吊杆断裂对系杆拱桥动力性能的影响

为研究系杆拱桥在吊杆突然断裂下的力学性能变化,以某计算跨径90m系杆拱桥为研究对象,采用ANSYS有限元软件进行吊杆破断过程的数值模拟,分别研究跨中长吊杆断裂与拱脚附近短吊杆断裂两种工况下其余构件的内力变化,并与静力分析结果对比。分析结果表明:长吊杆断裂对其余构件内力的影响更明显;同时,吊杆断裂瞬间产生的动力响应不容忽视,不宜采用静力方法模拟。     

寒区隧道温度简谐波传热特征与影响因素的敏感性

为探究寒区隧道温度场的时空演化规律, 以波的视角从时间尺度和空间尺度建立了寒区隧道温度简谐波径向传热模型, 基于傅里叶传热定律推导了寒区隧道温度简谐波径向传热表达式; 依托兴安岭公路隧道温度测试结果, 验证了温度简谐波径向传热表达式的可行性, 分析了温度简谐波沿隧道径向深度的分布特征与随冻融周期的变化规律; 采用系统稳定分析法, 研究了温度简谐波对各影响因素归一化的敏感度因子。研究结果表明: 沿隧道径向深度0.00~4.00 m, 温度振幅呈负指数函数形式衰减, 变化范围为11.67℃~0.45℃; 温度相位移呈正比例函数形式增大, 变化范围为0.00~75.24 d; 年平均温度呈线性升高的趋势, 变化范围为-0.62℃~1.98℃; 受隧道区气温逐年变暖趋势的影响, 隧道进口端壁面年平均温度从2016~2019年升高了约0.75℃, 年平均温度随冻融周期逐年增大, 2.00 m深度内年平均温度受冻融周期影响较大, 超过2.00 m年平均温度受冻融周期影响相对较小; 隧道进口端壁面温度振辐从2016~2019年衰减了1.48℃, 温度振幅随冻融周期逐年衰减, 2.00 m深度内温度振幅衰减较快, 超过2.00 m温度振幅衰减较慢; 隧道进口端壁面日相位从2016~2019年延迟了7.20 d, 日相位随冻融周期逐年增大。温度简谐波对各影响因素的敏感性由高到低依次为壁面温度振幅、壁面年平均温度、围岩含冰率、围岩含水率、围岩孔隙率、骨架颗粒的质量热容量与导热系数。      

外展敞口式系杆拱桥稳定影响因素的探讨

以张家口清水河工业南桥为工程背景,采用通用有限元程序建立系杆拱桥三维空间有限元模型,用结构的临界荷栽系数作为输出结果分别探讨拱肋刚度、系杆刚度、吊杆刚度、矢跨比、拱肋倾角、吊杆非保向力效应等因素对外展敞口式系杆拱桥结构稳定的影响,对今后该体系桥梁的设计提供参考。     

简支下承式钢管混凝土系杆拱桥稳定性参数研究

针对简支下承式系杆拱桥拱肋较高而导致的结构稳定性问题，以简支下承式钢管混凝土系杆拱桥为例，结合midas Civil有限元软件建立三维空间模型，研究拱肋之间的横撑连接形式、拱肋矢跨比、拱肋刚度、拱肋倾角以及吊杆布置形式等参数对结构空间稳定性方面的影响规律。结果表明，拱肋横撑连接形式、拱肋矢跨比、拱肋刚度以及拱肋倾角均对结构的空间稳定性影响很大，而吊杆布置形式对结构空间稳定性影响很小，变化幅度仅为8.8%,因此在拱桥设计过程中需要对这些参数的取值进行对比分析，避免导致结构失稳出现安全事故。     

系杆拱桥吊杆索力计算方法对比分析研究

下承式钢箱系杆拱桥内部属于复杂的高次超静定空间结构。为更快、更精确地确定系杆拱桥施工阶段吊杆张拉索力,采用有限元法对整个吊杆张拉过程进行模拟,利用差值迭代法和正装迭代法分别计算合理施工索力。对比分析施工过程及成桥状态下系杆、拱肋内力及变形差异,探讨这两种方法的适用性。研究结果表明:差值迭代法较正装迭代法计算简单,施工索力值均匀,整体结构内力、变形优于正装迭代法,能为同类桥梁的施工索力优化提供实用参考价值。     

