桥墩防船撞消能器动力性能的数值仿真分析

利用显式瞬态非线性有限元分析技术,探索了船舶撞击桥墩防撞设施的数值仿真分析方法,分析中充分考虑了碰撞中出现的材料非线性、几何非线性、接触非线性、运动非线性以及它们之间相互耦合的特性。并借助于ANSYS/LS DYNA非线性有限元程序,仿真分析了洞头跨海大桥主桥桥墩的防撞消能器在各种船舶撞击下的动力性能,得到了不同的撞击角度、不同的初始动能下船舶的动能损失、撞击力时间历程及防撞消能器的能量吸收和变形的时间历程,并得到了它们之间的相互关系,为桥墩防撞消能器的优化设计提供了一些理论根据。     

船舶-桥墩碰撞动力响应分析研究

船舶撞击作为跨航道桥梁服役期间常见的一种偶然荷载形式,为桥梁结构的安全运营带来了严重威胁。本文以某跨江桥梁为例,采用动力时程分析方法,对桥梁主墩进行了船-桥碰撞动力分析,研究不同撞击工况下桥墩的动力响应问题,并将有限元仿真分析的碰撞力与按国内外规范规定算法计算的撞击力进行了对比,提请桥梁设计者注意。     

外包钢板混凝土桥墩在车辆碰撞下的动力响应研究

进行了外包钢板混凝土墩柱在车辆碰撞作用下的动力性能模型试验,通过采集撞击过程中的撞击力时程、桥墩的加速度及位移响应时程,分析研究了车速、车辆质量、轴压比等对撞击过程中外包钢板混凝土桥墩动力响应的影响。研究结果表明,撞击力的大小与车速、车辆质量、轴压比均成正相关关系;桥墩的加速度与位移响应均随车速提高而增大,桥墩顶部的加速度可能大于也可能小于撞击位置处的加速度,而桥墩顶部的位移总是大于撞击处的位移;桥墩位移与车辆质量之间近似成线性关系,随轴压比增大而减小。研究结果为进一步研究实际车辆与桥梁撞击及桥梁防撞设计提供了数据参考。     

交通荷载作用下风积沙低路基动力响应分析

通过建立三维地基与路基模型，对交通荷载作用下风积沙换填地基与风积沙低路基动力响应进行了数值计算，分析了竖向位移、应力沿深度变化的规律以及动力响应的滞后效应，得到了动力时程曲线，确定了路基动力响应影响深度约为1.9 m。     

强夯加固煤矸石地基多点单次夯击数值模拟研究

建立了强夯法的数值模拟模型,用有限元分析软件ANSYS分析多点单次夯击过程,并以此分析夯沉量、冲击应力空间分布特征,不同夯击能不同夯点间距作用下矸石地基的位移、干密度随深度的衰减规律。     

考虑地基固结的挡土墙土压力有限元法分析

应用有限元程序建立了考虑地基固结的挡土墙后土压力分析平面应变计算模型,研究了等效交通荷载作用和工后固结阶段挡土墙土压力与土体水平位移分布规律。计算结果分析表明：挡土墙与土体之间的相对位移决定了土压力分布规律;在外部荷载作用下挡土墙形成刚体旋转与平行移动的混合位移模式,该模式决定了土压力沿深度的变化规律;固结变形导致的土压力与水平位移变化与荷载作用下的土压力与水平位移变化规律类似但方向相反。     

减隔震小箱梁桥地震响应桩土效应影响的模拟

为了准确模拟桥梁在进行非线性时程分析时桩土效应的影响,采用墩底固结法、nD嵌固法及m法三种方法模拟桩土效应时的时程分析。以某工程实例为背景,分别对比了不同地基系数下该桥采用墩底固结法、nD嵌固法及m法模拟桩土效应时的时程分析结果,并根据分析结果给出了该类桥梁进行非线性时程分析时建议采用的桩土效应模拟方法。     

地震动行波作用下大跨斜拉桥与引桥伸缩缝处碰撞效应研究

以一座典型大跨斜拉桥为研究背景,采用SAP2000Nonlinear有限元程序,考虑地震动行波效应以及主桥-引桥伸缩缝处碰撞效应的影响,建立了桥梁结构三维非线性计算模型,采用非线性动力时程分析法,分析了地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对结构地震响应的影响。研究结果表明,地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对引桥结构地震响应的影响较大,与一致激励下主桥-引桥碰撞效应相比,不仅会在伸缩缝处激起更大的撞击力,而且会使得两侧引桥梁端位移、主梁-过渡墩相对位移以及固定墩地震响应显著增大,更易导致引桥桥墩破坏或梁体落梁。     

