低回缩预应力钢绞线锚具应用于腹板竖向预应力的应力场的计算与实测

针对低回缩预应力钢绞线体系应用于箱梁腹板的应力场计算设计了矩形薄板试验,对预应力即时损失以及矩形薄板各截面竖向预压应力场进行了测试.根据箱梁腹板在竖向预应力作用下的受力特点,利用竖向局部荷载作用下弹性力学平面应力问题的解析解,用多项式拟舍得出应力扩散角、应力均匀度和名义应力度之间的计算公式.预应力损失测试结果表明,这种低回缩预应力钢绞线锚具的预应力即时损失值低于5%,从而证明了该体系应用于短索能有效地提高预应力效率,若应用于箱梁腹板能提高箱梁的抗剪可靠性.弹性理论计算结果与矩形薄板试验测得的竖向预应力作用下的应力场吻合较好,当扩散角a小于26.5.时,能保证各截面处于较高的应力水平和应力均匀度,表明了低回预应力钢绞线锚具应用于腹板竖向预应力时具有优越性.     

路基下伏矩形溶洞的稳定性解析法

为评价荷载作用下的路基下伏矩形溶洞的稳定性,首先根据岩溶区路基承载特性建立简化的力学分析模型,并进一步得到等效计算模型。其次,基于复变函数理论,提出矩形溶洞任意截面映射函数的确定方法,并给出常用矩形截面映射函数的具体表达式。然后,求得矩形溶洞在自重与路基荷载联合作用下的地层应力;在此基础上,进一步求得任意截面的最大、最小主应力,同时引入Griffith强度准则,对溶洞的稳定性进行评价。最后,通过数值方法及工程实例对本文计算方法进行验算。研究结果表明：该方法所得水平应力和切应力与数值结果误差在5%以内,竖直应力误差在8%以内,工程实际情况与理论计算结果吻合良好,对岩溶区路基设计计算有一定的参考价值;值得注意的是,矩形溶洞4个顶点处的水平应力及竖向应力值都比较大,应力变化幅度较为明显,存在严重的应力集中现象,说明矩形溶洞的4个顶点比较容易破坏,在工程实践中应特别注意该处的验算。     

正交异性钢桥面沥青混凝土铺装层荷载图式研究

钢桥面铺装荷载图式是钢桥面铺装力学分析的基础。利用三维有限元方法对265／70R19．5（11．00R20）轮胎与正交异性钢桥面铺装的接触过程进行了模拟，计算出了轮胎与铺装接触的平面分布以及接触区域内应力的分布特性。研究结果表明：轮胎与铺装接触区域的平面形状以及接触区域垂直应力分布等都随着汽车荷载的变化而变化；当汽车轴载超过100kN时，轮胎与铺装接触区域的平面形状近似为矩形；当轮胎作用于正交异性钢桥面U形加劲肋腹板顶面时，轮胎与铺装层接触区域的垂直应力横向分布接近于“凸”形，当轮胎作用域正交异性钢桥面板U加劲肋腹板之间时，接触区域的垂直应力横向分布接近于马鞍形。在钢桥面铺装力学分析时选用双矩形荷载能够较好的模拟轮胎与铺装接触平面的实际状况，而轮胎荷载的横向分布应该综合考虑轮胎作用最不利位置之后决定。     

长期荷载作用下矩形钢管混凝土轴压短柱力学性能

基于ACI209(1992)的徐变和收缩计算模型,在合理考虑长期荷载作用下钢管和核心混凝土应力-应变关系模型的基础上,利用ABAQUS软件建立了长期荷载作用下的矩形钢管混凝土轴压构件的数值分析模型.基于此理论模型,对长期荷载作用下矩形钢管混凝土短柱的受力特性进行了分析,对比了考虑长期荷载效应与否时钢管对混凝土的约束力、...     

复杂地层妈湾海底大直径泥水盾构隧道掌子面稳定性数值分析研究

为研究复杂地层条件下泥水压力对掌子面稳定性的影响,依托连续穿越全断面软弱地层、上软下硬地层以及全断面微风化岩层的妈湾海底大直径泥水盾构隧道,分别建立不同地层条件下掌子面稳定性分析三维数值模型,得到掌子面位移分布规律及极限支护应力比。此外,由于既有研究常采用矩形荷载模式对泥水压力进行简化,对比分析实际梯形荷载模式及简化矩形荷载模式对掌子面稳定性分析的差异。结果表明:1)全断面软弱地层中掌子面位移分布呈现"中间均匀,两端分化"形态,上软下硬地层中自拱顶向拱底大致线性减小;2)采用切线交汇法获得掌子面的极限支护应力比全断面软弱地层最大,上软下硬地层次之,全断面微风化岩层中最小;3)掌子面在梯形荷载分布情况下上部土体位移远大于矩形荷载分布情况,且得到的极限支护应力比大于矩形荷载分布,计算中忽略泥水容重影响是不合理的。     

