某重型载货汽车车架柔性化建模及疲劳分析

针对某重型载货汽车车架局部出现的疲劳寿命问题,通过有限元理论生成车架的模态中性文件,并对车架进行静力分析及强度校核。利用虚拟样机技术,建立考虑车架弹性的整车刚柔耦合模型,并对刚柔耦合整车模型进行随机路面不同速度下的整车动力学仿真,提取车架关键边界载荷谱。利用S-N疲劳设计方法,选用疲劳分析软件nCode Design-Life对车架进行疲劳可靠性分析,得到车架在不同工况以及不同车速下的疲劳寿命结果及损伤位置。结果表明:车架的最小寿命满足行驶要求,并为车架的优化设计提供了理论依据。     

一种多功能单跨梁振动实验系统

为研究梁的振动问题,开发了一种多功能单跨梁振动实验系统。该振动实验系统主要由底座、支座、激振器、位移传感器、力传感器和数据采集处理系统6部分组成。通过更换支座可以实现简支梁、悬臂梁、一端固定一端铰支、两端固定梁等多种形式梁实验,并且可以通过更改激振器位置,实现不同位置加载。测得了几种典型正弦激励荷载作用下梁振动时程曲线和3根悬臂梁的固有频率,并与有限元数值模拟值进行比对。结果表明:梁的振幅和固有频率实验值与有限元数值模拟值吻合较好,具有较高的精度。该振动实验系统可用于土木工程中梁振动、模态分析等课程的实践教学,也可用于梁振动基础理论的研究。通过一定的设置,也可以实现随机振动实验。     

全预制盾构隧道边箱涵精细化施工分析

依托京张高铁清华园隧道工程,介绍清华园隧道工程及其隧道内边箱涵施工工法,并详细讨论边箱涵预制化施工的优缺点。盾构隧道采用全预制轨下结构有5大优点:降低施工现场环境污染,有效改善施工现场工人作业环境,有助于提高工程整体施工效率,降低施工作业风险水平,保障钢筋混凝土构件的质量水平。但依然存在以下缺点:提升构件制造及运输维护费用,构件现场吊装精度要求较高。针对清华园隧道边箱涵吊装施工精细化施工问题进行有限元分析,发现由于边箱涵重心两侧吊装孔距不同,会导致边箱涵近重心侧产生应力集中现象,同时将随着吊装误差的提高应力集中现象显著提升。为保证边箱涵的精细化施工,边箱涵吊装误差不得超过60 mm,两侧边箱涵左右交错拼装施工,建议未来类似工程中异形构件吊装孔设计应考虑吊装误差产生的影响。     

粉质黏土层大直径泥水盾构掘进地层扰动分析

针对盾构机在粉质黏土层中推进引起的地层扰动进行分析尤为重要。以新建京张高铁JZSG-1标段清华园隧道2号～1号盾构区间为例,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,研究大直径泥水平衡盾构隧道穿越粉质黏土层引起的地层扰动,得到土体横向水平位移及地表沉降的变化规律。需对横向1.5D范围内地表及建(构)筑物进行地层加固、加强监控量测;在盾构掘进过程中,应根据沉降数据实时调整盾构掘进参数及加固方案,以期更好地控制地表沉降。针对掌子面释放系数和注浆层软化模量进行参数分析数值计算,提出地表沉降的有效控制方法,在条件允许情况下适当提早管片的拼装及适当加快注浆层的硬化速度,可有效控制地表沉降。     

铁路预应力路堤加固技术数值研究

研究目的:铁路预应力路堤在国内外尚属一种新型路基加固法,其受力变形特性暂未得到系统化研究,相关加固设计理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过数值手段了解预应力路堤的工作状态,以掌握其加固性能。鉴于此,借助ABAQUS软件平台构建预应力路堤仿真系统,分析差异化预应力加固参数对路堤变形和承载能力的影响以及预应力加固构件的受力特征。研究结论:(1)路堤本体段坡面较优加固位置为距本体顶面以下0.3倍本体高度处;(2)坡率1∶1的预应力路堤在第1、2排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa预压荷载时,其变形与承载力均可达传统路堤(坡率1∶1.5)水平,并可通过提升加固标准进一步强化路堤承载性能;(3)当对第1、2、3排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa、100 k Pa预压荷载时,路堤内部附加围压S11>13.5 k Pa区域大致呈x形分布并形成横贯路堤的预压加固区;(4)侧压板锚固区受力集中且复杂,应注意保障锚固区板体强度;(5)力筋在路堤加载前后的应力变化量与坡面侧向变形特征相关;(6)本研究成果可为铁路预应力路堤的加固设计提供技术指导。     

