盾构隧道管片接头抗弯刚度的三维数值计算

管片接头是装配式盾构隧道的关键部分,其抗弯刚度对管片环的内力及整体性能均有重要的影响,使得接头抗弯刚度的取值显得尤为重要.本文以广州地铁盾构隧道使用的管片为研究对象,采用三维有限元法,利用通用有限元软件ADINA,在建立精细有限元模型的基础上,计算得到正负两方向及不同偏心距荷载下接头变形的特点和接头的抗弯刚度.从而可知,正弯曲刚度具有一定的非线性性质,线性回归得到的刚度量值为1 236.7kN·m/rad;负弯曲刚度曲线为线性,线性回归得到的刚度量值为2 295.1 kN·m/rad.接头刚度受接头内力组合的偏心距影响,偏心距越大,接头刚度越大.在接头的模拟计算中,有必要建立和实际相同的数值模型,从而避免各种误差.     

基于KENTRACK的铁路沥青混凝土底砟层疲劳特性评价

重复动载疲劳损伤是沥青混凝土底砟层的破坏形式之一。本文建立了沥青混凝土底砟层的三维有限元分析模型,分析其在列车荷载作用下的受力变形特性。采用KENTRACK设计方法分析了沥青混凝土底砟层的疲劳寿命。结果表明:沥青混凝土底砟层等厚度替代基床表层的路基结构形式在列车荷载作用下基床表层的竖向动变形和振动加速度明显减小;沥青混凝土底砟层的层底拉应变在10×10^-6~90×10^-6,处于较低水平;沥青混凝土底砟层具有良好的疲劳耐久性,可用于工程实践。     

发射型钹式换能器的研究

为分析低频钹式换能器的发射电压响应、辐射声功率、发射效率等性能参数,通过ANSYS有限元软件建立了发射换能器的轴对称模型,设计了不同结构参数的共振频率为2kHz左右发射型钹式换能器,从结构阻尼入手,通过仿真分析计算,得到换能器的带宽、品质因数等,比较了不同结构参数的换能器的各项性能,绘制了不同结构参数的发射电压响应曲线,为分析设计钹式换能器提供了理论依据。     

采用X形桩的遮帘式板桩码头结构静力分析

X形桩是一种反拱曲面异型桩,相比于同等截面积的矩形桩和圆形桩,X形桩具有更大的截面周长和惯性矩,受力性能更好。结合京唐港32#泊位遮帘式板桩码头结构,以X形桩代替传统的矩形桩,研究其对结构静力的影响。结果表明:相同桩间中心距时,以X形桩替代后可减小前墙弯矩;在同等桩间净距1.75 m下,两类模型的前墙最大弯矩基本相同。相同荷载作用下,前墙位移主要受桩间中心距影响,X形桩形状影响效应很小;锚碇墙水平位移受桩间中心距和遮帘桩形状的影响均很小。桩间中心距、净距与桩间土体土拱效应直接相关,对前墙弯矩、土压力、遮帘桩弯矩等有显著影响。桩间中心距为4.05 m或桩间净距为1.75 m时,结构内力改善效果较优,可采用该间距的X形桩替代矩形桩,节约工程造价。     

近水面单体升沉运动有限元研究与分析

采用有限元方法对近水单体在作升沉运动时的水动力系数进行分析和计算.用Fortran语言编制程序,求解速度势,得到该运动状态下的附加质量和阻尼系数的数值解.在划分单元时,取八结点等参单元,在域内使用伽辽金加权余量法,具体积分时采用Gauss数值积分.分别计算了二维圆柱和方柱的水动力系数,并对二维方柱进行分析.     

深水板桩码头变形计算方法

板桩码头变形计算的常规方法为竖向弹性地基梁法,由于该方法未考虑土体的非线性及土体的历史应力状态等因素,其变形计算结果往往存在较大偏差。特别是对于深水板桩码头,加卸载引起的土体刚度变化不可忽略,计算时应充分考虑该因素的影响。通过数值模拟方法,采用摩尔-库伦模型、硬化土模型、小应变硬化土模型等3种土体本构模型,计算广州南沙某深水钢管板桩码头的变形,并与实测数据进行对比。结果表明小应变硬化土模型计算精度较高,可供类似工程参考。     

带卸荷板的大圆筒结构受力特性分析

带卸荷板的大圆筒结构在实际工程中受力特性复杂,难以用规范进行计算。运用有限元软件建立带卸荷板的大圆筒结构模型,研究其分别在岸桥荷载、波浪力和堆载土压力作用下的竖向拉力、环向拉力、竖向弯矩和环向弯矩,以及荷载的分布位置,了解其在不同荷载作用下的受力特性。结果表明,岸桥荷载对大圆筒整体结构应力分布影响较小,但对圆筒顶部弯矩影响显著;圆筒顶部受竖向弯矩影响较大,圆筒下部受环向弯矩影响较大;3种荷载作用下,最大竖向及环向弯矩均出现在圆筒与圆筒的相接处,圆筒下部呈波浪侧受拉、土侧受压的现象。     

反对称铺层剪切矩形板的后屈曲分析

在板的一阶Ｋａｒｍａｎ型精化理论的基础上,给出了适用于反对称铺层剪切矩形板的广义Ｋａｒａｍａｎ大挠度方程,并采用一种位移型摄动技术,求解了四边简支单向和双向压缩作用下的板的后屈曲平衡路径,讨论了板的横向剪切变形、宽厚比和材料特性对板的后屈曲性态的影响。     

钢桥面板纵肋与横隔板焊接细节疲劳开裂的加固研究

为研究钢桥面板疲劳开裂部位栓接角钢的加固方法,采用足尺模型试验对纵肋与横隔板焊接细节疲劳裂纹的加固效果进行研究,采用ANSYS建立了含有疲劳裂纹的有限元模型,并基于断裂力学理论对比研究疲劳裂纹不同长度条件下的加固效果. 研究结果表明:纵肋与横隔板焊接细节的疲劳裂纹起裂于焊趾并沿纵肋腹板扩展,采用栓接角钢加固后可以使开裂部位关键测点的主拉应力和裂尖各测点的应变分别降低56%和80%,能够有效抑制疲劳裂纹的扩展;栓接角钢加固后裂尖的应力强度因子幅值最少降低80%,裂纹扩展速率显著降低;对贯穿纵肋腹板前不同长度的疲劳裂纹进行加固,裂尖应力强度因子幅值均降低60%～90%,但随着疲劳裂纹长度的增加,栓接角钢的加固方法对裂纹扩展的抑制效果不断降低,加固时机的合理选取是影响加固效果的关键因素之一.