基于差值迭代法的矮塔斜拉桥施工索力计算和影响因素研究

为计算某矮塔斜拉桥的合理施工索力和探究不同状态参数对索力的影响,借助Midas/Civil建立有限元模型,基于差值迭代法进行施工索力优化计算,并分析了主梁混凝土容重、混凝土弹性模量、预应力筋张拉应力对索力的影响程度。研究结果表明：该桥经过4次差值迭代可获得合理施工索力;成桥阶段的弯矩、位移和应力满足规范要求;在3个状态参数中,主梁混凝土容重对索力的影响敏感性最大。     

平行钢丝吊索强度安全性分析与评估

评估不同断丝数目时吊索的安全性能.在对某大跨径钢管混凝土拱桥三维有限元实体模型仿真分析的基础上,以拉索在恒载及汽车活载作用下的拉力安全系数为拉索失效判据,建立拉索失效功能函数.确定拉索失效功能函数中各参数的概率分布,采用Matlab计算软件生成各参数的随机样本,进而通过编程实现功能函数的计算机求解.采用Monte-Carlo法(蒙特卡洛法)评估吊索在不同损伤程度时的强度安全概率,计算各工况下吊索强度可靠性指标值并推导出吊索失效的临界断丝数.结果表明,吊索失效概率随断丝数的增加而急剧增大,吊索强度安全可靠性指标值随断丝数的增加近似呈线性衰减趋势.确定吊索失效的临界断丝数对吊索宏观检查和评估具有较大的工程实用价值.     

BP神经网络法在斜拉桥换索施工控制中的应用研究

运用神经网络理论,结合一座双塔三跨混凝土斜拉桥换索施工过程,对斜拉桥换索过程索力和主梁标高进行预测研究。运用平面杆系有限元理论计算出施工状态的理论索力和理论标高,再通过数值计算软件MATLAB7.1建立神经网络仿真模型得出各施工阶段的索力和标高预测值,为具体的换索工程提供参考。通过对比该斜拉桥换索过程中索力及主梁控制点标高的计算值和实测值可知,预测数据与目标数据相近,变化趋势一致,验证了BP神经网络在换索施工控制中进行参数预测的可行性。     

矮塔斜拉桥单侧断索和双侧对称断索影响效应分析

为研究断索现象对矮塔斜拉桥力学性能和安全性的影响，以浙江某实际工程为背景，使用Midas/Civil建立有限元模型，研究单侧单束断索和双侧对称断索两种工况分别对斜拉索索力、塔顶DX位移和主梁跨中弯矩的影响。研究发现：单侧断索对断索侧索力和跨中弯矩、主塔塔顶DX位移的影响较大；双侧对称断索对主塔两侧索力和跨中弯矩影响趋势相同，对边塔塔顶DX位移影响较大；最外侧斜拉索断裂对3个力学指标的影响均为最大，故实际运营中应重视对外侧斜拉索的保护。     

富水砂层刚度参数敏感性分析及地表沉降预测*

为了在富水砂层地铁盾构施工中保证施工安全，控制地表沉降是其重要措施。依托福州地铁盾构工程项目，利用正交试验方法，使用有限元软件Plaxis 3D建立25个数值分析模型，采用反分析的方法，确定富水砂层土体硬化模型(Harding Soil model)主要刚度参数之间的关系；通过对各刚度参数进行极差分析与方差分析，确定土体硬化模型各刚度参数敏感性和显著性，建立刚度参数与地表沉降的数学模型。研究结果可以较好地对最大地表沉降进行预测，为富水砂层参数优化和盾构施工地表沉降预测提供理论基础。     

软弱围岩节理性质对隧道塌方范围影响研究*

为探究节理岩体在节理扩展-节理破坏-岩体失稳过程中的力学特性变化及变形破坏规律，采用块体离散元软件3DEC进行数值模拟，对节理岩体中隧道开挖后围岩的应力变形状态进行研究。结果表明:法向刚度较小时，可能造成的塌方范围大，法向刚度较大时，造成的塌方范围小；节理剪切刚度对隧道塌方范围的影响较小；节理内摩擦角变化对断层塌落体及上覆未塌落体范围的影响较小。     

盾构隧道施工中土灵敏度分析

以西安地铁二号线某区间隧道工程为依托,根据实际的地质情况,运用FLAC3D数值仿真模拟软件以隧道掘进面洞顶沉降为衡量标准,对隧道变形受土体各参数影响的灵敏度进行模拟分析,找出主要影响参数,使施工中对隧道周围土体的变形控制更有针对性.研究表明,土体的弹性模量为主要影响参数,其次为内摩擦角和黏聚力,各参数的变化对隧道周围土体变形的影响是由强至弱的.各参数变化对隧道变形影响趋势基本一致,且土体参数越好,参数变化对隧道变形的影响越不敏感,所以改善提高围岩参数可以有效地增加隧道的稳定性.     