隧道施工地层扰动特性分析

研究目的:地铁修建过程中面临大量穿越或临近建(构)筑物的情况,为确保施工安全,应把握施工引起的地层变形规律。本文利用三维非线性有限元模型和相关解析理论,展开对隧道施工后在不同埋深和不同施工控制水平下地层变形规律的研究。研究结论:(1)隧道施工影响半径受埋深和施工控制水平的双重影响;(2)施工影响范围随拱顶沉降的增大而增大,当拱顶沉降增大到一定值后,影响半径达到最大值,此时地层发生剪切破坏;(3)在粉土和粉砂土为代表的典型复合地层中,地表沉降与拱顶沉降的关系、影响半径和拱顶沉降的关系、影响半径与地表沉降的关系分别可用考虑埋深影响的线性函数、二次函数、幂指数函数公式表示;(4)地表沉降斜率与地表最大沉降量的关系可用幂指数函数形式表示,埋深越大,地表沉降斜率越小;(5)本研究成果可应用于地铁穿越工程。     

装配式PC箱梁长期存梁期间上拱影响因素及控制研究

装配式预应力混凝土(PC)箱梁在桥梁工程中应用非常广泛。内蒙古地区冬季时间长,装配式PC箱梁往往需要在梁场长期存放,而箱梁长期存放可能会导致其上拱过大、桥面铺装过薄、耐久性等问题。本文分析总结了影响箱梁上拱的因素,依托实际工程,采用有限元分析方法研究了存梁时间、张拉龄期、张拉预应力、环境相对湿度、均匀压重等因素对装配式PC箱梁上拱的影响规律,并据此提出了长期存梁期间控制上拱的措施。研究结果表明:存梁时间越长,各个因素的差异对箱梁的上拱影响程度越大,这种差异造成的上拱值不可忽略,其中张拉龄期和张拉预应力对长期存梁的上拱变形影响较大,而通过均匀压重可有效控制箱梁长期存梁的上拱变形。     

基于隧道检测钢筋分布不均状况下判定衬砌结构安全性应用研究

近年来隧道内出现的越来越多的质量安全事故,引起各方高度重视,相应的最适宜隧道主体工程衬砌质量控制的地质雷达无损检测方法被广泛应用。通过雷达无损检测可揭露出衬砌内欠厚、脱空、钢筋分布不均等大量各类型缺陷,针对欠厚脱空等缺陷制定的注浆或开窗等治理措施是目前工程中常见的整改闭合工序,但钢筋分布不均对结构安全影响如何判定,怎么界定处理尚无成熟方案与规定。本文针对隧道项目中实际检测出的钢筋分布不均缺陷,在不宜大范围扰动结构及围岩进行整治的情况下,以及在避免其他问题共存等不利因素的前提下,应用有限元数值模拟计算分析强度安全系数,并结合现场外观等综合因素对衬砌结构安全性进行分析判定研究。     

车辆转向架前端加装弧形导流槽对转向架积雪结冰情况的影响

通过空气动力学仿真分析和风洞试验,研究车辆转向架前端加装弧形防风雪导流槽对车辆转向架积雪区域空气动力学性能的影响,以及对转向架区域积雪结冰情况的影响。研究发现:在车辆转向架前端安装弧形防风雪导流槽,可以减少气流对转向架区域的直接冲击;可增加底部气体流速,使夹带雪花颗粒的气流快速通过转向架区域;空气流经导流槽发生明显下扬,使原空气流线在进入转向架区域时发生的上扬现象消失;安装弧形导流槽对整个转向架区域的积雪情况有明显改善作用。     

季节性冻土地区铁路路基冻结深度变化规律研究

对哈齐(哈尔滨—齐齐哈尔)客运专线DK221+150断面温度场进行实测,并对该断面温度场进行了二维有限元分析,研究季节性冻土地区铁路路基冻结深度变化规律及其影响因素,并拟合出冻结深度与热通量及持续冻结时间的函数关系。结果表明:该地区铁路路基最大冻结深度约0.3 m;路基冻结深度主要取决于浅层土体的热通量及持续冻结时间;当表层热通量降低至某一临界值后,土体冻结深度不再发展,冻土厚度开始逐步减少;冻结深度与热通量、持续冻结时间呈线性关系,随着冻结状态时间的延长,热通量的敏感性下降,持续冻结时间敏感性上升。