正交异性钢桥面板典型疲劳细节变形与裂纹尖端应力分析

为了解车轮荷载作用对正交异性钢桥面板典型疲劳细节的影响,以长门特大桥为背景,采用有限元法建立正交异性钢桥面板节段模型及易开裂部位的子模型,分析在不同横向荷载分布下3处典型疲劳细节受力及面内外变形,得到各细节最不利加载位置。对最不利位置进行加载,分析疲劳裂纹尖端应力强度因子变化规律,研究不同疲劳细节裂纹类型及扩展能力。结果表明:单轮荷载作用下,横隔板弧形缺口位置会发生面内外变形,顶板-U肋焊根处以面外变形为主,横隔板间的顶板-U肋焊缝焊根位置面外变形最大。在裂纹较短时,随着长度的增加,弧形缺口裂纹从张开型裂纹逐渐转向张开型、滑开型混合裂纹,且横隔板处的顶板-U肋焊根裂纹为复合型裂纹,横隔板间的顶板-U肋焊根裂纹为张开型裂纹。横隔板弧形缺口裂纹和顶板-U肋焊缝焊根裂纹的尖端应力强度因子的最大值,分别出现在裂纹长度为20 mm和40 mm附近,该处裂纹较容易继续扩展。     

高速铁路矮塔斜拉桥墩塔梁固结段局部应力分析与验证

局部分析是桥梁设计中常采用的重要手段,也是设计中不可或缺的重要环节,利用实体有限元模型能反应出结构细部的受力状况,对考察结构重要部位的真实应力状态、结构设计配筋有着指导性作用。为了解高速铁路矮塔斜拉桥墩塔梁固结段的真实应力状态及验证局部分析中边界条件表达的准确性,以京沈客运专线(115+95)m双线无砟轨道预应力混凝土矮塔斜拉桥为工程背景,利用Ansys有限元建立细化的空间实体有限元模型,并对局部模型的边界条件模拟的正确性进行验证,分析表明,墩塔梁固结段进人洞角点处应力集中,应适当加强配筋,其余部位应力均满足要求,通过验证局部模型的内力传递及支反力,确保实体模型应力结果的准确性,保证结构安全。最后总结出了铁路桥梁中不失一般性的局部分析方法,从而对其他结构局部分析具有借鉴意义。     

轻型组合桥面弧形缺口应力特征分析及现场试验

为深入研究钢-UHPC （Ultra-high Performance Concrete）轻型桥面组合体系对弧形缺口的应力改善程度，结合一座大跨自锚式悬索桥，针对正交异性钢桥面板（Orthotropic Steel Deck，OSD）结构铺设UHPC层前、后2种情形，选择3种不同弧形缺口形式，分别建立空间实体有限元分析模型，并采用简化加载、响应面加载2种方式进行分析，由此获得了弧形缺口应力、变形分布规律与车辆轴载位置之间的关系，揭示了弧形缺口出现峰值拉、压应力的原因。以此为基础，采用三轴加载车分别在铺设UHPC层前、后进行现场跑车试验，采集了弧形缺口多个关注点在不同横向加载位置的应力响应曲线，获得了各点的应力极值，并与有限元结果进行了对比分析。研究结果表明：铺设UHPC前、后弧形缺口关注点应力特征随荷载分布规律基本相同，面内应力为主、面外应力较小，拉应力主要由荷载偏载产生、加载区域长，而压应力主要由荷载直接作用于弧形缺口顶部产生，且加载区域短；采用传统简化加载方式难以获得弧形缺口处准确的拉应力峰值，并可能导致应力幅偏小，并由此提出了合理的加载方式；本桥五段线弧形缺口形式受力相对较好；铺设UHPC层能有效减少弧形缺口应力峰值，并在一定程度上缓解疲劳问题，是OSD结构提高疲劳性能的一种有效方案。     

基于ANSYS/LS-DYNA软件的水下钻孔爆破数值模拟

结合ANSYS/LS-DYNA对水下钻孔爆破进行数值模拟分析,建立水介质轴向不耦合和空气轴向不耦合单孔钻孔爆破模型,对岩石爆破破碎机理进行研究。通过数值模拟进一步验证了水介质不耦合装药结构较空气不耦合装药结构爆破的优越性,能量利用率得到较大提高,同时得到了在水介质不耦合状态下的最佳水下钻孔爆破装药结构形式。对于航道整治、港口码头建设中涉及水下炸礁工程应用具有一定的参考价值。     

