基于车桥耦合振动的高速铁路系杆拱桥吊杆优化布置*

为研究吊杆布置形式对系杆拱桥动力特性的影响,以建成的某主跨度128 m系杆拱桥为工程背景,将车速、吊杆布置形式作为影响因素建立全桥有限元模型;车辆动力模型采用CRH2型动车组,并利用有限元软件ANSYS以及UM（Universal Mechanism）动力学分析软件联合进行仿真分析;研究桥梁结构的吊杆布置形式以及列车过桥运行速度对系杆拱桥结构自振及动力响应的影响。结果表明:斜吊杆拱、网状吊杆拱能明显提高面内振动的自振频率,对面外振动影响微弱;随着速度的增加,位移、加速度、冲击系数等大致呈增大的趋势,且速度等级越高其增大趋势越显著,桥梁的各项动力响应参数均在规范允许限值内;3种不同吊杆布置形式相比较,桥梁跨中横向位移基本不变,网状吊杆拱可以明显降低跨中竖向位移峰值。     

大跨径钢管混凝土拱桥结构稳定与动力性能研究

为研究大跨径钢管混凝土拱桥结构稳定与动力性能,以某竖直双吊杆简支拱为工程背景,从拱桥吊杆设计形式和不同动力模型角度出发,研究系杆拱桥影响线特征以及不同列车激励下对桥跨结构的冲击系数.利用有限元软件ANSYS与UM(Uni-versal Mechanism)动力学分析软件联合建模,进行仿真分析.结果表明:斜吊杆拱、网状吊...     

预应力混凝土连续小箱梁桥荷载试验研究

为评估鄂钢东西区连接公路桥在正常运营状态下的承载能力和安全性,选取该桥第一、三联的预应力混凝土连续小箱梁进行静、动荷载试验。在静荷载下测试最不利断面的应力和挠度,通过动荷载试验来测试该桥的自振频率、振幅和冲击系数,并与理论值进行对比。结果表明：主梁测试桥面的挠度校验系数和断面的应力校验系数的理论值大于实测值,其最大相对残余变形和残余应变率均不超过20%;第一、三联一阶竖向振动频率实测值分别为3.20、3.55 Hz,实测值均大于计算值,结构整体刚度满足要求;第一、三联实测桥梁冲击系数分别在0.12～0.16和0.15～0.18,桥梁在冲击荷载作用下能正常运营。在正常运营状态下,桥梁结构的整体刚度满足设计要求,且处于弹性工作状况,该桥的自振频率和冲击系数均在合理范围内,表明鄂钢东西区连接公路桥整体承载能力满足公路I级荷载要求。     

不同轨道梁模型对磁悬浮车/桥垂向耦合动力响应的影响探讨

磁悬浮铁路大量采用了封闭式高架桥。目前国内的磁悬浮车 /桥动力响应研究的模型中 ,轨道梁大多假设为梁单元。笔者将分别建立梁单元和板壳元的轨道梁模型 ,通过自编车 /桥垂向耦合程序 ,探讨这两种模型在不同车速和轨道状态下对磁悬浮车辆 /桥垂向耦合动力响应的影响。笔者得出在一定车速以下梁单元轨道梁模型梁跨中挠度将稍小于板壳元轨道梁模型的梁跨中挠度 ,而车体加速度相差不大 ,说明轨道梁假设为梁单元是简单合理的 ;不同轨道状态时 ,板壳元轨道梁模型和梁单元轨道梁模型的梁跨中挠度相差不很大 ,但车体垂向加速度相差较大 ,因此 ,在不同轨道状态下轨道梁模型的选取对磁悬浮车辆 /桥动力响应的影响较大。这些研究将对磁悬浮高架线路设计和磁悬浮列车安全运行具有一定的理论指导意义。     

地震作用下列车过桥安全性分析

通过建立的地震荷载作用下车桥系统动力响应分析模型,对不同的高速列车在典型地震荷载作用下通过秦沈客运专线上多跨双线简支箱梁桥的全过程进行了仿真分析,对影响地震发生时高速铁路常用跨度简支梁桥动力响应行为和车辆运行安全的主要因素进行了分析和研究,其结果表明增大桥梁结构的阻尼比可有效改善桥梁本身的抗震性能,但对提高列车在地震时过桥的安全性意义不大;地震作用使车体的横向振动加速度以及脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力等各项安全评价指标均随列车速度的提高而增大,因此,在评价地震作用下高速铁路简支梁桥上列车的走行安全性时,必须考虑列车运行速度的影响;给出了确保地震发生时高速列车在桥上安全运行的临界速度限值。     

