联合模态柔度和静力位移的桥梁有限元模型修正方法

利用商用软件ANSYS提供的零阶和一阶优化算法,通过1个仿真简支梁有限元模型修正算例,比较了不同目标函数的有限元模型修正效果,提出了一种联合动力模态柔度和静力位移的有限元模型修正方法,并将这种方法运用于一座加固后的刚架拱桥的有限元模型修正,建立起了该桥加固后的基准有限元模型。结果表明:利用修正后的刚架拱桥有限元模型计算的静、动力特性与实测结果吻合良好,这种联合静、动力的有限元模型修正方法具有比较好的模型修正效果,修正后的桥梁有限元模型可以服务于桥梁健康监测和安全评估。     

钢筋锈蚀量对周围混凝土应力场的参数敏感性分析

通过对钢筋锈蚀产生的膨胀产物用虚拟径向位移表示,变化虚拟径向位移达到对周围混凝土应力场影响的分析,模拟了多根锈蚀钢筋对周围混凝土应力场的影响,与设计中常规的钢筋分布相符,用应力路径的方式显示钢筋附近混凝土的应力变化,尤其是保护层附近混凝土剖面应力的变化值,清楚地了解到保护层最外缘混凝土的应力分布,可以判断分布钢筋锈蚀对表层混凝土的破坏位置,验证了用有限元方法分析混凝土应力场参数敏感性分析的可行性。     

不同加载方式下土石混合体抗压强度的规律性研究

土石混合体的非均匀性决定了其在等应力(柔性)以及等位移(刚性)两种加载方式下的力学性能的不同。基于CDEM软件及块石随机生成算法,分别采用等应力和等位移两种加载方式,对土石混合体的单轴压缩进行了数值分析,得到了不同加载方式下土石混合体单轴抗压强度随含石率的变化曲线。结果表明:1)土石混合体等应力加载的抗压强度较等位移加载的抗压强度低,且随着含石率的增加,两者差异逐渐增大;2)两种加载方式下,土石混合体的单轴抗压强度随着含石率的增加而增加,且含石率超过30%后强度增加速率加快;3)随着含石率的增加,土石混合体的宏观应力应变曲线呈现强化趋势。     

液气耦合式结构竖向位移测量系统精度及误差分析

为实现桥梁挠度等结构竖向位移的精确、快速测量,研发了一种基于液气耦合连通管的结构竖向位移测量系统,以液体为水的系统为例,对其测量精度及误差的参数影响性进行理论分析。理论分析表明:系统理论测量精度可达0.01mm;当水的温度在0~60℃变化时,其密度变化使位移测量值与实际值产生偏差,最大相对误差为1.678%;密闭气体的温度变化与其导致的位移测量误差之间呈非线性关系,位移测量误差随温差增加而增大,随密闭气体体积的增大而增大,随基准温度升高而减小;在我国范围内,纬度变化引起的系统测量最大相对误差为0.094%;当海拔高度在1 000m范围内,由海拔变化引起的系统测量最大相对误差为0.031 4%。试验和某千米级悬索桥工程应用实例表明:在短期测试时该系统具有0.1mm级的精度,可连续实时测量且操作便捷。     

地震作用下多孔钢波纹板拱桥力学分析

为给多孔钢波纹板拱桥的抗震设计提供参考,结合泗洪至许昌高速公路上一座3孔跨径4m的钢波纹板拱桥工程实例,利用大型通用有限元软件ANSYS建立该桥的三维空间有限元实体模型,采用动态时程分析法,对桥梁在人工合成地震波、El Centro波、Taft波3种地震波作用下结构的位移和应力进行分析。结果表明:在同一地震时程激励下,虽然各拱圈空间位置不同,但位移和应力响应的时程曲线走向一致;同一拱圈中,拱弧线拱顶位移比四等分点处位移约小24.9%,应力约小75.2%;不同拱弧线横桥向中部位移比外侧位移约大7.3%,应力约大17.6%;同一位置处边跨拱圈比中跨拱圈位移约大2.5%,应力约大20%。该拱桥结构具有良好的整体抗震性能。     