沙土热物理特性的影响因素实验

沙土物性会直接影响土壤源热泵系统地埋管的换热特性,因此对沙土的热物理特性及影响因素展开实验研究,分析了含湿量、孔隙率等因素对沙土导热系数、比热容、导温系数等的影响规律.结果表明：同一孔隙率下,沙土随含湿量增加,其导热系数及比热容增大;导温系数在含湿量为5％时最大;同一含湿量下,沙土的导热系数和比热容随孔隙率提高呈线性减小,导温系数随孔隙率增大呈线性增大;在一定孔隙率下,导热系数、比热容随含湿量增大而呈线性增大;在含湿量大于5％时,导温系数随含湿量的变化呈线性降低.研究结果可以为土壤源热泵地埋管受周围土壤换热性能影响问题提供基础数据.     

高原高寒地区H形混凝土桥塔日照温度效应

分析了混凝土结构温度场边界条件计算方法,以青海省海黄大桥H形混凝土桥塔为工程背景,计算了高原高寒地区四季典型气象条件下的桥塔温度场分布,对比了四季的桥塔表面温差和塔壁局部温差,确定了桥塔的最不利温度荷载,建立了桥塔整体有限元模型,分析了四季桥塔的偏位、竖向应力、横向应力和纵向应力等温度效应。分析结果表明:桥塔表面温差与桥塔局部温差均在冬季最大,最大值分别可达11.88℃、20.79℃,在夏季最小,最大值分别可达5.15℃、15.25℃;横桥向和纵桥向桥塔表面温差最大值分别达到9.15℃、11.88℃,远大于《公路斜拉桥设计细则》(JTG/T D65-01—2007)推荐值±5℃;接近正南方向的塔壁局部温差最大,沿壁厚方向的温差分布接近指数形式,冬季和夏季温度衰减系数最大值分别为4.50、5.01,故冬季桥塔壁板局部温度分布较夏季更不均匀;桥塔温度效应同样在冬季最大,1天中最大桥塔偏位超过40mm,白天桥塔偏位变化值超过15mm,不利于施工过程中的桥塔偏位监测;桥塔根部竖向最大拉应力达到2.2MPa,桥塔根部同样产生较大水平向拉应力,纵桥向和横桥向最大拉应力分别为1.82、0.82 MPa,均发生在桥塔内侧,在与其他作用组合时可能会造成桥塔开裂,建议在桥塔塔壁内侧布置一定量的钢筋网片来控制裂缝;在进行高原高寒地区桥塔设计和施工控制时,应充分考虑温度效应带来的不利影响。     

无横撑系杆拱桥弹性屈曲稳定及其参数优选

在无横撑系杆拱桥设计中,拱肋的侧向稳定是控制设计的因素之一。以无横撑系杆拱桥弹性稳定承载力的解析表达式为基础．探讨了结构参数变化对面内、面外稳定承载力的影响;在设定无横撑系杆拱桥的面内、面外稳定承载力相等的原则下,研究了无横撑系杆拱桥的参数优选,并给出了基于稳定性的概念设计讨论。     

多跨系杆拱桥吊杆疲劳性能研究

以某三跨系杆拱桥为例,提出了一种拱桥吊杆的疲劳分析方法.对桥梁结构建立有限元模型求得各吊杆的索力影响线.依据交通量调查和交通量各参数的统计资料,将车辆概括为几种典型车型并计算其各参数的概率密度函数.基于蒙特卡罗方法模拟产生了通过桥梁的双向多车道车流作为疲劳荷载.针对典型吊杆的影响线加载模拟车流,得到杆件应力历程,用雨流法统计应力历程可以得到应力幅值谱.按照线性累积损伤理论和总交通量预测结果,计算得到各吊杆的在指定时间的累计损伤.     

CRTSⅠ型双块式无砟轨道冬季温度场试验

为探讨无砟轨道结构温度场分布,通过对成都地区CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构冬季温度场监测,分析了不同天气轨道结构温度场的变化规律.基于数理统计方法,提出了成都地区双块式轨道道床板冬季垂向温度荷载模式.研究结果表明:道床板昼夜温度变化较大,支承层温度变化较小,道床板表面最大温差17.50 ℃,支承层底面最大温差0.35 ℃;随深度增大,温度变化幅值减小,道床板温度峰值滞后于气温峰值;轨道结构最大正温差出现在14:30左右,最大负温差出现在约08:00;道床板温度沿深度呈指数函数关系.      