预应力混凝土桥梁腐蚀后的受力性能分析

结合某铁路大桥预应力钢丝锈断后梁体的受力性能分析,对预应力混凝土桥梁腐蚀后的耐久性评估方法进行了探讨。首先,用静载试验加载方法对腐蚀梁体进行了实桥试验,分别对每孔2片T型梁的跨中挠度、支座压缩量、跨中及L/4截面混凝土应力、内梁预应力钢丝锈断截面处的混凝土应力进行了测试;然后,对受腐蚀预应力混凝土桥梁进行了有限元分析。介绍了正常梁体和腐蚀梁体的有限元模型、有限元网格剖分建立。在预应力梁体的耐久性分析中,应重点考虑预应力筋锈蚀的影响,并给出了预应力筋的简化分析模型。通过对梁体有限元计算结果和试验值的比较,验证了计算模型基本上能准确地反映梁体的受力情况,说明可以采用有限元方法对预应力混凝土桥梁腐蚀后的耐久性进行评估。     

尾矿砂绿色混凝土梁受剪性能试验研究

利用不同尾矿砂取代率的混凝土梁斜截面受剪性能进行试验研究,结果表明:尾矿砂绿色混凝土梁与普通混凝土梁的受力破坏形态相似,在相同荷载下,尾矿砂绿色混凝土梁的箍筋应变大于普通混凝土梁,跨中挠度随着剪跨比的增大而增大;从开裂荷载来看,40%替代率的尾矿砂绿色混凝土梁抗裂性能最好,极限承载能力最高。并根据试验结果建立了较为合理的尾矿砂绿色混凝土梁斜截面受剪承载力计算公式。     

预应力RC梁抗火性能试验研究与有限元分析

为了考察预应力钢绞线张拉控制应力和梁的持荷水平两个因素对无粘结预应力混凝土梁抗火性能的影响,基于 ISO834标准升温曲线,对4根无粘结预应力混凝土梁进行恒载升温试验,同时应用ANSYS有限元软件建立无粘结预应力混 凝土梁有限元模型,进行恒载升温过程的有限元数值模拟。结果表明:有限元计算结果与试验结果符合较好;预应力钢 绞线张拉控制应力越大,预应力损失速度越快,梁变形速率越快,耐火性能越差;梁上作用荷载水平越高,跨中挠度越 大,变形速率越快,耐火极限越小。     

滚石作用下埋地钢管道动力响应数值模拟分析

研究滚石-土-埋地钢管道组成的多元体系在冲击荷载作用下的动力响应.依据三维动态接触面算法构建滚石、土体和管道相互作用的力学模型及有限元分析模型,并采用LS-DYNA有限元软件从滚石初动能、冲击夹角、模拟临界状态等方面对滚石冲击荷载作用下埋地钢管道的动力响应进行数值模拟分析.研究得到了管道在滚石垂直或不同冲击角度撞击条件下的应力、位移变化规律,并在管道破坏临界状态下模拟出滚石初动能与滚石落地点距管道中心水平距离的关系.滚石撞击过程中,管道上各节点位移先增加后减小,出现反弹.本研究对埋地钢管道的风险评估、工程设计和防灾减灾具有重要参考价值.     

活性粉末混凝土(RPC)箱梁剪力滞效应有限元分析

笔者对为青藏线设计的 32m铁路预应力活性粉末混凝土单箱单室箱梁进行了有限元分析 ,对其剪力滞分布规律进行了研究 ,并且分析了不同工况对梁剪力滞效应的影响。分析结果表明预应力活性粉末混凝土箱梁具有一定的剪力滞效应 ,剪力滞系数在 1.0～ 1.1之间。笔者得到的结果可以为今后活性粉末混凝土梁的设计提供参考 ,这对于加速箱梁剪力滞理论的深入研究 ,为大跨、新型桥梁结构的性能评价提供正确的分析有一定的参考价值。     

下承式系杆拱桥动力特性及地震响应分析

为了研究下承式系杆拱桥的动力特性及地震响应,以某座下承式系杆拱桥为研究对象,采用Midas/Civil软件进行有限元建模,研究分析不同的风撑设置形式与拱肋内倾角对桥梁结构的动力特性及地震响应的影响。经过研究分析得出结论:风撑设置形式对高阶自振频率存在较大影响,拱肋内倾角有利于拱结构受力要求,也能减少拱结构的位移,选择合适的拱肋内倾角,有利于桥梁整体结构受力要求。     

挖掘荷载冲击下输气管道动力响应分析

为了对挖掘荷载冲击下输气管道的动力响应情况与影响因素进行分析,利用ANSYS AUTODYN有限元软件对挖掘荷载冲击管道的过程进行数值模拟,根据仿真结果分析不同挖掘环境下管道的受损程度。研究结果表明:当受到挖掘荷载的作用时,管道的应力分布成对称状,在荷载作用位置单元处,有效应力达到最大值,且挖掘荷载大小与斗齿数对管道受损程度的影响较为明显。     

钢管混凝土贯通横隔板梁柱节点的抗剪性能研究

主要对两种不同梁柱节点在往复加载作用下进行了动力性能研究。通过试验得到,钢管混凝土横隔板梁节点具有较高的抗剪承载力和良好的抗震能力。通过有限元模拟得到的滞回曲线与试验结果吻合较好,延性系数与试验结果基本一致,不同加固措施节点的极限承载力相似,但延性差异较大。     

