砂箱落梁施工过程的优化算法

锦州市小凌河大桥(双套拱斜拉桥)采用砂箱落梁法完成结构的体系转换,原算法临时墩采用只受压间隙单元模拟(不能进行施工阶段分析),落降量特性加入间隙单元间隙特性中,逐步进行计算。优化算法临时墩采用普通桁架单元模拟,落降量特性采用温度力等效(等效间隙元计算方法),建立施工阶段分析模型进行计算,结果显示整个落降过程安全可行。     

动载效应对小半径无缝轨道横向位移影响分析

推导了小半径无缝线路轨道在温度力和列车动力共同作用下的单元方程,用有限元方法分析了温度力及列车动荷载对小半径无缝线路轨道横向位移的影响.提出了控制小半径轨道横向位移的加固措施,对各种计算工况条件下的小半径无缝线路轨道横向位移计算结果进行了对比分析.提出了动力效应系数的概念用来分析列车动荷载对小半径无缝线路轨道横向位移的影响程度.     

SBS改性沥青应力吸收层防裂机理及其效果分析

建立了旧水泥路面沥青加铺应力吸收层防裂计算有限元模型,进行了车辆荷载、温度荷载及两者共同作用下的板缝处沥青加铺层底部最大主应力、等效应力、最大剪应力三应力的计算,并进行了室内试验及现场观测.与无应力吸收层时的对比分析表明,有SBS应力吸收层时计算点应力值均有不同程度的降低:车辆荷载作用下三应力分别减少了35.9%,62.2%及61.8%,在温度荷载作用下三应力的削减分别为38.9%,28.2%和29.4%,在耦合应力作用下三应力分别降低了88.5%,54.2%和54.0%.直剪试验及现场观测表明,SBS改性沥青应力吸收层缓解了层间力的作用,有效延缓了反射裂缝的产生.     

时温等效原理在车辙预估中的应用

针对某高速公路工程,预估沥青路面5 a车辙深度。建立有限元模型模拟沥青路面温度场,按方形均布的垂直荷载,分析计算荷载作用时间,借助时温等效原理将较低温度下的作用时间转化成高温下的作用时间,建立恒温作用下的沥青路面车辙计算方法,得到沥青路面典型结构5 a车辙深度。通过与实际工程5 a车辙深度的对比,基于时温等效的车辙预估计算结果与实际相符。恒温作用下的沥青路面车辙计算方法提高了车辙预估的计算效率,并通过低温季节与高温季节转化时间的对比,得到车辙主要发生的月份,为道路维护提供依据。     

弹性地基梁单元的等效结点荷载

推导了Ｗｉｎｋｌｅｒ弹性地基梁单元的固端弯矩和等效结点荷载的计算表达式。考虑的荷载条件有三种：跨内集中弯矩，跨内集中横向荷载和部分分布的均布荷载。为了分析地基相对刚度对等效结点荷载的影响，对不同地基相对刚度条件下的固端力和等跨普通梁单元进行了对比，表明弹性地基梁的固端力总是小于普通梁单元，但在地基相对较软弱时，弹性地基梁和普通梁的固端力差别很小。     

向量式有限元在陡坡双桩基础内力及变形计算中的应用研究

为研究向量式有限元在陡坡双桩内力及变形计算中的应用,推导了桩土相互作用等效节点力的计算方式,采用创新性的向量式有限元法对基桩进行离散化建模,编制了向量式有限元MATLAB数值求解程序,计算得到复杂荷载作用下陡坡桩基础的内力及变形结果,并与基于传统有限元ABAQUS软件的计算结果进行对比。结果表明：向量式有限元法结合等效节点力可以准确描述桩土的相互作用机理;两种方法计算得到的内力及位移结果非常接近,横系梁以上区域相对误差均小于5%;相较于传统有限元软件,向量式有限元法计算效率更高,且避免了矩阵运算中迭代不收敛问题,可用于桩土相互作用的分析。     

脱空地基上连续配筋混凝土路面板的扭转研究

根据连续配筋混凝土路面板扭转等效原则,转换了板横向裂缝处车辆集中荷载的作用模式。采用弹性薄板理论,提出了车辆集中荷载作用下脱空的连续配筋混凝土路面板的扭转角与扭转位移计算公式,并采用有限元分析结果对公式计算值进行了对比验证,可供工程技术人员参考。     