车轮荷载下路基和基底竖向应力计算

在标准交通荷载作用的前提下,考虑非标准交通荷载和路基填土密度的变化,分别计算了集中轴载和均布轴载作用下路基和基底内竖向附加应力和总应力。计算均布交通荷载下路基内应力时,考虑了由于路面材料和路基材料抗压模量差异引起的应力扩散角的存在;计算基底内应力时,将路基作为条形基础,对路基中心下基底内不同深度处的应力进行了计算。计算结果和思路可为验证特殊交通荷载(如超载)下特殊填料(如软岩、风化岩、人工材料等)的承载能力提供理论参考。     

三角形分布垂直荷载下条形基础地基附加应力公式的拓展

在张永谋《垂直条形三角形分布荷载下的地基附加应力的另一种推导》（2006年）结果的基础上，推导出半无限三角形垂直分布条形荷载、十字形三角形垂直分布条形荷载、Z字形三角形垂直分布条形荷载和无限大面积上三角形垂直分布条形荷载下的地基附加应力公式，其推导过程更多地体现了有限和无限的辩证关系。     

基于傅立叶级数混凝土箱梁腹板竖向正应力的弹性计算

2004版桥规关于竖向预应力的计算公式实际是计算的平均竖向压应力,没有充分考虑到预加力的局部扩散效应。把竖向预应力作为不连续荷载,以傅立叶级数形式展开,导出竖向预加力作用下无限狭长矩形薄板竖向正应力弹性解析公式,该公式可用于预应力混凝土箱梁腹板竖向正应力的计算。     

矩形板在复杂荷载下的力学分析

针对任意集中荷载作用下矩形板求解的复杂性,采用加权残值法和δ函数相结合对任意集中荷载与均布荷载共同作用下矩形板进行求解,根据误差的变化情况,分别取一项、二项、三项进行计算,并给出了计算简例.     

柱下独立承台群桩基础数值分析

通过有限元数值模拟,探讨了承台弹模对桩间和桩土荷载分担比的影响,以及承台板底土体应力的分布规律。随着弹模增大,由承台传递的荷载逐渐由承台中心桩向边缘桩转移,桩土荷载分担比也逐渐增大,但增速逐渐减小。承台板底土体在靠近桩和承台边缘的应力较大,最大应力在承台角点下。     

Calculation of Temperature Stress of Steel-concrete Composite Beam

重点考察了钢-混凝土组合梁在任意温度分布作用下应力的计算方法.首先在指出传统温度应力计算方法不足的同时,根据结合面变形协调条件和曲率相同假设,推导出不考虑滑移时,矩形温差作用下组合梁应力的计算方法;接着采用有限元理论,推导出任意温度分布下,组合梁温度应力的计算方法,并分别给出温度梯度和矩形温差作用下的温度应力计算公式;最后以桌一钢-混凝土组合梁为例,将各方法的计算结果进行了比较.结果表明:对于适用于计算矩形温差的基于曲率的方法,计算矩形温差作用下的应力,与通用有限元软件模拟结果相吻合;对于适用于计算任意温度分布形式的有限元方法,计算温度梯度分布下的应力,与通用有限元软件模拟结果吻合较好.     

矩形开裂构件截面应力计算理论与方法研究

钢筋混凝土以其良好的受力性能和较好的经济性,广泛地应用于各种桥梁工程之中。钢筋混凝土受压构件具有较好的力学性能,但因混凝土的抗拉强度较低,通常情况下,钢筋混凝土结构通常处于带裂缝工作状态。一般设计计算时,常常忽略受拉区的混凝土应力得到相对安全的计算值。但是在荷载试验和科学研究中,这种假设下得到的应力值并不合适。本文基于应力分布对矩形开裂构件应力进行了理论推导,并结合算例计算了具体构件应力值。     

沥青路面内桥式压电换能器性能分析

对埋置于沥青路面内部的桥式压电换能器的电压、应力等性能进行分析。通过室内试验和有限元分析相结合的方法,获得了圆弧形及矩形桥式压电换能器在荷载作用下产生的电压值与破坏规律,以及两种压电换能器应力集中处水平最大拉应力及最大剪应力的变化趋势。结果表明,圆弧形及矩形桥式压电换能器所产生的电压值基本与外加应力呈线性关系,且与加载频率无关。当外部荷载的应力水平达到0.5MPa时,圆弧形换能器的压电陶瓷在应力集中处发生断裂,而矩形压电换能器可承受0.7MPa以上的应力作用。为使压电换能器能承受0.7MPa的行车荷载作用,建议压电换能器水平最大拉应力不应超过31.5 MPa,最大剪应力的不应大于14.5MPa。     

基于有限元水平地震荷载作用下土坡稳定性分析

基于GeoStudio有限元软件,分析水平向地震荷载对边坡稳定的影响,借助拟静力法和莫尔-库伦理想弹塑性模型在水平向地震荷载作用下的应力、变形,应用slope/w刚体极限平衡稳定分析程序与sigma/w有限元程序相结合的方法,以有限元矩形单元网格边界组成的锯齿状滑裂面替代传统的圆弧滑动面,对一土坡的稳定性进行了分析。计算结果表明,二者的计算结果相近,且在相同工况下有限元计算安全系数略大于刚体极限平衡法计算安全系数。     

