作用,锚固段末端和滑面处所受的弯矩最大,而下部土钉受弯程度不明显;坡体的下滑力首先作用于坡面锚头和潜在滑面处土钉,然后向两侧传递;在同级荷载作用下,轴向应变随荷载作用时间的增加先增大后减小;地面荷载较小,边坡处于稳定状态时,顶层土钉起主导作用,当达到极限荷载后,起抗滑作用的主要是中间和底层土钉,分别表现为抗侧滑力和抗下滑力。     

爆炸荷载作用下混凝土梁桥受力和变形特性研究

通过数值模拟研究了爆炸压力时程荷载加载在0号块位置下桥梁结构整体响应及其变形特性,并通过改变主梁混凝土材料的强度、爆炸荷载曲线,对材料参数、加载大小、加载速率等因素进行分析。得出了爆炸荷载位于支点附近截面时,一般造成桥梁结构爆点附近的局部变形;混凝土强度的提高,在结构发生整体变形及大面积局部变形的时候有利于结构抗爆;加载速率越大,变形效应越大;在加载冲量相等的情况下,随着加载峰值超压的增大,变形效应也将增大。文章研究结论可为桥梁结构的抗爆设计以及综合防护提供参考。     

风荷载作用下悬索桥受力分析与静风稳定性研究

风荷载是桥梁结构设计过程中需要考虑的重要因素之一,特别是对于山区跨峡谷等特殊地形,桥址所在地区风速和风向变化大,在其结构安全性验算环节必须要考虑风荷载对桥梁结构受力的影响。以吉茶高速公路矮寨特大悬索桥为例,对桥址区风速风向进行观测,建立风速概率密度曲线并对观测结果作了分析;利用ANSYS有限元模型,根据桥址处的风速和设计参数计算研究了静风荷载对桥梁主要构件内力的影响,同时对桥梁静风稳定性进行了基于三维非线性优化理论的验算。     

移动车辆荷载作用下大跨径连续梁桥动力响应研究

针对移动车辆荷载作用下公路桥梁动力性能设计与评价方法不足的问题,以依兰松花江公路大桥为例,运用自编程序,分析不同车辆荷载工况下桥梁冲击系数与振动加速度等动力响应指标的变化规律。结果表明,冲击系数随车辆纵向间距与车速的变化规律一致,均呈波动上升趋势;多车道时,若桥面不平整度沿横向变化不明显则冲击系数与车道数基本无关;大跨径桥梁不同部位的冲击系数有别,现行规范所采用单一断面的冲击系数计算全桥设计荷载方法的合理性值得商榷;在固定车距下,冲击系数随着加载效率的增大而呈下降趋势;振动加速度与冲击系数具有高度相关性。本文所得结论为移动车辆荷载作用下桥梁动力性能设计与评价提供了一定的依据。     

车辆荷载作用下连续梁桥动力响应仿真分析

为研究桥梁在移动车辆荷载作用下的动力特性和承载能力,以某连续梁桥为计算实例,采用大型通用有限元软件ANSYS建立了质量-弹簧的车辆模型和桥梁结构的有限元模型,用时程分析法分析了车辆荷载作用下连续梁桥的动力响应特征,着重探讨了车辆刚度、车辆质量、行车速度等车辆荷载因素对连续梁桥动力响应的影响规律,并提出相应结论.     

1年持续荷载下预应力组合梁的受力性能

基于1年长期荷载试验，对预应力组合梁的长期变形、预应力筋应变、钢梁应变、抗剪连接件的滑移等时随性能进行较为系统的研究。在此基础上，指出我国《钢结构设计规范》中有关预应力组合梁长期挠度的计算方法偏于不安全，并提出了相应的设计建议。     

成层地基中倾斜荷载作用下桩的受力研究

在现行“ｍ”法假设基础上，给出了成层地基中倾斜荷载作用下柔性桩的内力及位移分析解，并以铝管在砂箱内进行了不同倾角的倾斜荷载作用下室内模型桩实验，实验结果表明，理论与实测值吻合良好，具有一定的实用价值。     

成层地其中倾斜荷载作用下桩的受力研究

在现行“ｍ”法假设基础上，给出了成层地其中倾斜荷载作用下柔性的内力及位移分析解，并以铝管在砂管内进行了不同倾角的倾斜荷载作用下室内模型桩实验，实验结果表明，理论与实测值吻合良好，具有一定的实用价值。     

