大跨独塔斜拉桥纵向约束体系研究

为寻求一种最优纵向抗震体系,以一座位于高烈度区的205 m+205 m独塔斜拉桥为工程背景,建立动力模型进行时程分析,分别从黏滞阻尼器方案和弹性索方案两方面进行参数研究,比选2种方案并确定最优的纵向约束体系。结果表明,在总阻尼力和阻尼指数相同的前提下,当边墩与桥塔的阻尼器屈服力之比为1∶2时,下塔柱底的地震弯矩、塔顶位移与主梁位移均达到极小值;黏滞阻尼器在边墩和桥塔上的布置数量分别为4个、8个,当阻尼指数取0.3、阻尼系数为2 000 kN时,地震内力与位移均可得到有效的平衡控制;当全桥2根弹性索刚度为4×10⁴ kN/m时,关键截面的弯矩和剪力均出现极小值,黏滞阻尼器方案较弹性索方案的地震内力降幅超过20%,地震位移大致减小50%。     

大跨度悬索桥长吊索宽频调谐阻尼减振技术研究

为实现大跨度悬索桥长吊索宽频(0～30 Hz)阻尼减振,以广西龙门大桥为背景,对该桥50 m以上长吊索宽频减振技术进行研究。考虑该桥长吊索原刚性减振架方案无法有效控制多根吊索同相位振动,且不能为吊索提供结构阻尼,根据理论分析和参数优化,提出采用3个小阻尼比(阻尼比为2%)、小质量比(质量比为0.10%)调谐质量阻尼器(TMD)和6个大阻尼比(阻尼比为10%)、大质量比(质量比为0.50%)TMD协同作用实现吊索0～30 Hz全模态阻尼减振目标,选用质量和刚度分布具有各向同性、控制频率和自身阻尼比便于调节的摆锤式调谐质量阻尼器(PTMD)进行减振设计,并进行有限元模拟和模型试验以验证可行性。结果表明：多个PTMD协同控制可实现吊索的宽频阻尼减振,其各向同性特征可实现吊索多向振动控制;建议龙门大桥采用在加强原有刚性减振架的基础上,将多个PTMD按振型参与最大原则离散布置在刚性减振架上,集成刚性减振架刚性连接和PTMD调谐减振功能,实现该桥长吊索宽频阻尼减振。     

14.5mm机枪弹链装弹-脱弹过程数值仿真及实验验证

为了研究14.5mm机枪弹链在装弹和脱弹过程中应力以及弹塑性变形规律,建立了弹链前后抱弹部以及枪弹的非线性有限元模型,弹链应用弹塑性材料模型,枪弹采用刚性材料模型,在二者之间施加面面非线性接触,在LS-DYNA环境下进行了显式有限元仿真并进行了实验验证。仿真结果表明,14.5mm机枪弹链前后开口部单侧产生了0.5～1mm的塑性变形,该结果和模拟实弹射击的实验测量结果0.56mm一致。弹链装弹脱弹过程的研究对弹链的力学性能预测以及弹链使用次数的估计具有重要的作用。     

波浪荷载作用下海洋平台半主动控制试验研究

为研究半主动控制方法对波浪荷载引起海洋平台振动控制的效果及特点,以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1∶50比例设计海洋平台结构模型,以磁流变阻尼器为半主动控制实现装置,优化设计半主动控制系统.在此基础上进行了规则波和不规则波2种工况下波浪水池模型试验,对平台在波浪荷载作用下的减振效果进行了研究.试验结果表明:磁流变阻尼器半主动控制系统能够对平台结构的振动进行有效地控制,且控制效果较稳定.     

基于粒子阻尼的高速动车组侧墙蒙皮减振研究

高速动车组高速运行时,振动、冲击及气动效应复杂,随着动车组速度的不断提升,侧墙结构振动问题越来越显著。为了解决高速动车组高速行驶时车体侧墙蒙皮的振动问题,提出一种基于粒子阻尼技术的高速动车组侧墙蒙皮设计方法,能够在列车高速行驶时提高它的减振特性。首先建立侧墙结构模型,基于侧墙结构的动力学特性,通过模态分析得到侧墙各阶固有频率及其对应的振型从而确定粒子阻尼器的最佳安装位置。然后对粒子阻尼器的外观和结构进行设计以符合安装要求,再基于离散元理论,通过前面模态分析得出的频率以及阻尼器安装位置建立侧墙结构粒子阻尼器的能量耗散模型,分析阻尼器粒子材质、粒子粒径和粒子填充率对侧墙系统耗能的影响,比较各种配置方案最终耗能值的大小,从而得出粒子阻尼器的最佳配置方案。通过动力学分析和离散元模拟发现,设计粒子材质为铁基粒子、粒径为2 mm,填充率为95%的粒子阻尼器耗能值最大,减振效果最好。最后搭建试验台进行验证。试验结果表明：侧墙结构敏感区域安装仿真所设计粒子阻尼器减振效果平均可达65%以上,各阶频率对应峰值降幅明显,证明了粒子阻尼在高铁侧墙中应用的有效性。研究成果为动车组侧墙蒙皮的减振降噪提供一种新的思...     