公铁两用斜拉桥斜桁平行四边形闭口截面弦杆受力机理研究

在轴向压力和弯矩作用下,平行四边形闭口截面薄壁杆件的受力机理不明确,为确保该种结构的安全可靠性,指导结构设计,以某公铁两用大桥斜主桁的弦杆为原型,建立0°、5°、10°、14.036°、20°、25°6种腹板倾角的杆件有限元模型,计算轴向压力、弯矩作用下杆件横截面的正应力;制作1∶2.4缩尺模型,进行静力试验,测试杆件横截面的正应力,并将实测值与计算值进行对比。结果表明:轴向压力作用下,杆件横截面的正应力分布均匀,腹板倾角对正应力分布的影响非常小;弯矩作用下,随着倾角的增加,杆件横截面的正应力不均匀程度加剧,钝角角点正应力绝对值增加,锐角角点正应力绝对值减小,各角点正应力有限元计算值和理论计算值吻合较好;轴向压力和弯矩单独作用下,随着倾角的增加,杆件的弹性稳定系数降低;杆件横截面的正应力实测值和计算值吻合较好,说明计算值可作为设计依据。     

预应力碳纤维布加固RC梁抗弯性能研究

 在目前碳纤维布和预应力碳纤维布加固混凝土梁试验研究成果的基础上，对预应力碳纤维布加固梁的抗弯性能进行分析。提出了开裂荷载和屈服荷载的计算公式。计算公式中充分考虑了混凝土的非线性关系，利用等效转化原则提出将混凝土的非线性应力图形转化为等效矩形应力图形计算。提出的公式计算值与试验值比较吻合。     

高铁有砟轨道路基动应力及基床厚度计算分析

为了解高速铁路有砟轨道路基内部不同深度处列车动压应力的计算方法和路基基床厚度的控制标准，首先将列车轮对动荷载简化成作用在轨枕底的矩形均布荷载后，按布辛尼斯克传递法计算轨枕中心下不同深度处的动压应力，然后对动压应力沿不同深度处的衰减情况和静压应力的比值进行对比分析，最终按动静比小于等于20%控制标准计算了基床总厚度；分析了采用动应力一个参数确定基床表层厚度和基床总厚度的具体控制值，并对计算得出的基床表层厚度和基床总厚度与现行高速铁路设计规范的规定值进行了对比。     

水泥灌浆半柔性橡胶沥青混合料疲劳性能试验研究

采用矩形梁4点弯曲疲劳试验对水泥灌浆半柔性橡胶沥青混合料的疲劳性能进行研究,对-15℃、-10℃、-5℃、0℃、15℃五种不同温度下的水泥灌浆半柔性橡胶沥青混合料进行控制应力疲劳试验,得到其在以上温度条件下的荷载疲劳方程。     

车辆多轮动载作用下柔性路面动应力响应

为研究重型车辆多轮动荷载产生的柔性沥青路面应力特性,建立考虑黏弹性的柔性沥青路面三维有限元模型,分析重型车辆多轮随机动荷载和移动恒动荷载作用下柔性沥青路面动态应力响应。结果表明:在路面的确定位置,2种动荷载作用下沥青各层的各向应力变化规律基本一致,而每个车轮通过时各向应力变化规律不同,沥青下面层Sup25底面纵向和横向应力呈现拉应力状态,且大于沥青各层上面的各向拉、压应力;在车辆行驶区域,沥青层各点的各向拉应力和压应力最大值出现的位置及大小均不相同,随机动荷载作用下各点的各向拉应力和压应力最大值的变化幅度较大,分别大于和小于移动恒动荷载作用下各点的各向拉应力和压应力最大值;沥青层各层在随机动荷载作用下各向最大拉应力和最大压应力相对移动恒动荷载作用下各向最大拉应力和最大压应力分别增加1.63%~20.14%和2.13%~28.93%;在研究柔性沥青路面动态响应时,必须考虑路面不平度引起的车辆多轮动荷载及其随机变化的影响。     

竖向荷载下饱和黏土地基的侧向变形性状分析

目前关于竖向荷载下地基侧向变形最大发生位置的确定,大都是基于数值模拟或模型分析,鲜有理论上的分析与计算。为深入研究地基侧向变形,基于布辛奈斯克等垂直荷载下黏土地基侧向位移的弹性理论解,对饱和黏土地基进行推导分析,分别得出其在竖向集中力、无限长线荷载、均布条形荷载下同一深度处各点的侧向变形规律及相应荷载下侧向变形最大发生位置。同时,以某均布条形荷载下饱和黏土地基的侧向变形为例进行数值模拟,结果表明:数值解与理论计算值吻合较好。