铁路桥梁金属耗能防落梁装置力学性能研究

针对目前铁路桥梁钢防落梁装置缺乏缓冲耗能能力的问题，提出一种金属波纹钢耗能防落梁装置，采用Ansys软件建立多种类型金属波纹钢耗能元件有限元模型，对比研究各耗能元件的滞回性能，比选出最优方案，推导建立金属耗能防落梁装置关键力学参数计算理论和装置力-位移骨架曲线计算方法，建立金属耗能防落梁装置设计方法并编制了装置设计软件，进行耗能防落梁装置力学性能试验验证，开展波纹钢厚度、波纹钢幅值、钢材硬化比、半波弦长等参数对耗能防落梁装置力学性能的影响分析。研究结果表明：建立的铁路桥梁金属耗能防落梁装置设计方法正确，算法精度高，满足工程应用的要求，推荐采用正弦波纹钢和半圆波纹钢作为耗能防落梁装置的耗能缓冲元件，研发的耗能防落梁装置可用于高烈度地震区铁路桥梁抗震及减震，具有良好的经济性和适用性。     

Constructal design of tree-shaped microchannel disc heat sink with wavy walls北大核心CSCD

［Objective］To meet the efficient thermal management needs of electronic devices such as ships and underwater vehicles, this study focuses on the constructal design of a tree-shaped microchannel disc heat sink with wavy walls. ［Method］A design prototype of the heat sink with wavy walls is first proposed. Based on constructal theory, the amplitude and wavelength of the wavy walls are designed under the constraints of fixed heat sink volume and fixed microchannel volume by maximizing the comprehensive performance evaluation criteria (PEC) while considering both heat transfer and flow pressure drop. ［Results］The results show that the wavy walls increase the heat transfer surface areas and generate vortices in their cavities, effectively reducing the maximum temperature. When the inlet Reynolds number is fixed at 700, 900 or 1100 respectively, the maximum temperature is reduced by 13.5 K by increasing the amplitude of the wavy walls, while the pressure drop increases significantly; and the maximum temperature is reduced by 4.7 K by reducing the wavelength of the wavy walls, while the pressure drop increases slightly. There are optimal amplitudes that raise the comprehensive performance evaluation criteria to extreme values for given larger wavelengths, while the comprehensive performance evaluation criteria increase monotonously as the amplitude increases for given smaller wavelengths. ［Conclusion］Wavy walls can significantly improve the thermal performance of tree-shaped microchannel disc heat sinks, and the use of constructal design can realize optimal geometric constructs with optimal comprehensive performance evaluation criteria. © 2023 Authors. All rights reserved.     

采用正交试验法的波纹钢箱形结构截面尺寸敏感性分析

波纹钢箱形结构在荷载作用下的内力以弯矩为主，不符合传统管拱形波纹钢桥涵所依据的环向压力理论，需要考虑弯矩影响。目前该类截面尺寸参数对结构的响应影响水平研究不够深入，截面尺寸参数拟定往往依据经验确定。依据跨径为6.74 m的波纹钢箱形模型试验的结构尺寸参数建立数值模型，采用正交试验法，以结构的弯矩和变形为试验指标，进行跨度、矢高、拱肩半径、起拱高度和截面刚度关于试验指标的敏感性分析。研究表明，跨度和起拱高度对结构的弯矩和变形影响最为明显，截面刚度次之，矢高和拱肩半径对结构影响最小。     

贴边埋置灌浆波纹钢管锚固连接性能试验研究

在绿色低碳发展理念的倡导下，桥梁预制拼装技术在城市桥梁建设中的应用越来越广泛。依托上海两港大道预制拼装桥梁实际工程，其预制立柱钢筋与盖梁采用灌浆波纹钢管锚固连接。为验证贴边埋置灌浆波纹钢管锚固连接能提供可靠的黏结锚固能力，考虑不同钢筋锚固长度、灌浆与压浆工艺等因素，开展灌浆波纹钢管-钢筋黏结滑移力学行为的拉拔试验研究，研究损伤发展过程、破坏模式、力与位移曲线等力学行为，并进行归纳总结，为实际工程的应用提供技术支撑。     

不同断面形状的装配式波纹钢管隧道受力特性对比

为了明确装配式波纹钢管隧道(FCSPT)在不同断面情况下的受力特性，设计了3种断面形状(圆形、管拱形、半圆形)的跨度均为10.4 m的波纹钢管(明挖)隧道，并借助ABAQUS有限元软件建立二维平面应变模型，对不同断面形状的装配式波纹钢管隧道在覆土荷载作用下的变形、内力、应力以及管周土压力分布情况展开研究。研究结果表明：相同覆土情况下，半圆形波纹钢管隧道变形远远小于圆形及管拱形；3种断面隧道内力最大处有所不同，圆形隧道在仰拱及起拱线位置，管拱形隧道在拱腋及其下方曲率变化较大处，而半圆形隧道集中在拱脚位置；3种断面形状的波纹钢管隧道起拱线以上区域管周土压力分布非常接近，而圆形与管拱形隧道之间管周土压力的差别主要出现在起拱线以下的拱腋及仰拱区域。     

波纹钢腹板剪切屈曲性能的参数研究

波纹钢腹板梁与采用平面腹板的传统钢板梁相比，在用钢量相同的情况下，具有更大的抗剪屈曲能力。目前的一些标准和规范，如欧洲规范，给出了确定波纹腹板梁抗剪屈曲承载力的设计方法。本研究利用ANSYS软件进行非线性有限元分析，对波纹腹板的抗剪屈曲能力开展了参数研究，并验证了欧洲规范计算公式的准确性。结果表明，波纹腹板的抗剪屈曲能力随着腹板厚度、腹板高度、波纹角度、波纹深度和沿梁跨波纹数的增加而增加，随着波纹宽度的增加而降低；欧洲规范公式的精度对于梯形波纹腹板是合适的，但对于使用三角形或矩形波纹腹板的梁，则必须加以修正。     

波纹钢板截面几何性质精确计算

为快捷、精确地计算波纹钢板截面几何性质，通过各截面几何性质的定义推导得出单位长度波纹钢板截面面积、惯性矩、截面模量、回转半径的精确计算公式，并将其编写为“波纹钢板截面几何性质计算器”程序。以两种波形为计算实例，将编写程序的计算结果与现有文献和CAD软件计算结果对比，结果表明：计算结果与CAD软件计算结果完全吻合，而现有文献中的计算结果均存在误差，为近似值。可见，推导的计算公式及编写的“波纹钢板截面几何性质计算器”程序可精确计算波纹钢板截面几何性质。