混凝土箱梁温度作用的参数分析

根据非稳态导热偏微分方程,施加合适的边界条件,用有限元法进行了混凝土箱梁温度场的参数分析,并确定了影响混凝土箱梁温度场的主要因素。研究表明,混凝土箱梁的截面尺寸、所用混凝土的热物理性质以及气温对混凝土箱梁的竖向最大温度的影响均不大,对混凝土箱梁竖向温度梯度影响最大的是太阳辐射强度。     

钢渣热阻沥青路面的抗车辙性能研究

为了研究钢渣替代天然集料对沥青混合料高温抗车辙性能的影响,首先,用钢渣等体积替代玄武岩粗集料制备了不同钢渣掺量沥青混合料,对其热物性参数进行了测试,并通过室内等效热辐射试验对钢渣沥青混合料降温效果进行评价;其次,采用数值模拟方法分析了不同钢渣掺量沥青路面面层对温度场分布的影响,并利用单轴静载蠕变试验获取沥青混合料蠕变参数,建立基于上述温度场的车辙分析模型,对钢渣沥青路面的抗车辙性能进行评价。结果表明,钢渣的掺入使沥青混合料的导热系数降低,比热容增大,变化幅度最大可以达到40%以上;随着钢渣掺量增大,路表温度小幅度上升,而中下面层温度逐渐降低,其中4 cm深度处降温效果最为明显;当钢渣掺量为100%时,温度相较于纯玄武岩沥青路面降低了3.4℃,而75%掺量沥青混合料钢渣的车辙变形量最小,相较于玄武岩沥青混合料下降幅度达到43%,可有效提高路面抗车辙性能。     

锚碇系统中主缆腐蚀对全桥的受力变形影响研究

为了研究锚碇系统中主缆腐蚀对全桥受力和变形影响,通过主缆直径分别减少5.1mm、10.1mm、15.2mm、20.3mm、25.3mm和30.4mm等六种情况来模拟主缆腐蚀的程度,通过与未腐蚀模型数据进行差值计算,进而考虑主缆腐蚀对全桥其他构件的受力和变形影响.数据分析结果表明,腐蚀程度越深,对主缆应力、Z轴向位移、索塔弯矩、上下游侧吊杆和弦杆Z方向的位移变化量越大.     

大跨径钢管混凝土桥梁拓扑易损性分析研究

以某中承式钢管混凝土肋拱桥为例,利用有限元软件,分析了桥梁的拓扑易损性特点,并着重分析了单根吊杆断裂、上下游各一根吊杆断裂、同侧双吊杆断裂情况下桥梁的桥面位移和易损性,得到以下结论:在S15Y吊杆(跨中位置)、S15Y、X15Y吊杆(上下游各一根吊杆)以及S15Z、S15Y吊杆(同侧双吊杆)断裂瞬间,桥面相比于静态时挠度分别增加了22.2 mm、25.2 mm和74.5 mm,之后桥面又缓慢上浮并于40 s前后逐渐趋于平衡,即同侧双吊杆带来的危害更大。对于短吊杆断裂,易损性值较小,而长吊杆断裂时易损值较大,即长吊杆断裂对桥面稳定带来的影响更大;相比于短吊杆断裂,上下游各一根吊杆断裂时的易损性更高。     