移动荷载作用下组合式沥青路面结构受力特性分析

基于Abaqus有限元软件进行二次开发,建立了移动荷载作用下组合式沥青路面结构三维有限元模型,分析了不同行车速度下组合式沥青路面结构力学影响规律;结合正交试验,对路面结构层厚度进行了敏感性分析。结果表明:面层层底拉应变、底基层层底拉应力随行车速度的增大而减小,且行车速度越慢,路面结构所经历的力学响应波动循环越多、持续时间越长,对路面结构受力越不利;可采用增加面层厚度的方式提高组合式沥青路面结构抵抗疲劳开裂、永久变形和反射裂缝的能力,并尽量将运行车速控制在60 km/h以上;在组合式沥青路面结构设计时,应注意提高面层上部和中部的抗剪性能,同时加强各沥青结构层间的黏结。     

斜拉桥钢拱塔在不同荷载作用下受力分析

以钢拱塔斜拉桥为例,采用有限元软件,对成桥阶段恒载、汽车荷载以及横向风荷载作用下的钢拱塔的弯矩及剪力进行了分析,得到以下结论:恒载作用下,顺桥方向上钢拱塔最大弯矩发生在离桥面大约1/3钢拱塔高度处,横桥方向上钢拱塔最大弯矩发生在钢拱塔底部,最大剪应力发生在离桥面大约2/3钢拱塔高度处;汽车荷载下,顺桥方向上钢拱塔弯矩最大弯矩发生在钢拱塔底部处,最大剪应力发生在离桥面大约1/5钢拱塔高度处;横向风荷载下,顺桥向上钢拱塔最大弯矩发生在钢拱塔底部处,最大剪应力发生在钢拱塔底部处,最大值为637kN·m,且钢拱塔顶部的剪力方向与钢拱塔底部相反,最大值为243kN·m。     

特殊荷载作用下连续梁纵向预应力钢束配置法

通过某桥梁设计中应用公式估算,并结合有限元分析计算预应力钢束数量,探讨了连续梁在特殊荷载下设计的方法。     

车轮荷载下土壤静力学特性分析

利用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,模拟车轮和土壤的静态接触,进行非线性有限元分析,研究车轮荷载下土壤的静力学特性。采用基于Drucker-Prager的弹塑性模型来模拟真实土壤,并考虑摩擦作用。分别采用刚性轮模型和超弹性轮胎模型模拟车轮,并将2种情况进行对比。结果表明：在车轮荷载作用下,土壤的竖向位移和等效应力在轮胎与土壤接触的区域最大;土壤的竖向位移和等效应力随土壤深度的增加而减小;土体在刚性轮作用下的变形和应力要远大于其在超弹性轮作用下的值,表明虽然刚性轮几何形状简单,模型设置容易,但是与超弹性轮胎模型相比,这种模拟精确度低。     

静力作用下连续梁桥与铺装结构纵向耦合受力分析

城市高架桥的桥面状况是影响日常行车舒适性的重要因素。桥面铺装与桥梁结构之间由于纵向连结关系存在一定的相互作用,因此将铺装与桥梁结构视为耦合系统对其纵向力进行分析,为其设计及养护管理提供理论参考。取郑州市某多跨连续桥为研究实例,采用有限元软件ANSYS建立桥梁与铺装结构相互作用的有限元计算模型,选取4种静力荷载工况,分析桥梁与铺装结构的纵向受力规律及其影响因素。结果表明:在不同荷载工况作用下的铺装与桥梁结构系统中,铺装结构对桥梁结构的纵向受力影响可以忽略不计;基本组合作用下,上、下层铺装最大纵向受力分别达到7 407.3N和-1 307.7N、5 818.1N和-5 510.1N,上层铺装拉压受力不均,设计中应考虑多种荷载工况详细分析才能得出其最不利工况;防水黏结层与桥梁间纵向连结刚度对铺装结构的纵向力有一定影响,需进一步深入分析。     

近爆荷载作用下的桥梁受力及破坏特征分析

为研究近爆荷载作用下的混凝土桥的受力及破坏特征,采用ALE流固耦合分析理论,基于AUTODYN分析模型,开展不同炸药当量、桥面跨中位置爆炸、支点位置爆炸等近爆荷载作用下的结构应力场及破坏特征的研究。研究结果表明,随着炸药当量的增加,混凝土受载范围内超压峰值显著增大,跨中位置发生爆炸时,结构的破坏形式主要表现为混凝土桥面板的冲剪破坏、炸点附近腹板的弯曲破坏、支座附近的受压破坏。支点处发生爆炸时,支点附近腹板在爆炸冲击荷载作用下出现冲剪破坏,同时桥面板发生局部破损,破坏程度及范围随着炸药当量的提高而显著增加。     