管幕冻结法浅埋大断面隧道开挖方案对衬砌性态及地层位移的影响

经验表明,在软土、浅埋大断面隧道开挖方案中,加固方式对衬砌结构受力、隧道收敛变形和地层位移影响显著。港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道具有隧道埋深浅、结构断面尺寸大、地质条件差、地理位置政治敏感性强等特点。以该隧道为背景,利用数值模拟方法,分析大直径钢管管幕冻结法施工和隧道开挖方案对衬砌结构受力和地层变形的影响。经分析发现:不同开挖方案对衬砌受力、变形和地层位移的影响显著;在分台阶开挖过程中,台阶越小,引起的衬砌受力、隧道收敛变形和地层位移越小;管幕冻结对改善衬砌受力和地层位移效果显著,根据管幕冻土受力特性对其关键受力部位提出建议。     

隔水帷幕深度对苏州地铁隧道结构影响分析

随着城市地铁周边建设工程项目越来越多,研究邻近地铁的基坑施工对地铁隧道影响具有重要意义。基于苏州地铁1号线某基坑工程,采用FLAC 3D程序,分析研究在既有地铁隧道周边,基坑采用不同的隔水帷幕深度情况下,地下水渗流作用对地铁隧道的影响。数值模拟中考虑在2种不同的隔水帷幕深度时,基坑降水后隧道的位移场以及隧道管片应力。研究结果表明:1)增长隔水帷幕深度有利于控制隧道周围孔隙水压力降低,有利于减小隧道结构变形。2)随着隔水帷幕深度增加,减小了基坑降水引起隧道结构应力的降低。     

瘦西湖超大直径盾构隧道施工对周边环境影响分析

大直径曲线盾构隧道中,盾构掘进时盾构对其两侧和拱顶上方的土体作用不同,不同位置土体表现出不同的变形规律。为了保证曲线盾构隧道施工安全进行,并针对变形的差异性提出相应的解决方案,采用现场监测和FLAC 3D数值模拟相结合的方法,对超大直径曲线盾构隧道施工中周边土体变形进行分析,监测项目包括地表沉降、分层沉降、土体深层水平位移。研究结果表明:1)随着隧道掘进,地表沉降呈现反"S"形变形趋势,与3个变形阶段对应,即盾构切口到达时缓慢隆沉,盾构通过时沉降较快,盾尾脱出时沉降趋于稳定;2)横向沉降槽曲线中,掘进时隧道掘进方向曲线内侧沉降量比外侧对称位置沉降更大;3)土体水平位移在隧道掘进方向曲线内侧变形量小于外侧变形量。     

连续梁拱桥有限元仿真分析

有限元仿真分析是桥梁计算的有效手段和施工的依据,本文以MIDAS/Civil软件建立连续梁拱的有限元模型,分析主梁的应力值和位移值,并通过MIDAS/Civil软件自带的施工阶段联合截面分析灌注混凝土前后拱肋的应力值,并得到钢管和管内混凝土各自的应力值。     

柔性跨接管安装的三维力学分析

文章对柔性跨接管在三维空间中使用下放缆绳的安装做了相应的力学分析。根据悬链线理论,可以首先获得整个安装系统（缆绳及柔性管）的初始形态（仅受重力作用时）。其最终形态可以根据一迭代过程,使用力的平衡及协调性要求作为收敛准则来得到。通过有限单元离散法,可得柔性跨接管的内力,曲率半径及相应的位移值。为了验证文中提出方法的正确性及可靠性,将此得到的结果与OrcaFlex有限元模型得到的结果进行了对比。同时该文对两端下放缆绳的长度差对柔性跨接管最小曲率半径及最大轴力值的影响也做了一定的研究。该方法能够给实际工程中柔性跨接管的安装提供一定的参考。