双向应力场中表面裂纹应力强度因子的权函数法

半椭圆表面裂纹是船舶等焊接结构中常见的损伤形式,计算裂纹尖端应力强度因子是结构损伤容限设计的前提,权函数法是求解复杂应力场中应力强度因子的有效手段之一。本文基于一种集中力载荷权函数统一形式,通过三维有限元建模计算了裂纹半长比a/c=0.05~1.0、裂纹深度比a/T=0.01~0.8的表面裂纹应力强度因子,并将其作为参考解,得到一组形状适用范围更广的有限厚度平板表面裂纹最深点和表面点的二维权函数。权函数的准确性通过在裂纹面上施加最高六阶的双向变化应力载荷进行验证,权函数法结果与有限元法相比求解误差在10%以内。文中所提出的权函数为复杂焊接结构表面裂纹扩展分析奠定了基础。     

排水粉喷桩软基加固技术应用研究

排水粉喷桩复合地基法是一种新型的软基加固方法,该法利用粉喷桩施工时产生的侧向压力和竖向排水通道,加速土体中孔隙水的排出,以达到快速加固软土地基的目的。结合工程实际,运用Plaxis有限元软件对工法进行了数值模拟研究,发现排水粉喷桩复合地基法的沉降主要发生在排水固结区,且呈向下和向外逐渐减小的趋势,粉喷桩桩土应力比在1.8左右,孔隙水压力呈先增长后逐渐消散的过程。     

哈大客运专线CFG桩与MIP桩应力比试验研究

通过哈大客运专线新营口车站的现场试验,对CFG桩、MIP桩、褥垫层和钢筋混凝土板复合基础中的CFG桩与MIP桩的荷载分担比进行了分析。试验结果表明,这种复合基础中CFG桩与MIP桩的应力比随路基填筑荷载的增加而增大,在填筑结束后应力比基本维持不变。在填筑结束时平均应力比为4.5,且这种复合地基表现出自适应能力。     

山区高速公路几何线形与事故率关系研究

利用山区高速公路几何线形与交通事故数据,对平、纵及其线形组合与事故率的关系开展研究,建立了直线段长度、平曲线半径、平曲线偏角、纵坡坡度、竖曲线半径等单一线形指标与事故率的量化关系,在此基础上分析了直线接平曲线路段、纵坡和平曲线组合路段、平曲线与竖曲线组合路段、断背曲线路段、凹凸竖曲线组合路段的事故率,最后对多重线形组合路段的事故率进行了对比分析。研究成果对提高山区高速公路的交通安全水平以及基于交通安全需求优化几何线形设计成果等具有一定的借鉴意义。     

水平荷载对复合路面沥青加铺层结构的影响

根据实测车轮接地压力简化分布形式,采用ABAQUS有限元软件建立了PCC＋AC复合路面有限元三维分析模型,考虑最不利荷位和水平力系数进行复合路面沥青加铺层力学响应的数值分析。结果表明：与仅考虑垂直荷载的传统分析相比,不同的力学指标对应的最不利荷位不同。考虑水平荷载后各力学响应指标随着水平力系数的增加而快速增大,影响程度从高至低依次是最大拉应力、最大拉应变、接缝两侧的弯沉差、MISES等效应力、最大剪应力;当水平力系数≥0．2时,加铺层中的最大拉应力和拉应变的位置将由层底转到层表（增加“表”字）面,此时加铺层表面比层底更容易产生张拉裂缝。     

铁路空心墩寒潮作用下温度应力场试验研究

为改善寒潮作用引起的空心墩外表面混凝土受拉甚至开裂,以新杨家湾特大桥7号墩及牛角坪特大桥3号墩为工程背景进行铁路空心墩在寒潮作用下温度与应力场的试验研究。分别对两桥墩缩尺模型进行试验,采取从内部加热的方法模拟寒潮对桥墩混凝土的作用,并根据试验测得的寒潮温度场,采用有限元软件ANSYS分析桥墩模型相应的寒潮温度应力。模型试验结果与有限元分析结果一致表明:寒潮降温越快,对空心墩墩壁温度场影响深度越浅,桥墩外表面拉应力越大,越有可能造成表面开裂。