轨道交通列车车道荷载分析研究

列车竖向荷载在计算简支梁最大弯矩时，使用车道荷载能方便地利用内力影响线计算出简支梁和连续梁的内力。同时，在计算公轨两用桥梁时，同时使用车道荷载则加载模式和计算规律一致，可大幅提高计算效率。文章通过对列车竖向荷载在简支梁上的结构效应，用三分段线性拟合法拟合出列车车道荷载。     

圆钢管混凝土不等偏压柱的有限元计算

在实际工程中，圆钢管混凝土柱两端有可能承受偏心距不同的压力。利用有限元软件ABAQUS建模对圆钢管混凝土不等偏压柱的荷载一变形关系全过程进行了计算，计算结果与大量试验结果符合良好，这验证了该方法模拟圆钢管混凝土不等偏压柱受力过程的正确性。最后，列出了采用等效长度法和模型柱法对上述试件承栽力的计算结果，通过与试验结果的对比，3种方法均总体偏于安全，其中有限元计算结果吻合最好。     

水泥路面接缝传力杆周围混凝土损伤塑性分析

为揭示水泥路面接缝传力杆周围混凝土的受力特性与损伤机理,基于ABAQUS有限元软件,介绍了混凝土损伤塑性(CDP)模型及其参数确定方法,应用CDP模型模拟了混凝土试件单轴拉伸和压缩试验,通过对比模型试验结果验证了CDP模型参数的准确性;在此基础上,建立了接缝设置传力杆的水泥路面三维有限元模型,分析了在不同轴载作用下水泥路面接缝传力杆周围混凝土的塑性应变、损伤因子和等效应力的分布和发展规律,对比了采用CDP模型与混凝土弹性模型时传力杆周围混凝土的应力差异。分析结果表明:对于混凝土单轴拉伸、压缩试件,基于CDP模型的应力-变形全曲线模拟结果均与试验结果一致,说明CDP模型及其参数确定方法准确;对于接缝设传力杆的水泥路面,当荷载作用在接缝传力杆黏结端上方板边时,传力杆黏结端混凝土的受力最为不利;随着轴载的增大,传力杆黏结端底部混凝土率先发生损伤塑性,等效应力逐渐减小;当轴载从100 kN增大至250 kN时,传力杆周围混凝土塑性区范围从底部135°~225°扩展至60°~300°,底部150°~210°范围内混凝土发生完全损伤塑性而退出工作,等效应力趋于0,应力重分布导致更多的荷载由传力杆两侧和上部混凝土承担;若传力杆周围混凝土采用弹性模型,传力杆底部混凝土等效应力将不断增大而超过极限强度,因此,分析传力杆周围混凝土应力集中问题建议采用CDP模型。      

基于累积损伤因子的水泥混凝土路面设计(英文)

考虑荷载疲劳应力和温度疲劳应力的综合疲劳方程,计算了单轴单轮及单轴双轮轴载的覆盖通行率,利用累积损伤因子替代标准轴载在交通量换算中的作用,提出了直接计算各级轴载对路面结构总的累积疲劳损伤方法和新的水泥混凝土路面设计方法,并采用两组交通量对轴载累积损伤量的计算方法的准确性与可行性进行了验证。分析结果表明:公路横断面上各点处轴载的作用次数是不同的,各级轴载的累积疲劳损伤峰值不一定在同一位置,利用基于累积损伤因子的水泥混凝土路面设计方法计算得到两组交通量下路面的最不利位置厚度均为22cm,符合设计要求,其他位置厚度可按累积损伤曲线相应减小,此设计方法避免了现行规范基于标准轴载和疲劳耗损等效原则的水泥混凝土路面设计方法与路面实际损伤中存在的差异及轴载换算方法的局限性。     