单轴压缩下中部锁固岩桥变形破坏模式及演化机制研究

为了探究锁固岩桥破坏模式及演化机制，通过在完整试样端部预制裂隙以形成中部岩桥，采用物理试验和RFPA2D数值模拟方法，研究不同锁固岩桥角度试样破坏模式及裂隙扩展演化机制的影响规律，并利用断裂力学理论分析岩桥裂隙扩展机理。研究结果表明:利用数字图像技术，从定量角度分析裂隙扩展类型，得出试验试样最终破坏是由前期损伤不断积累所导致的结果；锁固段岩桥角度α对锁固段的破坏有重要影响，当α≤90°时，锁固岩桥段发生张拉贯通破坏；当90°＜α＜120°时，锁固岩桥段发生张拉剪切贯通破坏；当α≥120°时，锁固岩桥段并没有发生贯通破坏。最终得出3种试样破坏模式:下部裂隙张拉扩展，贯通中部岩桥；上下部裂隙同时张拉扩展，剪切贯通中部岩桥；下部裂隙张拉扩展，贯通试样上端面，中部岩桥没有发生破坏。     

在役悬索管道抗风性能研究及结构退化分析*

为提高在役成品油悬索跨越管道结构及性能的可靠性，保障长输油气管道生产运营的安全，建立某在役成品油悬索跨越管道的有限元力学仿真模型，研究风载荷对悬索跨越管道的影响作用，探讨主索、吊索等主要构件性能退化时对悬索管道安全性的影响规律。结果表明:通过有限元模拟可以得到管道失效风速为60 m/s，远大于极限风速，且涡激振动振幅很小；主索腐蚀、吊索断裂以及是否存在抗风索这3种情况均能影响结构的安全性。相关企业应当对结构的重要构件进行定期检修，以保障生产运营安全。     

基于FLAC3D的露天矿边坡敏感地层灰色关联分析

为了确定露天矿边坡加固的重点位置,提高边坡治理和安全管理的效率,提出边坡稳定性敏感地层的概念。利用FLAC3D内置的强度折减法,对具有9个地层的某露天矿边坡进行了稳定性分析,确定了弱化后的内聚力和内摩擦角对边坡稳定系数、潜在滑动面位置以及滑动体节点平均位移3个因素的影响程度,并采用灰色综合关联度对边坡的整体稳定性进行了分析,最终得到该边坡的稳定性敏感地层。研究结果表明,边坡敏感地层的参数变化对上述3个因素影响显著,而其他地层的参数变化对边坡整体稳定性影响不大。     

基于F-R-M法的刚构-连续梁桥施工期结构强度风险分析

为了解决刚构-连续梁桥施工过程中的风险问题,提出了一种神经网络与有限元结合的定量风险分析方法（F-R-M法）。以八盘峡黄河特大桥为工程背景建立有限元模型,运用参数敏感性分析确定出最不利施工阶段的结构强度主要风险随机变量,然后以蒙特卡洛原理为基础,通过径向基（RBF）神经网络计算结构失效概率,最后对桥梁施工风险进行定量分析。结果表明:该桥在最大悬臂状态下,结构应力仿真次数超过 1 000 万次时,梁体在最大悬臂端应力失效概率仅约为 1.17×10-5,失效概率极低。基于参数敏感性的F-R-M法可以快速、较高精度地对高速铁路刚构-连续梁桥施工期结构强度风险进行定量分析。     

基于神经网络的矮塔斜拉桥近断层地震响应参数敏感性分析*

为研究近断层地震动对矮塔斜拉桥地震响应参数敏感性的影响,提出基于BP神经网络配合有限元分析的参数敏感性分析方法（FBSA法）,以某铁路矮塔斜拉桥为研究对象,进行参数化有限元建模,运用BP神经网络计算近断层地震动作用下矮塔斜拉桥响应以及自振频率对各参数的敏感性系数,分析近断层脉冲地震动对地震响应敏感性的影响规律。研究结果表明:FBSA法可快速、精确地完成敏感性分析,为抗震设计与优化提供更全面的参考;矮塔斜拉桥几何布置和截面尺寸对振型刚度影响较大;近断层脉冲地震动作用下,桥梁位移和内力响应明显增大,各设计参数对桥塔位移、桥墩位移和内力以及主梁横向位移和弯矩的参数敏感性具有显著影响,对主塔内力和主梁竖向位移参数敏感性的影响不明显。     

