高速公路混凝土桥复合桥面铺装热效应分析

针对广东地区高速公路混凝土桥复合桥面铺装结构普遍存在的车辙、推移等剪切病害,采用ANSYS有限元软件,结合广东气候特点,建立轮胎和混凝土桥复合桥面铺装实体模型,分别进行温度和温度-荷载耦合条件下桥面铺装结构层的热效应数值模拟。结果表明:铺装层内部温度场分布不均匀,且温度应力下剪切变形薄弱层为下层AC,而耦合条件下横向剪切变形薄弱层为上层AC,纵向剪切变形薄弱层为下层AC。研究成果可为广东高速公路混凝土桥复合桥面铺装结构设计提供工程经验借鉴及参考。     

刹车状况下桥上随机车流动态演化及车-桥耦合振动分析

为实现刹车时桥上多状态车流并行动态演化的高真实度模拟和时变汽车荷载与桥梁运动状态的时时耦合,首先从宏观和微观上丰富随机车流模拟方法,宏观上沿用交通荷载调查数据中的车辆顺序、车辆基本特性等不变量,以车辆间距为服从正态分布的限幅随机变量,形成深度融合交通荷载调查数据和交通流理论的随机车流高真实度仿真方法;微观上对车辆间距随机变量确定的关键状态-阻塞状态,引入加权速度,实现阻塞密度时车流的走走停停动态描述,采用考虑驾驶人状态的概率分布方法确定车辆时距;实现多密度随机车流的高真实度仿真。其次细化刹车过程模拟,建立车流差异化刹车模型：采用顺次对比方法,筛选桥长范围最不利刹车车流;引入停车视距,考虑驾驶人反应,区分头车和跟驰车辆,精细模拟车辆刹车动态过程和刹车车流演化过程,差异化确定各车辆刹车参数;实现桥上多状态车流并行动态演化模拟。第三建立刹车力学模型,并融入至已有正常车流的车-桥耦合系统,构建可考虑刹车状态的分析系统。最后确定桥梁典型响应和分析指标,以一座大跨斜拉桥为例,对多刹车工况下的桥梁响应进行分析。结果表明：桥上刹车状况一般会产生超过正常行驶状况下的桥梁响应,最不利单车道刹车状况下的塔根弯矩甚至达到跑车工况的2.7倍,简单采用规范冲击系数方法很难实现刹车响应的包络;刹车过程中的桥梁响应最值不仅与采取刹车的车辆数目和桥上车辆保有量有关,还受刹车作用与桥梁原响应趋势的顺逆程度控制;桥梁及桥上刹停车辆的总质量和桥上正常行驶的车辆决定桥梁响应时程曲线趋势振幅;典型桥梁响应的总体趋势,与车流密度和刹车车道数相关性较小,不同时段车流会对梁端顺桥向位移和塔根弯矩产生影响。     

四线铁路钢-混组合梁斜拉桥设计关键技术

上海斜塘特大桥主桥采用主跨260 m双塔斜拉桥,跨越斜塘航道,承载四线铁路。对2种边中跨比斜拉桥方案进行对比,根据中跨静活载挠跨比、静活载梁端转角和活载负反力等分析结果,确定边中跨比采用0.38,主桥跨径布置为(40+60+260+60+40) m;对比3种钢-混组合梁截面形式的主梁刚度、经济性及无砟轨道适应性,主跨梁体选取高3.5 m的分离式双箱钢-混组合梁,边跨及衔接处主跨8 m段采用混凝土梁;对比H形和花瓶形桥塔的结构性能、施工方案,选取高97 m的H形桥塔;综合考虑结构刚度、轨道板变形和施工控制,中、边跨斜拉索梁上间距分别取12 m和8 m,桥塔最外侧斜拉索倾角取30°;索塔、索梁均采用钢锚箱式锚固结构。大桥整体结构计算结果安全可靠;温度、列车等荷载组合作用下,桥梁竖向刚度、换算曲率半径均满足规范要求。     

汽车加油管的轻量化设计及仿真验证

文章设计了一款符合国六排放标准的轻量化多层塑料加油管。开展了轻量化材料选型,加油管整体重量减少28%。在现有生产线基础上通过增加波纹吸附模具实现了多层波纹管的挤出。基于ANSYS Fluent建立了加油管的计算流体动力学（CFD）仿真模型,并对加油管进行的流体流动分析,结果表明波纹管能减缓内部流体流动,有利液封形成。建立了加油试验台架,并进行了常用加油枪的加油试验和ORVR试验验证。试验结果表明,加油管性能良好,加油时不会出现飞溅、反喷和提前跳枪问题,蒸发排放值为7 mg/day,加油排放结果 3.5 mg/L,符合设计要求。     