动车组铝合金车体焊缝质量等级评价的应力因数计算方法

建立了某型动车组铝合金焊接车体的有限元分析模型，对焊缝部位进行简化建模，焊缝与实际存在的差异在等效结构应力计算中进行修正；基于标准BS EN 12663—1:2010分析了车体承受的载荷，采用Box-Behnken正交矩阵设计确定了车体的9个疲劳载荷工况；对车体有限元模型施加多轴载荷，分析了车体侧墙上的4条长焊缝部位的应力分布，确定了6个应力因数计算的关注点；采用名义应力法和等效结构应力法计算车体侧墙焊缝的应力因数，对比分析了2种应力分析方法。分析结果表明:2种应力分析方法在循环次数为1.0×107的许用应力范围不同，名义应力为16.40 MPa，等效结构应力为26.61 MPa；6个关注点的名义应力范围均小于其等效结构应力范围，得到的车体焊缝6个关注点的名义应力和等效结构应力的应力因数分别为0.33、0.25、0.50、0.49、0.76、0.62和0.23、0.24、0.39、0.45、0.61、0.48；针对同一焊缝的关注点，名义应力法计算的应力因数大于采用等效结构应力法计算的应力因数；名义应力法存在很大的分散性，导致应力因数偏大，而等效结构应力法物理意义更明确，计算的应力因数更为合理。      

高速铁路无缝钢轨断缝瞬态冲击行为分析

无缝线路钢轨焊缝及其热影响区在温度力作用下可能发生钢轨折断形成断缝. 为了研究钢轨折断对列车运营安全的影响,对轮轨接触受力特性及其材料高频动态响应进行了分析. 首先,建立了ANSYS/LSDYNA三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型;然后,根据不同速度轮轨力时域响应规律,选择了合适的模型计算工况,并且通过计算轮轨接触受力特性和材料高频动态响应,分析了车轮跨越断缝的安全问题;最后,通过小波变换获取了车轮跨越断缝时轮轨力的频域分布. 结果表明:断缝处轮轨高频冲击力峰值随断缝长度变化先减小后增大,转折点处断缝长度与行车速度负相关;车轮通过断缝时,钢轨最大剪切应力超过材料破坏极限,易导致钢轨材料脆断;轮轨力时频图中存在两个特殊频率成分,分别对应高频冲击荷载（1 500 Hz左右）及二次冲击荷载（450 Hz左右）,断缝长度对轮轨力频域分布影响较小.      

沥青混合料车辙试验方法与指标的局限性分析

现行路面材料设计中,沥青混合料的高温稳定性通过车辙试验的动稳定度参数进行控制。通过对整个车辙试验过程的总结,分析了试验中试件的尺寸、成型和空隙率控制,以及试验温度、试验荷载等因素对试验结果的影响;同时分析了车辙试验技术指标的计算方法,并通过国内外其他车辙试验方法的对比,综合分析了现有规范车辙试验方法和指标的局限性。     

基于风致响应的高层建筑等效静力荷载研究

为研究风荷载作用下高层建筑动力响应对其顺风向等效静力风荷载的影响,基于结构风致响应动力学理论、脉动风速功率谱密度函数与相干函数的维纳辛钦关系及脉动风速准定常关系,采用随机振动振型分解方法对高层建筑的风致响应进行了研究. 首先,对高层建筑的平均风响应、背景风响应和共振风响应进行了理论分析,并推导出了沿结构高度分布的高层建筑顺风向等效静力风荷载理论计算公式;其次,通过对理论公式中各参数对计算结果的影响进行分析,提出了便于实际应用的高层建筑顺风向等效静力风荷载简化计算方法;最后,设计了4个典型高层建筑算例模型,并与阵风荷载因子法（gust load factor method,GLF）和惯性风荷载法（inertial wind load method,IWL ）进行对比,研究了本文方法的可靠性和有效性. 研究结果表明:当结构高度小于250 m时,3种方法所计算出的分布风力、剪力响应和弯矩响应偏差要大一些,GLF法计算结果最大,IWL法的计算结果最小,本文方法介于二者之间;当结构高度大于350 m时,分布风力的偏差在15%以内,对于剪力响应和弯矩响应的偏差在10%以内;本文方法与IWL法在剪力响应方面的差异率在–1%～18%之间,与GLF法的差异率在–12%～5%之间;本文方法与IWL法在弯矩响应方面的差异率在–6%～10%之间,与GLF法的差异率在–16%～5%之间.      

