基于有限元方法的复合钢混凝土桥梁热点应力分析研究

通过建立复合钢混凝土疲劳危险部位焊接构件的三维有限元模型,围绕桥梁交通荷载作用下局部热点应力和疲劳损伤累积进行分析,获得合适的在役钢-混凝土桥梁关键焊接构件的疲劳损伤评价方法。研究结果表明:采用大桥有限元模型进行动力特性分析,模型计算固有频率和实测值最大误差在10%以内,计算的动力特性和设计测试阶段特性相符;钢混凝土桥梁纵向加劲桁架细节热点应力区域出现在上下弦杆与对角撑、盖板连接处,与焊缝构件最大疲劳损伤位置一致,主梁框架热应力出现在靠近公路外侧梁腹板连接处;通过线性米勒准则获得的疲劳损伤累积呈线性变化,在高周疲劳损伤初期损伤率增长较慢,后期较快,适用于在役结构疲劳寿命评价。     

低周疲劳载荷下考虑累积塑性的船舶裂纹板剩余极限强度研究

研究表明在恶劣海洋环境中船体结构整体断裂破坏往往是低周疲劳破坏和累积塑性破坏的耦合结果。考虑这两者耦合作用的影响,评估船体结构的极限承载力更为实际。基于累积塑性和低周疲劳裂纹扩展,从理论上分析了平面内低周疲劳载荷下裂纹板的残余极限强度。经过一系列数值模拟,首先讨论低周疲劳裂纹扩展行为的影响,然后随着疲劳裂纹扩展的发展,主要讨论了初始变形,焊接残余应力,裂纹扩展长度,裂纹分布和裂纹板厚度对低周疲劳载荷下船体裂纹板极限强度的影响。     

水泥改良粉细砂路基工后沉降及空间应力分布研究

依托浩吉铁路路基工程,探讨粉细砂路基的工程灾害机理,并通过掺加水泥改良其压实性能,对改良的粉细砂路基内部的变形和竖向应力进行监测,分析了沉降及其空间应力分布特征。结果表明:粉细砂路堤存在压实性欠佳、振动强度衰减及边坡易失稳等问题,通过掺加水泥可以提高其压实性能,其水泥/粉细砂的最优配比为5%;竖向沉降随深度的增加总体上逐渐降低;竖向应力随时间变化不大,且随着深度增加总体上逐渐增大,除基床表层以外,基床底层和基床以下路堤区域均低于理论自重应力值;水平方向,对称位置处竖向应力差异较大,揭示了路基内部应力分布复杂的不均匀特征。     

固化剂稳定铁尾砂基层结构设计参数取值分析

为分析固化剂稳定铁尾砂材料用作基层时结构设计参数取值,分别进行不同铁尾砂、5-10 mm碎石及固化剂掺配比例下,试件90 d养生龄期的弹性模量试验及弯拉强度试验。试验结果表明:5-10 mm碎石添加30%和40%时,固稳铁尾砂弹性模量及弯拉强度测试值与规范推荐的水泥稳定碎石弹性模量及弯拉强度接近或略高;未掺碎石时,固稳铁尾砂弹性模量及弯拉强度测试值与规范推荐的水泥稳定土弹性模量及弯拉强度接近或略高。确定了固稳铁尾砂混合料弹性模量及弯拉强度推荐取值范围,通过疲劳试验,采用Haversine(半正弦)加载模式,回归得到的稳定铁尾砂混合料(5-10 mm碎石添加30%,固化剂用量6%)疲劳参数a的取值为13.49,b的取值为12.008,疲劳参数与规范推荐的水泥稳定碎石类材料接近。     

螺旋电极帽式铝点焊强度及疲劳性能研究

螺旋电极帽式铝点焊技术是由通用汽车公司持有专利的铝合金点焊连接技术,已被广泛应用在白车身、白车门和前后盖等子系统的设计制造中。文章通过一系列铝点焊结构强度和疲劳性能物理试验的研究,总结出铝点焊结构强度和疲劳性能受焊接母材材料强度、母材厚度以及受力形式影响的普遍规律,为铝点焊结构的正向设计开发打下了牢固的基础。     