严寒地区高黏高弹改性沥青应力吸收层沥青混合料路用性能研究

为解决河北省张家口市北部坝上地区沥青路面反射裂缝严重的问题,以高黏高弹改性沥青应力吸收层为研究目标,通过沥青的常规试验和PG分级试验来评价3种不同的应力吸收层沥青结合料,并对3种沥青混合料的路用性能进行了研究。通过室内试验结果表明,高黏高弹改性沥青的常规技术指标要明显高于常规改性沥青,PG分级也高于常规改性沥青。与普通改性沥青应力吸收层沥青混合料相比,高黏高弹改性沥青应力吸收层沥青混合料具有更好的路用性能。     

MR阻尼器瞬态温度场的多场耦合仿真及试验

为了考察MR阻尼器工作时的温度特征,对其瞬态温度场进行了仿真与试验。基于MR阻尼器工作过程的能量转化,计算热学参数,建立仿真模型。用FLUENT软件求解MR阻尼器瞬态温度场,用温度传感器监测MR阻尼器外壁温升;对比分析仿真与试验结果,并讨论综合散热系数的影响。研究表明：MR阻尼器瞬态温度场呈现以活塞为中心向两端盖递减的梯度分布,5000s后逐渐趋于稳定;仿真与实测数据高度拟合,偏差小于6%;综合散热系数主要影响1000s后的温度变化,从7.06提高到30.11时,阻尼器最终温度下降24.35%。研究结果可为MR阻尼器结构参数优化与散热系统设计提供参考。     

不同焊接顺序下加筋板变形及残余应力的三维有限元研究

针对焊接过程的二维有限元计算与实际情况存在一定差别的问题,使用三维热弹-塑性有限元法对不同焊接顺序下加筋板焊接过程进行了仿真,获得了加筋板焊接引起的温度场、位移场和应力场。结果表明：在4点约束条件下,加筋板横截面的变形为中垂变形,纵筋的变形为中拱变形,方案1横截面变形更小,方案2纵筋变形更小。焊接引起的加筋板残余应力主要表现为横向应力,其在近焊缝区为拉应力,达到材料屈服强度,远离焊缝区表现为压应力,达到0.2倍材料屈服强度。加强筋横向应力峰值出现在起弧端和收弧端,约为0.85倍材料屈服强度,纵向应力峰值出现在焊接起弧端,约为0.3倍材料屈服强度。在加筋板横截面位置,焊接顺序主要影响加强筋处的残余应力;在加强筋位置,焊接顺序主要影响纵向应力。每组焊缝同时同向焊接,且每根纵筋从左向右依次焊接的焊接方案产生更小的残余应力。     

缓倾砂岩夹泥岩隧道岩爆段初期支护变形特征及控制技术研究——以蒙华铁路段家坪隧道为例

针对蒙华铁路段家坪隧道岩爆段初期支护在较小变形下发生破坏现象,通过室内试验、超前地质预报、地应力测试等技术手段,分别揭示洞周围岩强度、掌子面前方地质情况和初始地应力状态,同时对初期支护变形破坏特征进行归纳总结并分析成因,得出： 围岩特性、地质构造特征、工法是影响初期支护变形破坏的重要因素,局部水平向高地应力是主因。采取增强支护参数、增设缓冲层、锚杆+加筋底板、加装阻尼器等技术措施控制初期支护变形破坏。研究结果表明： 1）以水平构造应力为主的高初始地应力条件下,若隧道洞身围岩竖向节理发育,开挖宜首选二台阶法。2）拱部及仰拱初期支护混凝土破坏类型为剪压破坏,格栅钢架主筋破坏类型为偏心受压屈曲。3）以水平构造应力为主的高初始地应力状态下,宜根据围岩特性、支护原理及现场实际选择相应的技术措施。     

大跨度悬索桥的多阶模态竖向涡振与控制

大跨度悬索桥具有多个竖向模态密集分布的特性。在常遇风速范围内,从低到高的各阶竖向模态随风速升高而逐个发生涡振,这就是大跨度悬索桥的多阶模态涡振问题。针对这一问题开展深入研究,讨论中国公路桥梁抗风设计规范中竖向涡振容许振幅的合理性;阐述了利用节段模型风洞试验和理论分析综合预测实桥多阶模态竖向涡振响应的基本方法,得到了各模态阻尼比相等时悬索桥各阶模态竖向涡振振幅基本相等的结论,并通过特殊设计的悬索桥竖向等效气弹模型和塔科马桥涡振实测资料,验证了这一结论;指出在既有桥梁上追加气动措施或安装调谐质量减振器抑制悬索桥多阶模态涡振都有很大的难度,进而提出了在加劲梁与桥塔之间安装直接耗能阻尼器的设想,并进行了气弹模型试验验证;讨论了采用电涡流阻尼器进行半主动涡振控制的可行性。研究结果表明：在相同阻尼比条件下大跨度悬索桥各阶竖弯模态的最大涡振振幅基本相等;依据最大加速度幅值按频率比的平方增加的原理,满足人体振动舒适性的高阶竖弯模态的容许振幅必然小于低阶模态,因此要更加重视起振风速在容许行车风速（25 m·s^-1）以内的高阶竖弯模态涡振;对于漂浮体系悬索桥,在加劲梁与对应桥塔之间设置阻尼器可有效抑制多阶模态涡振。