混凝土连续梁箱形输水桥日照温度应力分析

根据混凝土箱形输水桥的温度边界特点,给出了箱形输水桥日照温差二次曲线分布形式;针对该日照温度梯度模式,按照温度自约束应力的平衡特点和等效线性化的原则,导出了混凝土箱形输水桥的温度应力计算公式和等效线性化后的特征参数计算公式.对某水库输水桥的计算表明:日照作用下混凝土连续梁箱形输水桥中跨截面下缘将产生较大的拉应力,会降低截面抗裂性,应加强纵向预应力钢筋,提高其抗裂能力.     

车身粘接结构断裂失效准则改进

为了解决现有失效准则无法满足粘接结构真实失效预测的问题, 利用试验测试与仿真分析相结合的方法建立一种基于应力的断裂失效准则; 设计了5组典型拉剪比的ISR-7008/铝合金粘接接头, 并对5组不同拉剪比的粘接接头进行准静态拉伸试验, 获得了初始断裂载荷与最大断裂载荷, 确定了胶层断裂失效点的起始位置; 建立了粘接接头的仿真模型并在仿真模型中施加初始断裂载荷, 提取出5组典型拉剪比的接头失效区域内初始断裂点的各种应力; 通过对失效点的各种应力进行比值和线性组合处理, 得出等效应力计算公式, 基于该等效应力计算公式建立适用于粘接结构的初始失效和后续失效统一的失效准则; 设计了验证试验方案, 通过对比试验结果和仿真结果, 分析了失效准则的有效性。分析结果表明: 在75°嵌接接头中, 仿真分析获得的失效载荷为1 717.6 N, 试验测试获得的失效载荷为1 936.4 N, 试验和仿真的相对误差为11.3%;仿真结果与试验测试的胶层失效过程基本吻合, 验证了本文建立的失效准则的有效性。建立的基于应力的失效准则实现了粘接结构初始失效准则和后续失效准则的统一, 可以较为准确地预测复杂应力状态下粘接接头的失效过程, 并且该失效准则解决了弹性粘接剂厚胶层的仿真问题, 为工程实际应用中的粘接结构强度设计提供了一定参考。      

悬索线无铰拱桥自重内力实用计算方法研究

鉴于影响线加载法计算效率低和有限元法建模工作量大,无铰拱桥自重内力无法进行简便计算。基于桥面系作用主拱圈荷载的等效膜张力假定,采用解析法对悬索线无铰拱桥自重内力进行求解,得出实用公式,并用实桥算例验证了该方法。     

混凝土箱形渡槽日照温度场及纵向温度应力研究

根据混凝土箱形渡槽的温度边界特点,给出了箱形渡槽日照温差二次曲线分布形式;针对该日照温度梯度模式,按照温度自约束应力的平衡特点和等效线性化的原则,导出了混凝土箱形渡槽的温度应力的计算公式．对某渡槽的计算表明：日照作用下混凝土连续梁葙形渡槽沿槽身高度方向会产生较大的温差,在非线性温度梯度作用下中跨截面下缘和腹板区域将产生较大的拉应力,会降低截面抗裂性,应加强纵向预应力钢筋,提高其抗裂能力．     

矿山法地铁隧道二衬结构安全系数及可靠度计算方法研究

以北京地铁四号线某大断面矿山法隧道为背景,分别应用“初期支护与二次衬砌共同承受全部荷载的计算模式”与“不考虑初期支护承载而由二次衬砌单独承受全部荷载的计算模式”进行隧道截面安全系数和可靠度指标的计算,结果表明：两种承载模式得到的结构最不利截面安全系数均能满足要求,但“二衬结构单独承载模式”得到的最不利截面结构可靠度指标偏低．为确保根据不同承载模式得到的计算结果基本相同,在应用响应面法分析隧道衬砌结构荷载效应的基础上,采用了等效地层弹性抗力系数来表征初期支护对结构承载的贡献,为解决地铁隧道结构设计中由于结构承栽模式不同而造成的计算结果差异提供了一个途径．