光纤Bragg光栅传感器实现斜拉桥索力实时监测的研究

民用工程结构的健康监测 ,日益引起人们的重视 ,光纤传感技术 ,尤其是光纤光栅传感技术 ,因其易构成高性能、低成本的传感器阵列 ,并在结构监测应用工程中 ,具有巨大的潜力。笔者介绍一种斜拉桥索力实时监测的新方法即光纤光栅法。将光纤光栅刚性粘贴于传感头外表面上 ,使传感头承受拉索的索力 ,通过对光纤光栅波长移动量 (Δλb)的解调 ,以测出索力的大小。通过实验结果与理论分析证明 ,该测试系统具有结构简单、测量范围大、稳定性和线性度好等特点 ,该监测系统既可用于斜拉桥施工阶段的索力测定 ,也可以用于在役斜拉桥结构的长期安全监测。     

极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应影响研究*

为研究温度对板式橡胶支座连续梁桥抗震性能的影响,以1座两联3×30 m的预应力混凝土连续箱梁为对象,考虑极端温度对桥墩本构关系和橡胶支座力学特性的影响,运用MIDAS/Civil有限元软件对桥梁地震响应进行研究。通过对地震作用时不同温度工况下桥墩墩底弯矩、墩顶位移和支座位移的地震响应分析,得到极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应的影响规律。研究结果表明:与常温工况相比,极端温度引起支座刚度、桥墩混凝土材料参数的改变,使地震作用下极端低温工况桥墩内力和位移响应最大增大35.65%和24.78%,极端高温状态支座位移最大增大15.31%;温度变化对橡胶支座力学参数的影响会导致桥墩和上部结构连接刚度发生改变,导致桥墩和支座地震响应变化显著,使桥墩内力和位移响应均与温度呈负相关,支座位移与温度呈正相关;根据现行规范计算的极端低温时桥墩墩底弯矩偏小,极端高温时桥墩弯矩偏大,设计中应予重视;极端低温导致支座和桥墩刚度增大,会使交接墩地震响应较其他桥墩更显著,在设计中应着重关注。     

南海某深水高温高压气井SS-15型井口头系统薄弱点安全评价*

为应对深水高温高压气井生产过程中井口系统复杂性、井口抬升等对整个井口系统完整性的破坏情况,研究环空压力、上顶力、温度、产量对井口头系统薄弱点的影响。基于数值模拟方法建立井口系统有限元力学模型,分析在不同环空压力与上顶力条件下,井口系统各部件的应力大小变化情况,为井口系统薄弱点位置的确定提供理论依据,进而提出深水高温高压井井口系统完整性的管控图版及方法。研究结果表明:环空密封本体与套管挂、锁环与限位槽的接触部位是薄弱点;同一环空压力下,上顶力越大,套管挂等效应力与锁环变形量越大;当上顶力超过700 t时,不论环空压力是否存在,均达到井口系统薄弱点屈服强度。因此,深水高温高压油气井应制定合理生产制度或管理措施,研究结果对保障井口系统完整性,降低深水高温高压井生产阶段风险具有一定参考意义。     

近断层地震作用下考虑温度和碰撞效应的曲线梁桥地震响应分析

为探究大温差地区曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震响应和碰撞效应，以西北大温差地区某曲线连续梁桥为工程实例，建立全桥非线性有限元模型并考虑变温作用对支座刚度的影响；分别以桥墩内力、支座位移和邻梁碰撞效应为指标研究曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震反应特性。结果表明:温度越低，地震波作用于结构的内力响应越大；曲线梁桥在地震动作用下邻梁间碰撞为面-面碰撞，且温度越高，碰撞效应越强；高阻尼橡胶支座在低温下体现出较强的耗能能力，在大温差地区的桥梁抗震设计中可作为参考；近断层脉冲地震动相较于远场地震动，结构地震响应更大，对结构的破环性更强，故在近断层地区的桥梁抗震设计中应予以重视。     

超深水水下分离器摆锤法下放风险分析

针对我国摆锤法下放安装风险分析研究空白的现状,基于工作安全分析与作业条件危险性评估法对水下分离器下放过程进行风险分析,考虑重力、海流力、浮力、阻力等多种复杂载荷,依据摆锤法下放步骤,分析水下分离器摆锤法下放过程受力情况,建立水下分离器下放过程受力关系。分析摆动过程中缆绳动张力随下放深度变化情况,为风险分析提出的有关水下分离器所受浮力、安装绳的动张力等参数的确定提供理论依据。最终建立水下分离器摆锤法下放风险评估体系,为我国摆锤安装法的工程应用提供技术支持与安全保障。     

滑索运动特性及关键部件受力分析

本文主要研究不同无荷拉力对滑索的运行速度以及承载索拉力变化的影响。首先建立承载索数学模型,获得承载索的静力线型;然后导入动力学分析软件ADAMS进行运动仿真分析,获得运行速度曲线,得到无荷拉力与进站速度之间的关系;最后提取滑具运行过程中对承载索施加的动载荷数据带入线型模型进行有限元分析,得到承载索的拉力变化规律,在此基础上对承载索进行了强度分析以及对滑具轮轴进行了疲劳分析,为滑索安全性设计提供可靠的理论支持。