高原高寒地区“上”形钢-混凝土组合梁的竖向温度梯度模式

以青海省海黄大桥为工程背景,建立了考虑气象参数的组合梁温度场有限元分析模型,采用实桥测试数据对模型进行了验证;分析了"上"形组合梁四季竖向温度分布,给出了升温和降温时竖向温度梯度简化模式,研究了太阳辐射强度、气温和风速等气象参数对温差的影响规律,采用极值统计方法给出了50年一遇气象参数代表值下不同沥青混凝土铺装厚度的"上"形组合梁最不利竖向温度梯度模式。研究结果表明:在日照升温和夜间降温过程中,组合梁竖向温度梯度模式不同;升温过程中最大温差出现在14:00,温度梯度模式可简化为"顶部5次抛物线"加"底部折线"的形式,顶部温差受沥青混凝土铺装厚度影响较大,当铺装厚度分别为0、50、100、150mm时,顶部温差极大值分别为23.8℃、31.7℃、24.1℃、17.4℃,底部温差极大值可取5.1℃;降温过程中最大温差出现在2:00,温度梯度模式可简化为"顶部双折线"与"底部等温段"的形式,顶部温差受沥青混凝土铺装厚度影响较大,当铺装厚度分别为0、50、100、150mm时,顶部温差极小值分别为-12.2℃、-8.2℃、-5.0℃、-2.9℃,底部温差极小值可取-16.4℃;"上"形组合梁竖向温度梯度受气象参数的影响,温度与太阳日辐射总量和气温基本呈线性关系,而与风速表现出非线性关系;"上"形组合梁升温梯度模式与美国AASHTO规范接近,但顶部温差取值较美国AASHTO规范高1.7℃,降温梯度模式与欧洲规范接近,但底部温差较欧洲规范低8.4℃,故本文给出的温度梯度模式更为不利。     

基于遗传算法的大体积混凝土温度场参数反分析

大体积混凝土内部温度场和应力场异常复杂,在进行仿真模拟时混凝土热学参数的选取比较困难,以某大桥散索鞍支墩基础为依托,利用Midas/FEA建立温度场反分析模型,确定反演热学参数以及目标函数,通过遗传算法根据现场实测的温度数据并反演得到混凝土的最大绝热温升、反应速度、表面放热系数以及导热系数。研究结果表明,反演分析参数准确可靠,可以有效指导后续施工,对今后同类工程具有较好的借鉴意义。     

水工薄壁混凝土结构温控参数的敏感性分析

针对薄壁混凝土结构特点以及施工期易产生裂缝问题,阐述了温度应力是产生这类裂缝的主要原因,认为表面保温厚度、内部水管水温和浇筑温度是影响结构温度场应力场的主要因素.以实际工程为依托,结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的精确算法,运用三维有限单元法对温控参数保温板厚度、水管水温和浇筑温度进行了敏感性分析,得出了不同温控参数的影响程度和特性.     

吊杆索力对拱桥成桥线形的影响规律研究

以某80m跨径的下承式系杆拱桥为依托,建立迈达斯Civil有限元模型,研究吊杆索力对拱桥成桥线形的影响规律,结果表明：承载力极限状态下桥面车道梁的变形整体呈现“跨中上翘、两端下挠”的趋势,剪力云图整体呈现规律的锯齿状;承载能力极限状态下主梁梁底应力呈现规则的“正负交替分布”,在主梁与吊杆连接处均承担压应力,主梁梁顶应力呈现规则的“正负交替分布”,在主梁与吊杆连接处均承担拉应力;承载力极限状态下拱肋轴力主要承担压力,沿着“拱脚～拱顶”的压力数值减小;随着拱桥索力的增加主梁变形峰值呈现减小趋势,随着拱桥索力的增加主梁变形峰值呈现增大的趋势。     

温差能驱动的水下滑翔机工作过程数值模拟

将焓法模型稍做变换后,用于求解温差能驱动水下滑翔机动力装置的相变过程,将温度场与液相分数场解耦,液相分数值由温度场确定.引入有效热导率来表示液相对流对相变过程的影响,计算结果与实验值吻合.对几种不同性质的材料进行了数值模拟分析,分别计算了比相变温度高5℃和10℃温差下,量纲一的量相界面的移动规律、液相分数随时间的变化情况,以及相变材料储能速率.结果表明,外界环境温度在5～30℃范围内,十六号凝胶性能优于其他材料.此外,以十六号凝胶为贮能材料,研究了对流换热系数、储能容器半径对相变过程的影响.     

连续箱梁桥温度效应有限元分析

箱梁桥是裸露在地表上的结构物,温度变化对结构内力的影响不可忽略,我国公路规范对温差的规定适合大部分地区,但对于昼夜温差变化极大的地区不太适合;运用有限元建模实例进行分析,结果表明采用新西兰温度模式并适当加大温差值是比较符合工程实际的.