浅海输气管道坠物碰撞动力响应分析

为深入研究浅海输气管道坠物碰撞损伤过程,从简化解析法和数值分析法2个角度对浅海输气管道坠物碰撞损伤过程进行动力响应分析。在简化解析法中,采用非完全弹性碰撞理论-动量守恒定律计算方法,计算坠物冲击荷载;依据布辛尼克斯法分析冲击荷载在土体中的传递,采用衰减系数分析冲击荷载在混凝土层中的传递,进而计算管道在坠物冲击荷载作用下的内力。在数值分析法中,用Workbench LS-DYNA有限元软件模拟浅海输气管道坠物碰撞的动力响应过程。结果表明:模拟得到的冲击荷载分布规律与布辛尼克斯法得到的相似,但衰减的速度更快;由于覆土层和混凝土防护层吸收了碰撞的大部分能量,冲击荷载对管道的影响范围有限。     

铁路连续梁桥铅芯橡胶支座的减隔震研究

考虑了铅芯橡胶支座的非线性特性和桥梁结构的相互影响 ,并在建立有限元铁路连续梁桥全桥动力分析模型的基础上 ,采用了时程分析的方法 ,对不同地震输入激励条件下的铁路连续隔震桥梁的动力响应及参数影响规律 ,进行了计算研究 ,取得了一些有实用价值的结果 ,为铁路连续梁桥的减隔震设计 ,提高桥梁结构的抗震安全性提供了科学依据和重要参考。     

温度作用下混凝土拼接桥梁拼接缝界面剪应力研究*

为探究拼宽混凝土桥梁在温度效应下连接缝位置产生的界面剪应力问题,考虑施工过程中现浇拼接缝混凝土各项参数的变化,以某高速公路拼接桥梁为研究对象,基于初等梁理论提出1种考虑纵向温度应力的拼宽桥梁界面剪应力力学模型。结果表明:拼接缝混凝土弹性模量的改变对拼接缝界面剪应力的数值和分布形态影响较小;新梁和旧梁的线膨胀系数差异越大拼接缝界面剪应力越大;研究得到不同拼宽宽度下拼宽桥界面局部剪切柔度修订值的变化规律,并拟合变化公式。     

钢管混凝土柱温度场简化计算方法

钢管混凝土柱是建筑承重结构的重要组成部分,其耐火极限研究尤为重要。温度场计算作为抗火研究的基础,在保证精确度的前提下要做到简单实用,为高效的抗火设计提供有利条件。通过有限元软件ABAQUS模拟构件温度场,分析80种不同工况下圆、方形构件温度场分布特点,并考虑钢管厚度、截面尺寸等因素,提出了钢管及混凝土温度简化计算公式。通过试验数据、模拟数据对公式进行调校验证,结果表明计算精度满足工程设计要求。     

集中侧向约束对H型简支钢梁稳定性的研究

通过能量法,运用编制的有限元程序对在跨中设置集中侧向约束,约束分别设置在工字梁上翼缘(受压翼缘)、剪心和上翼缘以下h/4处的H型简支钢梁进行计算分析,计算截面选用德国热轧中翼缘H型钢梁IPE300、IPE400和IPE500,在计算中分别对H型简支钢梁作用上均布荷载和等弯矩,将这两种荷载情况下的H型梁的弹性稳定系数φ_(b1)通过编制的有限元程序计算出来,根据各情况下计算结果对梁稳定情况的影响不同进行研究分析。根据分析得出集中侧向约束设置在截面的剪心上,在等端弯矩荷载作用时,与约束设置在上翼缘(受压翼缘)对梁整体稳定承载力的效果一样,而对于均布荷载情况下则通过取用不同的弯矩等效系数β_b加以考虑。     

碳纤维布加固高温作用后的连续梁试验研究和功能可靠度分析

比较分析了五根混凝土连续梁在碳纤维布加固后的极限荷载、变形、裂缝、延性系数等指标.在实际加固工程中无法对钢筋混凝土连续梁梁项进行加固,因此在试验中采用CFRP来加固梁的跨中,增强其正截面的抗弯承载力,并利用梁支座处出现塑性铰,引起弯矩重分布的特性,来达到加固的目的.为使试验更加接近加固工程实际情况,试验中加固是在持载情况下进行的.试验研究表明：使用碳纤维布提高高温作用后的混凝土连续梁的方法,能有效地抵抗二次火灾的影响;基于试验结果,推导出高温作用后碳纤维布加固的实用设计方法,与试验数据可以较好地吻合.在不能找出加固后梁所有失效模式的情况下,利用分阶段平截面弹塑性分析法求出加固后连续梁的极限挠度,求出了梁的功能（挠度）可靠度.     

变截面轻型门式刚架拼接处设计方法研究

采用ANSYS有限元分析软件,对一单层单跨变截面轻型门式刚架厂房进行有限元模拟与分析.对变截面轻型门式刚架试件进行单调和循环加载,得出试件荷载-位移曲线和滞回曲线.并对变截面柱和变截面梁翼缘进行路径分析,得出柱和梁Yon Mises应力较小与较大的位置.从结构的破坏结果得出结构易破坏与较安全的部位,以供类似工程在设计时作为参考.