城市高架桥梁非线性地震碰撞反应分析

地震时城市高架桥梁易发生碰撞反应而引发灾害。采用时程分析法,对简支隔震梁桥、连续隔震梁桥、非隔震简支梁桥及非隔震连续梁桥的碰撞反应进行r参数分析。主要参数包括：间隙大小、支座特性、桥墩非线性及土基础相互作用。分析得出以下结论：简支梁桥的碰撞反应主要是由于桥台约束产生的,连续梁桥的碰撞反应主要是由邻联动特性差异造成的。相同条件下,隔震梁桥的最大撞击力高于非隔震梁桥,连续梁桥的最大撞击力高于简支梁桥的最大撞击力。增大间隙能有效减小碰撞反应强度。对于隔震梁桥,增大隔震支座屈服力会减小碰撞反应强度,但同时会增大墩底弯矩。考虑桥墩非线性或土基础相互作用时简支梁桥与连续梁桥的最大撞击力均比不考虑时大,墩底弯矩均比不考虑时小。     

地基土体排水固结沉降的ADINA分析

采用非线性分析软件ADINA建立地基土体固结沉降的有限元模型,利用ADINA的非线性特性和特有的多孔介质材料,考虑地基土体沉降过程中的排水固结,对地基土体固结沉降过程和结果进行分析,研究如何运用有限元计算地基土体的固结沉降问题。     

桥墩在船桥碰撞中的响应及损伤分析

船桥碰撞事故时船艏对桥墩的冲击力 ,以及由此引起桥墩、墩柱和桩基的动态变形和内部应力历程 ,可以通过非线性动态有限元数值仿真全程再现。以一艘 4万 t载重量球鼻船艏与某长江大桥桥墩碰撞为例 ,演示了数值仿真计算的过程。重点介绍了结构模型化及其参数选择等关键技术 ,获得并分析了船桥碰撞力、能量转换、以及桩基、承台和墩柱的冲击响应的一般规律和特点 ,从而可为桥梁设计、维护和损伤评估等提供了理论上的支持     

山区高填路堤强夯快速施工效果研究

依托十堰地区某山区一级公路项目,探索采用松铺层厚4.5 m+4000 kN·m强力夯实的快速施工方法,研究路堤强夯施工的有效加固深度影响范围、土体变形特征及加固效果。运用ABAQUS建立数值计算模型和现场反开挖的方法进行试验,发现数值模拟结果与现场实测数据吻合较好,能较好地反映夯击作用下土体的实际受力状态;土体在4000 kN·m夯击能作用下有效加固影响深度为7.4 m左右,锤间距（中心距）不宜大于5.0 m;而松铺4.5 m试验段部分压实度稍不理想,可在下一层施工时将上下两层夯点错开,以提高夯棱处的压实度。     

路基振动压实动力学响应机理研究

为研究路基振动压实过程中振动轮动力学响应的产生机理，进而为连续压实监测技术中的谐波比类指标提供理论支撑，基于有限元方法，分别考虑了纯弹性和弹塑性2种土体本构模型，针对振动压实过程中的加速度信号进行了仿真分析，分别研究了几何非线性、接触非线性以及材料非线性对加速度信号畸变的影响，探讨了加速度信号频谱中谐波分量和次谐波分量的产生机理，并对其随弹性模量、黏聚力等土体参数的变化规律进行了分析。其中，弹性模型在发生跳振之前，可以分析几何非线性和由于接触面积变化引起的接触非线性的影响，在发生跳振之后，可以用来考虑由于脱空引起的接触非线性的影响，弹塑性模型可以反映材料非线性的影响。研究结果表明:几何非线性对加速度信号畸变的影响不大，材料非线性和接触面积变化引起的接触非线性是加速度信号谐波分量的产生原因，而跳振引起的接触非线性是次谐波分量的产生原因。此外，随着压实过程的进行，土体模量和屈服极限同时提高，接触面积变化引起的接触非线性增强，但材料非线性的影响减弱，由于压实的中后期土体弹性因素占据了主导地位，塑性变形量很小，同时由于局部脱空的影响，导致实际工程中，随着压实过程的进行，二次谐波分量呈增大趋势。最后，跳振不仅会引起次谐波分量，还会导致谐波分量量值的减小，同时跳振发生前后加速度波形并不是连续变化，而是发生了突变。     

土石混填路堤强夯加固范围研究

基于常(德)吉(首)高速公路湘西段土石混填路堤强夯加固的大型现场动应力测试的试验成果,通过分析影响强夯加固范围的锤重和落距(夯击能)、夯锤面积、夯击次数、土体类型、干重度、含水量等各种因素,采用量纲分析结合选取修正系数的方法推导出了土石混填路堤强夯加固深度的计算公式;并根据泊松比的定义,建立了强夯加固范围的计算公式.最后通过与已有研究资料和工程实测有效加固深度的对比验算,表明该公式的计算结果与实测结果较吻合.     

