铁路独柱支承弯梁桥扭矩调整

利用空间有限元分析方法，对预应力等代荷载采用一种比较近似、简单、有效的处理，旨在通过合理的调整预应力束来调整扭矩。最后通过实桥模型试验对预应力束配置做出调整，并对结果做了相应的分析。     

整体浇筑梁预应力束自动布置的分步算法

为了实现对整体浇筑梁预应力束的自动布置,提出预应力束自动布置的分步算法:第1步,基于桥梁弯矩内力包络图建立预应力束线形计算模型;第2步,基于线性规划原理,将弯曲能量最小作为目标函数,提出决策系数法计算预应力束数量,再以主梁应力作为控制条件对预应力束进行最终调整.与其他预应力优化算法相比,分步算法计及预应力束的构造要求,同时避免局部优化的缺陷.以柳州跨座式单轨桥梁为工程背景,基于分步算法在Matlab平台开发计算软件,计算柳州单轨3×30 m梁.研究结果表明:预应力束自动布置的分步算法能实现预应力束的合理布置,有较好的准确性,可在整体浇筑桥梁设计中推广应用.     

基于拓扑优化理论的悬索桥双吊杆索夹优化设计

索夹是连接悬索桥主缆和吊索普遍采用的关键构件,该部位的设计目前主要取决于相应的力学标准和设计者的经验,此方法存在明显的局限性,故进行索夹空间具体形式的研究十分必要。以长沙市三汊矶湘江大桥为工程背景,取索夹耳板及过渡部位作为主要研究对象,建立不同倾角的双吊杆索夹有限元实体模型,分析索夹基本结构的力学性能。基于变密度法连续体拓扑优化理论,在静力分析的基础上对索夹基本结构进行优化设计。根据拓扑优化结果分析,优化后索夹结构模型图与基本结构应力云图具有明显相似性,可参照基本结构静力分析中应力等值线进行新型索夹的概念设计。综合考虑优化后索夹结构侧边线倾角的变化规律和索夹设计区域相对索夹中心的偏移幅度,调整索夹吊孔位置使吊索合力尽可能的通过索夹中心。拓扑优化中索夹设计区域的偏移距离与吊索力的偏移距离存在显著的线性函数关系,经过线性回归分析,得到优化后索夹形状的简化拟合公式,在满足索夹抗滑及结构受力均匀的前提下使材料用量最经济。研究结果表明：在满足结构应力安全储备的前提下,优化后索夹结构的耳板相较于基本结构减重约50%～60%,相较于原工程背景结构减重约20%。索夹拓扑优化实现了结构轻质、高强和经济的...     

铁路超细粉煤灰预应力混凝土梁疲劳性能试验

通过9组32m铁路预应力混凝土标准梁的缩尺模型,对掺用超细粉煤灰的预应力混凝土梁在重复荷载作用下的力学性能进行研究,探讨粉煤灰掺量,混凝土等级以及养护条件等因素对铁路桥梁粉煤灰预应力混凝土梁力学性能的影响.试验结果表明:经200万次重复加载后,模型梁静力及动力特性与加载前相比基本不变,超细粉煤灰的合理掺用对梁体疲劳性能没有不利影响,为铁路桥梁粉煤灰预应力混凝土设计参数的选取及应用提供技术支持.     

三汊矶湘江大桥整体模型试验

为了获得自锚式悬索桥施工阶段结构体系转换过程中各构件的受力状况及成桥后结构的力学性能,利用优化方法计算了缆索系统的安装过程,并对三汊矶湘江大桥进行了缩尺比例为1:28的整体模型试验.介绍了优化计算的原理以及模型设计、试验方案的细节,并对施工过程中顶升主梁进行吊索的无应力安装过程以及活载作用下结构力学性能的测试和计算作了详细说明.结果表明:模型试验的测试结果与计算值吻合良好,吊索的无应力安装能够满足施工阶段的受力要求并达到设计成桥线形;活载作用下结构挠度、应力与荷载呈线性关系,叠加原理能够适用.     

大跨径连续刚构桥中跨合龙顶推力研究

总结大跨度连续刚构桥合龙段施工的影响因素及中跨合龙顶推力计算方法,并针对黔江某特大预应力连续刚构桥进行顶推力及顶推位移计算。采用有限元分析方法,分析中跨顶推合龙施工对该桥梁在恒载作用和10 a收缩徐变作用下的主梁跨中挠度、主梁应力、主墩的弯矩及应力状态的影响,证明顶推合龙施工的合理性及正确性。分析结果表明:顶推施工能改善桥墩长期受力状态,避免桥墩墩底出现拉应力,配合预拱度设置,能够有效解决跨中下挠的病害。最后,验证了针对本桥所计算出来的顶推力及顶推位移能满足安全施工及运营阶段的正常使用。     

大悬臂钢脊骨梁扭转效应分析与试验研究

以长沙市洪山大桥塔梁墩固结节段模型试验为基础 ,应用有限元方法分析扭转对大悬臂钢脊骨梁应力的附加影响 ,并进一步研究了在横隔板间距、刚度变化的情况下 ,脊骨梁翘曲正应力及剪应力的变化规律 ,供设计时参考     

无背索斜塔斜拉桥的稳定性分析

以长沙市洪山大桥为工程背景，采用每个单元有14个自由度的梁段单元，根据薄壁杆件力学及势能驻值原理推导了其单元刚度矩阵，并对无背索斜塔斜拉桥主梁的稳定性进行了分析。     

自锚式悬索桥主缆线形计算方法及施工过程分析

自锚式悬索桥缆索系统线形的计算采用有限元方法或索段数值计算均有一定的局限性,文章结合两者的特点,通过建立非线性有限元模型,并结合索段数值计算方法迭代求解自锚式悬索桥线形及内力.湖南长沙三汊矶自锚式悬索桥通过在中跨临时墩处顶升主梁后进行吊索的无应力安装,避免了反复张拉吊索的过程.利用所编制程序对大桥成桥阶段主缆线形及缆索架设过程中的受力状态进行计算,计算结果表明施工过程中主缆、吊索及主梁内力变化均匀,支座无负反力出现,验证了施工方法的可靠性.长沙三汊矶大桥所采用的缆索架设方法及计算过程可为同类型桥梁的设计及施工提供参考.     

基于向量化的BESO方法灵敏度过滤快速算法

在使用双向渐进式拓扑优化算法(BESO)时,优化结果中常会出现棋盘格和网格依赖的现象。单元灵敏度过滤器是解决此类问题的有效方法,但随着结构规模扩大单元数量增多,计算单元权重因子耗时将十分可观,其原因是计算单元的权重因子数据需进行多次循环嵌套,逐一计算单元中心距,串行算法使得计算效率低下。通过结合深度学习训练模型中将数据集进行向量化预处理的思想,对灵敏度过滤计算所需数据进行向量化预处理,并推导了基于向量化的单元灵敏度过滤算法,将逐一的标量运算改进为可并行的矩阵运算。对向量化算法中可能出现的储存空间占用过大的问题,使用稀疏矩阵对储存空间进行优化,提出进一步改进的Sparse算法。通过ABAQUS二次开发实现了改进后的BESO拓扑优化流程,分别使用二维和三维悬臂梁算例进行计算时长验证,结果表明向量化的灵敏度过滤算法的加速比相对于双循环算法最高可达6,Sparse算法的加速比可达8,改进后的算法极大提升了单元权重因子和灵敏度过滤的计算速度。在计算权重因子时,Sparse算法的耗时略高于向量化算法,但在优化总耗时方面,Sparse算法优于向量化算法;当结构规模大单元数过多时,向量化算法可能限于硬...