基于改进委托-代理模型的船舶碳减排政府激励效用建模与分析

目前碳减排激励措施主要考虑碳定价、碳税、船舶航速降低激励等,尚未针对实施碳减排的船公司给予合理补贴激励。由于船公司运行模式、减排思路、资产组成等方面与普通企业的差异,传统委托-代理模型假设无法满足航运业背景下对政府激励效用的需求,需对现有委托-代理模型进行针对性改进。为实现政府以有限基金达到社会效用最大,同时满足船公司付出最优努力获得最大收益,考虑持风险规避态度的船公司碳减排效果外生不确定性,提出船舶碳减排政府激励效用模型,根据政府能否完全观察到船公司的减排努力程度,分别在信息完全与信息不完全条件下,以政府和船公司自身收益效用最大为优化目标,求解政府最优奖惩系数和船公司碳减排最优努力程度,分析政府对船公司进行规制的最优激励合约问题,以及决定船公司碳减排内外部因素的参数对政府给与船公司的最优激励及相关参数的影响。结果表明：最优激励系数伴随外生随机变量方差和绝对风险规避系数的增加而加速下降至缓慢降低,当外生随机变量方差为8和绝对风险规避系数为4时,下降速率趋至平稳,此时,船公司对选择碳减排的风险厌恶程度极高,对实施碳减排的抵制心理十分强烈;成本系数和减排努力水平影响系数同时影响船公司实施碳减排的力度,当减排努力水平较大时,政府的激励随船公司的成本增加呈现先迅速增长后平缓的变化趋势,意味着政府在有限基金内尽可能满足船公司碳减排需求以减少实施难度,但当激励达到一定程度,增加激励不会直接影响船公司碳减排积极性;由于成本系数和减排努力水平影响系数对政府激励效用的共同影响,不同航运市场条件下都将存在1个最优激励,结合长江航运发展背景,当成本系数为0.5且减排努力水平影响系数为3,使得政府激励效用最优。     

基于直接拉伸试验的钢纤维混凝土损伤特性研究

结合DIC技术对预埋螺栓式钢纤维混凝土试件展开直接拉伸试验,研究了钢纤维体积掺量、钢纤维长度和钢纤维类型对钢纤维混凝土开裂模式、抗拉强度、峰值应变以及裂后延性的耦合影响规律。研究结果表明：钢纤维混凝土在直接拉伸过程中的开裂声响、裂缝形态及裂缝数目等特性受钢纤维掺量影响显著;掺入钢纤维后混凝土的抗拉强度、峰值应变及裂后延性均有不同程度增加;相较于铣削型钢纤维浇筑时易出现重叠和成团现象,端钩型钢纤维更易浇筑均匀及密实,与混凝土基体间形成更加紧密的黏结,拉伸后期端部弯钩的变形抵抗力提升了桥联作用,端钩型钢纤维对抗拉强度和裂后延性的提升表现较优越。结合DIC结果进一步揭示了钢纤维混凝土直接拉伸作用下的细观破坏机理,钢纤维混凝土拉伸破坏可以分解为4个阶段：Ⅰ弹性阶段、Ⅱ细观裂缝稳定扩展阶段、Ⅲ裂缝失稳扩展阶段、Ⅳ纤维拔出阶段。根据试验结果建立了综合考虑混凝土基体特性、钢纤维体积掺量、钢纤维长度及钢纤维类型影响的钢纤维混凝土应力-应变模型,在此基础上,引入拉伸损伤因子综合考虑抗拉强度、峰值应变以及裂后延性对钢纤维混凝土损伤发展特性的影响。     

