杭州湾大桥北航道桥结构优化研究

应用三维空间有限元模型,进行斜拉桥结构优化设计。利用有限元法进行结构分析,求出优化所需的状态变量,挠度、应力和频率。综合考虑设计变量、状态变量和目标函数的联系,应用混合罚函数建立优化模型。运用一阶优化计算方法和引入灵敏度分析进行算法优化,使结构在应力、变形和频率等约束条件下达到最小造价。以通用有限元软件ANSYS作为平台,编制相应程序,综合考虑斜拉桥结构静力性能和动力性能,用两种不同方案对杭州湾大桥北航道桥主桥进行结构优化设计,使全桥造价分别降低9 1%和5 5%。     

Structural safety assessment of a pontoon-type VLFS considering damage to the breakwater

 A structural safety assessment of a pontoon-type very large floating structure (VLFS) surrounded by a gravity-type breakwater was carried out for extreme wave conditions by considering the damage to the breakwater. Bending and shear collapses are considered to be a failure mode of the floating structure, while overturning damages the breakwater. The probability of the breakwater overturning, and the transmitted wave height before and after damage to the breakwater, are evaluated using design formulae for port and harbor facilities in Japan. The ultimate bending and shear strengths of the floating structure are calculated by the idealized structural unit method (ISUM) and FEM, respectively. The calculated failure probability for the floating structure is compared with the specified target safety level. It was found that the floating structure under consideration is most likely to fail by bending in transverse waves, and that the corresponding failure probability satisfies the target level. Received: September 12, 2002 / Accepted: October 4, 2002 Acknowledgment. The authors are grateful to Dr. Shigeo Ohmatsu, National Maritime Research Institute, Japan, for allowing us to use the program of hydroelastic response analysis. Address correspondence to: M. Fujikubo (e-mail: fujikubo@naoe.hiroshima-u.ac.jp) Updated from the Japanese original, which won the 2002 SNAJ prize (J Soc Arthit Jpn 2002;190:337–345)     

单节理岩体强度试验研究

从理论和经验两方面阐述单节理岩体的强度特征及其确定方法,结合实际的隧道工程岩体,对加工制备的5组完整岩石和含单节理岩石样品进行室内轴向压缩强度试验,应用基于细观离散的三维颗粒流程序PFC3D仿真室内试验结果,从而确定出数值试验中相应岩石和节理的基本细观输入参数。在此基础上,通过对实际工程进行地质调查构建节理岩体结构的理想地质模型,输入岩石与节理的基本细观参数,实现对大尺度单节理岩体进行数值预测的强度试验,并获得实际工程岩体的应力—应变关系及相关的强度特征。试验研究表明:节理的存在降低岩体的强度,改变岩体的延性;岩体中同组的不同节理间存在相互的强度弱化作用,作用的结果导致岩体的总体强度下降,因此简单地分步应用单节理理论预测含多节理的岩体强度是不可行的;基于岩体结构,应用室内试验与数值试验相结合确定大型节理岩体强度的方法是可行的。     

预应力连续梁悬拼施工关键技术研究与应用

基于高精度几何线形控制和大型机械化集成装备系统施工的节段预制桥梁悬拼技术,已广泛用于国内外桥梁施工。根据厄瓜多尔国家联合大桥（巴巴奥约河大桥）75 m跨径连续梁桥的工程特点,采用有限元法计算全桥预拱度,采用GeomPro软件控制与调整几何线形,介绍JP75架桥机、水上龙门吊、悬臂支架锁定、长束张拉、强制合龙及体系转换等关键设备与施工技术的研究与应用。     

基于VTM水泥稳定碎石劈裂强度特性

通过振动法,研究级配、原材料、水泥剂量、龄期等因素对水泥稳定碎石劈裂强度的影响,结果表明,与传统试验方法设计水泥稳定碎石相比,在同等水泥剂量下,基于VTM水泥稳定碎石劈裂强度可提高76％左右;与GF级配水泥稳定碎石相比,MG级配水泥稳定碎石28d、60d劈裂强度提高了8％-15％;在同等条件下,劈裂强度Rp90／R日范围为2．9—3．8,平均值3．3;劈裂强度R脚／尺F范围为1．9～2．0,平均值2．0;在同等水泥剂量、龄期下,水泥稳定碎石（石灰岩或花岗岩）劈裂强度为水泥稳定碎石（砂岩）2倍以上;水泥稳定碎石劈裂强度水泥增强效廊在减弱．     

重型卡车车架强度分析

车架是重型汽车承载及保证车体正确运动的核心部件,其强度不仅决定了整车能否正常使用,还会影响到整车的行车安全性。借助于有限元的惯性释放原理对某矿用自卸车的车架进行CAE分析,旨在找出初期的设计缺陷,合理优化车架结构。     

下沉短桩越顶问题的有限元分析

下埋短桩是一种介于抗滑键与全长桩的一种特殊的抗滑桩,在合适的位置上采用将桩顶下沉设置较短的桩就可使边坡达到设计要求的安全系数,而桩身内力较全长桩有所降低,因此从经济角度与受力方面来看,具有良好的应用前景,但是滑体有可能沿桩顶失稳剪出,导致边坡工程失败,在应用上受到了很大的制约.现以云阳县太公沱至余家包库岸大咀段库岸滑坡工程为例,对用下埋短桩治理后是否越过抗滑短桩桩顶问题,采用了有限元强度折减法验证.     

钢轨扣件减振橡胶阻尼耗能特性分析

为了掌握钢轨扣件减振橡胶中阻尼的分布及其随振幅和频率的变化规律,对减振橡胶元件受压和受剪两种扣件进行了试验研究。建立钢轨扣件减振橡胶非线性弹性力和混合阻尼叠加的动力学模型,完成模型参数识别及结果检验。根据所建立的动力学模型计算各试验工况下的弹性变形能、阻尼耗能和结构损耗因子。分析发现:压缩和剪切两种扣件减振橡胶的阻尼参数随振幅和频率的变化规律相似,弹性变形能、阻尼耗能和结构损耗因子均随振幅的增大而显著增大,而受频率的影响较小。相同工况下,压缩型扣件减振橡胶的结构损耗因子远大于剪切型扣件,说明压缩型扣件在发挥减振功能时,其耗能特性优于剪切型扣件,而隔振特性劣于剪切型扣件。因此,在钢轨扣件创新设计时,可以通过控制减振橡胶压-剪组合变形,来实现扣件隔振和衰减振动能量两功能的均衡发挥,将结构损耗因子作为设计过程中的控制指标。     

南海自由站立式立管设计与分析

自由站立式立管可作为南海油气开发的立管形式。根据设计参数建立自由站立式立管系统模型,根据南海某油田环境参数校核立管各工况下的强度结果并进行疲劳分析,探讨自由站立式立管动态强度与疲劳特性并验证是否满足规范要求。分析结果表明：该立管设计满足规范中的强度与疲劳要求,且疲劳性能较好;立管等效应力最大处为立管主体顶部应力节下端;最危险浪流方向为沿立管向平台方向;立管主体应力水平受平台运动影响较小,受顶部张紧力以及海流大小影响较大;疲劳损伤最大处位于立管主体顶部,且涡激疲劳损伤大于浪致疲劳损伤。     

船舶砰击强度计算方法研究

船舶在航行时发生砰击是一种高度非线性的物理现象。本文基于势流理论Rankine源法,研究用时域非线性方法计算船舶运动响应,获得船波垂向相对运动速度;并选取合适的砰击压力系数,计算船舶砰击载荷。最后用该方法评估了一艘集装箱船艏部砰击强度,验证了该方法的合理性。