沥青面层和层间处治措施对再生水稳基层路面反射裂缝的影响分析

反射裂缝是再生水稳基层的主要病害,沥青面层的厚度、模量以及层间处治措施如土工格栅、SBS沥青混合料应力吸收层和橡胶沥青碎石层等是影响反射裂缝的主要因素。该文结合再生水稳基层路面结构参数,通过有限元建模计算并定量分析了面层的厚度、模量和3种层间处治措施对表征裂缝反射能力的沥青面层底部应力的影响。结果表明:在一定范围内提升沥青面层和层间处治层厚度均能有效缓解面层底部的应力集中现象,但两者模量的提高会加大面层底部的剪应力和弯拉应力;且以上层间处治措施中SBS沥青混合料层间处治层对降低沥青面层底部应力集中最为显著。     

大跨悬浇钢筋混凝土拱桥施工扣索力优化计算分析

为有效控制钢筋混凝土拱圈在悬臂浇筑过程中出现过大的拉应力,文中以某大跨悬浇钢筋混凝土拱桥为依托,提出一种扣索力优化计算方法。首先,基于“未知荷载系数法”获取拱圈最大悬臂状态扣索力初值;然后,开展正装分析并提取施工过程的索力、应力以及位移影响矩阵,基于优化原理并利用MATLAB软件对扣索力开展进一步优化。最后,分别基于影响线原理和无应力状态法原理确定拱圈合龙前扣索力最优拆除顺序和扣索补张拉值,确保拱圈受力合理、松索成拱后拱圈线形光滑圆顺。算例结果表明,扣索初拉力值较为均匀,所有索力值安全系数均大于2.5;拱圈松索成拱线形合理,未出现“马鞍形”;拱圈施工过程中截面拉应力均小于1.8 MPa,满足设计要求。     

非对称悬挂式轨道梁结构优化分析

为优化非对称悬挂式轨道梁的结构构造以满足运营刚度和强度等要求,参考国内外已建成的类似悬挂式单轨交通系统,初步设计了悬挂式单轨轨道梁结构,采用设计软件Midas/Civil和Abaqus建立有限元模型,分别进行整体分析和局部受力分析。调整截面尺寸、跨径和板厚等参数,分析非对称悬挂式轨道梁的变形和应力分布。研究表明:轨道梁结构跨径取30 m比较合适,当截面尺寸一定的情况下,增加钢板厚度能有效地提高轨道梁的刚度与强度,但当钢板厚度增加到一定值后,轨道梁刚度提高的速率明显减缓,此时加大截面尺寸比增加板厚对结构强度与刚度的提升效果更好,更能减少用钢量,经优化最终提出了一种新型悬挂式单轨轨道梁结构。     

钢箱梁U肋嵌补段疲劳开裂机理与养护措施研究

某大型悬索桥为主跨1650 m的两跨连续钢箱梁悬索桥,加劲梁采用扁平流线型分离式双箱。近2年在正交异性板钢箱梁顶板U肋嵌补段发现焊缝开裂状况,为研究及处治该病害,采用大型有限元程序ANAYS进行局部仿真计算,分析焊缝开裂后的应力分布规律、影响范围。结果表明:重车轮压的疲劳荷载、施工焊接质量等是嵌补段焊缝开裂的主要原因;钢箱梁顶板U肋嵌补段焊缝开裂会对邻近结构抗力产生影响,U肋嵌补段开裂使相邻U肋嵌补段焊缝应力增加11.8%,使U肋与顶板之间焊缝主拉应力增加57%,使邻近位置的横隔板弧形缺口主拉应力增加6%。根据分析结果建议尽早处治焊缝开裂问题,短期养护措施推荐在低应力区打止裂孔和设置临时支撑架,长期养护措施建议刨去已开裂焊缝后补焊、嵌补段整体切割后补焊和改用高强度螺栓连接方式。     

长江口软基围堤施工的加载速率效应

针对长江口某围堤施工软土堆载过程中的稳定性问题,进行不同加载模式下的应力路径试验,分析长江口软黏土的应力-应变关系、结构损伤特性、强度及应变率发展模式,为该围堤工程的施工速率选取及施工过程中的稳定性控制提供技术依据。结果表明:在不考虑固结的前提下,土体的不排水抗剪强度几乎不受加载模式影响;最终强度与达到破坏时的应变大小无关,但与分级加载时间和分级静置时间存在相互作用关系;土体失稳时的应变率与加载速率和静置时间均有一定关系,且加载速率的影响更大;当加荷超过不排水抗剪强度的80%时,或分级最大应变率逐渐偏离加载初期的线性变化,土样濒临破坏。