车辆荷载作用下双工字钢-混组合连续梁桥振动控制研究

车桥耦合作用下,钢-混凝土组合梁桥竖向振动问题比较突出,这将影响行人的安全及舒适性。以中国某三跨双工字钢-混凝土组合连续梁桥为研究对象,对桥梁进行车桥耦合振动分析及控制。基于Newmark-β法在ANSYS中利用APDL语言建立车桥耦合振动模型,并对不同车重、车速和路面等级下的桥梁竖向加速度振动响应进行分析。在桥梁各跨跨中安装调谐质量阻尼器(TMD)对桥梁振动进行控制,采用最佳参数调整方法确定TMD参数。对安装TMD前后的桥梁振动响应进行对比分析,并结合Sperling指标对行人舒适度进行评价。研究结果表明：车速、车重和路面等级均是导致行人舒适度变差的重要因素;2辆同型号车辆按相应车道并排行驶,安装TMD后,随着车速的增大,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率逐渐增大,当车速为120 km·h^-1时,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率达到43.7%,Sperling指标从2.76降到2.33,振动控制效果最为明显;随着车重的增加,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率基本呈增大趋势,当各车重为40 t时,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率为29.1%,Sperling指标从2.20减小到1.99,行人舒适度得到了较大改善;随着路面不平顺等级的增大,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率也逐渐增大,C级路面时加速度峰值减小率可达到29.4%,控制效果明显。因此,安装TMD对不同车重、车速和路面等级下的桥梁跨中竖向加速度响应均起到了控制作用,对双工字钢-混凝土组合连续梁桥安装TMD可以有效地改善行人舒适度。     

横轴向荷载作用下空心桩受力性状数值仿真

利用MARC软件,建立了空间三维有限元模型;对横轴向荷载作用下不同长、径比下空心桩的水平位移分布规律进行了分析,提出了大直径空心桩的刚性与柔性界定标准,并得到了桩身第一水平位移零点随桩长的变化规律,在同一桩长和桩径情况下,第一零点位置受荷载的影响很小。     

多跨连续梁在移动荷载序列作用下的动力响应

连续梁桥是公路桥梁工程中常用的一种桥型。利用达朗贝尔原理,建立移动荷载序列作用下的连续梁偏微分运动方程。通过振型叠加法和伽辽金积分,将偏微分方程转化为常微分方程。利用ANSYS软件的模态分析功能,计算出连续梁的固有频率及振型数据,利用拟合振型的方法拟合出振型函数,结合推到方程,利用MATLAB编程求解。讨论了荷载移动速度、荷载间距对动力响应影响的变化规律。其结果对于多跨连续桥梁的动态设计、动力性能评估以及振动的控制具有一定的实际意义。     

多跨连续梁在移动荷载序列作用下的动力响应

连续梁桥是公路桥梁工程中常用的一种桥型.利用达朗贝尔原理,建立移动荷载序列作用下的连续梁偏微分运动方程.通过振型叠加法和伽辽金积分,将偏微分方程转化为常微分方程.利用ANSYS软件的模态分析功能,计算出连续梁的固有频率及振型数据,利用拟合振型的方法拟合出振型函数,结合推到方程,利用MATLAB编程求解.讨论了荷载移动速度、荷载间距对动力响应影响的变化规律.其结果对于多跨连续桥梁的动态设计、动力性能评估以及振动的控制具有一定的实际意义.     

不同荷载组合作用下的桩基承载性能研究

在桩基础设计中通常分别确定单桩的竖向和水平承载力,而不考虑竖向荷载与水平荷载之间的相互作用对桩的承载力的影响,这显然不能反映桩的真实受力状况,目前考虑在黄土中桩基受到竖向荷载和水平荷载之间相互作用的研究还较少。利用ABAQUS有限元软件模拟吴定高速中桩基的载荷试验结果,选用合理参数后保证有限元计算结果与载荷试验的结果相一致,在此基础上,研究竖向和水平荷载共同作用下桩基的承载性能。分析表明:就本文研究对象,对于承受水平荷载和竖向荷载的桩,先施加竖向荷载的条件下,存在一个最有利竖向荷载,此时对减小桩顶水平位移的作用最明显;而当先施加水平荷载的情况下,水平荷载对桩的极限承载力无较大影响,但对其沉降有一定的减小作用。