曲线双工字钢-混凝土组合梁桥弯扭性能1∶2模型试验

为探究连续曲线双工字钢-混凝土组合梁桥在弯扭组合作用下的力学性能,设计了一座曲线半径为200 m,跨径布置为17.5 m+17.5 m的连续曲线组合梁桥模型,并进行了静载试验,包括两点偏心弹性加载及四点对称破坏加载。试验测试了模型桥荷载-挠度关系曲线,控制截面钢梁、桥面板及钢筋应变分布,记录了模型桥的破坏过程及特征荷载,混凝土桥面板裂缝分布及裂缝宽度。结果表明：对称荷载作用下,曲率效应使外弧侧结构受力更不利;加载截面、中支点截面钢梁翼缘屈服后,第2跨加载点外弧钢梁腹板发生剪切屈曲,截面塑性转动能力受到钢板局部屈曲的限制;中支点桥面板裂缝分布范围超过计算跨径±20%;模型桥第2跨外梁破坏后,其他结构仍能继续承载,内弧侧结构延性指标远小于外弧侧,模型桥横桥向具有冗余性;竖向荷载作用下,模型桥弹性阶段截面正应力主要由弯曲正应力和约束扭转翘曲正应力组成,此外,钢梁下翼缘存在额外的横向弯曲正应力;最后,给出了钢梁下翼缘横向弯矩简化计算方法,并基于Vlasov薄壁结构理论,提出了双工字钢-混组合梁桥约束扭转截面特性计算方法。     

高应力软岩隧道破裂碎胀米级大变形机理研究

深埋高应力软弱围岩频繁遭遇米级剧烈大变形灾害,但却面临其大变形灾变机理和过程认识不清等问题。采用有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)研究了高应力软弱围岩的破裂碎胀大变形过程,并研究了地应力量值、侧压系数和隧道断面形状对大变形灾变机制的影响。结果表明：(1)高应力软岩隧道大变形灾变力学机理为隧道开挖卸荷导致围岩产生破裂块体的碎胀性变形;(2)围岩大变形过程中的裂隙扩展过程、应力场和位移场结果表明,在静水压力状态下,围岩主要产生共轭剪切破坏,破裂的块体沿着主剪切带发生滑移并伴随着剪胀现象和翻转运动,使得块体间产生大量空隙,这些碎裂块体向隧道空间移动造成了隧道断面的急剧缩小,以致发生米级剧烈大变形灾害;(3)随着地应力量值的增加,围岩破裂程度和隧道表面最大位移迅速增大,后者呈现明显的非线性特征,而损伤破裂区半径增长较为平缓,当垂直地应力高达约58 MPa时,剧烈位移区内的岩体难以形成主剪切裂隙带,极为破碎的岩块呈整体向隧道内挤压态势,并产生大量空隙,造成隧道断面面积的急剧缩小;(4)在静水压力状态下,正方形隧道只对裂隙起裂、剧烈位移区形状和该区域内岩体位移模式产生影响,而在剧烈位移区范...     

风屏障破坏所致风载突变对桥梁列车行车安全影响研究

为研究桥上风屏障局部破坏对桥梁列车行车安全性的影响,以某四塔公铁两用斜拉桥为背景,进行列车动力响应和行车安全性影响参数分析。推导列车通过风屏障破坏段时车辆和桥梁的风荷载,并通过桥梁和列车节段模型风洞试验,测得计算所需气动力系数;在此基础上建立风-车-轨-桥耦合振动模型,研究了风屏障破坏段长度、平均风速和列车车速对列车动力响应及行车安全的影响。结果表明：突风效应会导致列车横向位移达到最大值,遮风效应会使列车横向加速度达到最大值;随风屏障破坏段长度、平均风速和列车车速的增加,列车动力响应随之增加;风屏障破坏会增加列车的轮重减载率和脱轨系数,并且高风速下各节车辆在风屏障破坏段的脱轨系数差异较大;仅在风速不大于10 m/s时,列车可以180 km/h的车速安全通过风屏障破坏段。     

基于离散-连续耦合的双层地基承载力研究

路基工程中常采用人工换填方式形成上硬下软的层状地基以增加地基承载力,但目前对于双层地基的极限承载力和破坏机制的宏微观研究尚不够深入。通过室内单元试验、室内模型试验对地基土体的单元力学特性及分层情况下地基的极限承载力进行研究,并采用离散-连续耦合数值模拟方法分别对4种不同上覆土层厚度的双层地基平板载荷试验进行模拟,研究上覆土层厚度对双层地基承载特性的影响及其对应的宏微观特性之间的关联。结果表明：上覆土层厚度对地基宏观力学特性及微观传力机制均有较大的影响;双层地基承载力及变形模量随着上覆土层厚度增加而增大;加载过程中,强力链主要分布在一个对称梯形区域内,且随着上覆土层厚度的增加,梯形区域的斜率增大,应力扩散角减小,受扰动区域变小;加载板正下方可观察到明显的应力集中,随着深度增加,应力集中的强度减小,随着上覆土层厚度的增加,应力集中区域减小。