动三轴CT条件下粗粒土填料的力学特性与细观力学性能分析

在多重环境因素长期作用下,粗粒土路基填料的动力特性会发生改变,目前对不同荷载频率、压实度及含水率下粗粒土填料的长期稳定性能尚缺乏统一认识。为了研究以上因素作用下粗粒土填料长期动力特性,采用大型动静三轴仪器开展粗粒土填料的三轴试验,同时运用工业CT对三轴试验前后2个阶段的试样进行断层扫描,分析不同荷载频率、压实度及含水率对粗粒土填料动力特征与损伤演化的影响规律。研究结果表明：循环荷载达到1 000次之前,为粗粒土填料颗粒之间的挤密阶段,以颗粒间的挤密压缩为主,横向膨胀为辅,颗粒间压缩挤密引起的密度增加量远大于试样横向膨胀变形引起的密度减小量;当循环荷载增加到1 000次以后,试样横向变形引起的密度减小量迅速增大,而由颗粒间压缩挤密引起的密度增加量减缓,并在之后阶段表现出稳定状态,试样从应变软化型向应变硬化型转变;荷载频率越高,试样表现出的回弹模量越大;高频率作用下应力-应变滞回圈曲线近似为线性,试样在高频率下其泊松比有所下降,材料的动能损耗降低;随着三轴试验的进行,横剖面局部颗粒受挤压程度增加,最终状态下扫描层内的CT值存在差异性,试样颗粒在循环荷载作用下存在挤密、错动、融合的现象。     

粘性土地基强夯地面变形的模型试验研究

根据相似原理,设计采用70 cm×70 cm×70 cm（长×宽×高）的模型箱,制备含水率为20 %的粘性土,通过3种不同的锤径以及施加3种不同的能量组合进行夯击试验,试验中观测了夯点的地面变形与夯坑深度,建立了夯坑深度与所取得的土质参数和施工参数间的相关方程,并用工程实例对拟合的方程进行验证。结果显示:该方程可用来推算现场强夯时的夯坑深度,还可推算场地平均夯沉量。     

大跨连续刚构桥-船撞击动力响应研究

以某高速公路新建连续刚构桥为工程背景，采用非线性有限元分析方法，通过大型通用非线性有限元程序LS-DYNA建立全桥有限元模型和1 000 t船舶模型，对船-桥碰撞动力过程进行模拟，以确定船-桥碰撞过程中碰撞力的大小，并将有限元计算结果与规范经验公式进行比较。结果表明：船-桥碰撞过程中，船艏发生较大变形，吸收大部分的能量，将动能转化为势能；碰撞过程具有明显的非线性波动特征；各个规范经验公式计算的船撞力差异较大，且规范经验公式具有一定的局限性，有限元分析法能完整再现船-桥碰撞结构内部动力学过程，弥补规范经验公式的不足。     

基于有限元的路基振动压实动力学响应研究

基于ABAQUS软件，建立“振动轮-土体”三维有限元模型，采用扩展线性DruckerPrager模型和三维一致黏弹性人工边界方法，对轮下土体的应力、接触力等振动响应进行分析，研究振动压实过程中轮土的相互作用及由此产生的动力学响应。结果表明：沿振动轮横向，在振动轮边缘处土体竖向应力会发生严重衰减，据此可确定振动轮的碾压重叠宽度；沿压实路径纵向，竖向应力的中心点位于振动轮质心点前方，这是由于轮土接触面倾斜所导致的；根据节点接触应力的时程曲线可以计算总接地宽度，但总宽度之中大约只有1/3可以产生有效压缩变形。     

戈壁滩高速铁路强夯地基及静载试验研究

首次对戈壁滩在建的兰（州）新（疆）高速铁路的玉门镇段的4.40 m厚不均匀圆砾土层路基,采用强夯地基处理,取夯锤直径2.50 m,,锤高0.70 m,锤重267.0 kN,提升高度大于10.00 m,强夯能量大于2 670 kN·m;点夯三遍,满夯两遍,强夯地基下沉量达0.27 m,改善了圆砾土的不均匀性,强夯地基强度明显提高;强夯结束15天后,采用动力触探、静载试验对强夯地基进行承载力检测,动力触探深度4.70 m,静载试验取钢质正方形承压板宽度2.20 m×2.20 m,最大荷载1 782.4 kN,检测影响深度达4.40 m,静载承载力特征值184 kPa,满足设计180 kPa的要求。