类矩形盾构隧道管片施工期内力分布规律研究

对于使用阶段的隧道管片结构,其受力特性通常可以简化为平面应变问题进行分析;而在施工阶段,由于隧道纵向荷载的差异,边界约束条件的不均匀,施工荷载的交叉影响以及盾构施工的时间空间性,导致施工阶段管片受力成为一个三维问题.本文以宁波软土地层大断面类矩形盾构隧道为背景,依据现场试验来探索类矩形盾构隧道衬砌结构在施工期受力、变形的规律.研究表明:施工阶段中衬砌弯矩、轴力整体呈上小下大、左右对称分布;脱出盾尾阶段为施工过程中的最不利工况,管片和螺栓的应力水平迅速提高,之后随推进距离增大逐渐趋于稳定,管片中柱接近纯受压构件.研究认为同步注浆和纵向、环向螺栓对管片应力变化影响均较大,建议加强对同步注浆工艺的控制,加强螺栓初期预紧力和后期复拧的管理.     

35m/800t非对称整孔箱梁分幅架设试验研究

宁波某高速公路工程项目采用"单车跨双幅梁上运梁,架桥机左右分幅架设35 m/800 t非对称整孔箱梁"技术方案.鉴于该技术方案为国内外首次采用,特开展架设施工过程中承压箱梁受力状态的试验测试和数值模拟分析.研究结果表明:架设施工过程中,最不利工况为运梁车运梁到位工况;最不利位置出现在跨中截面短翼缘侧底腹板交界处;且承压箱梁底板短翼缘侧纵向拉应力变化普遍大于长翼缘侧,存在一定的偏载效应,在施工过程中需引起注意;承压箱梁横向最大拉应力变化出现在箱梁横移到位,架桥机中支腿支点附近,此时架桥机中支腿荷载达到最大值;整体而言,承压箱梁混凝土应力未超限,运、架施工工艺安全可靠,并且架设效率高,值得类似工程借鉴和推广.     

模数式桥梁伸缩缝动力强度计算与影响因素分析

为了分析桥梁伸缩缝在车辆冲击荷载作用下损坏的机理,对桥梁工程中常用的模数式伸缩缝建立了有限元模型,提出了其在车轮冲击荷载作用下的动力响应计算方法,以及非对称循环荷载作用下结构脉动强度的分析方法.对典型的RBM160型桥梁伸缩缝进行了动力强度计算与影响因素分析.结果表明:(1)伸缩缝中梁跨中、中梁支座焊缝位置是动应力最大的位置,计算结果与实际工程中常见的伸缩缝破坏位置一致;(2)水平与竖向轮载共同作用下结构的最大应力显著大于竖向轮载单独作用,说明水平轮载对伸缩缝损坏影响较大,但是国内外规范关于水平轮载的取值存在差别,由此获得的伸缩缝最大应力差别较大;(3)伸缩缝最大应力随着汽车车速的增大而增大,可以通过限制车速来控制模数式伸缩缝的最大应力,确保结构的安全性;(4)中梁与横梁之间的焊缝是伸缩缝结构的最薄弱部位,该部位的最大应力与焊缝饱满度有关,通过优化焊缝饱满度可以减小最大应力,提高结构安全性.     

临堤基础施工对长江堤防稳定性影响的数值模拟

以某长江公路大桥为背景,采用FLAC强度折减法数值模拟分析了建在防洪堤防上的主桥墩对该堤防稳定性影响。主要分析了施工前、桩基施工、基坑开挖、施加上部桥梁荷载这4种工况下堤防的应力状态、变形特征以及安全系数。研究结果表明:对以上4种工况下土石进行强度折减后,达到临界状态时主要变形和破坏发生在细砂层和粘土层,基岩层都未发生破坏。施工前、桩基施工、基坑开挖、施加上部桥梁荷载情况下堤防安全系数分别为1.77、1.75、1.73、1.64。这说明大桥刚刚建成时施加在堤防的上部桥梁荷载是对堤防安全最不利的。其他工况下堤防的安全系数略有降低,但影响不是很大。     

移动荷载作用下离散支承曲线轨道振动特性分析

针对地铁隧道中曲线轨道的振动问题, 将整体式轨道视为单层离散支承Euler梁, 利用振型叠加法和Runger-Kutta法得到了移动荷载作用下曲线梁径向、竖向和轴向挠度以及扭转位移的时程响应解答, 通过参数敏感性分析, 揭示了不同工况下曲线轨道的空间振动特性. 计算结果表明: 在目前列车速度下, 列车移动荷载近似于准静态荷载作用, 轨道梁的位移曲线呈对称分 布; 钢轨扣件间距对位移影响较小, 扣件支承刚度是影响钢轨位移的主要因素; 随着速度的增 加, 横向荷载作用方向发生改变, 径向位移和扭转变形先减小后增大, 存在一个理想车速; 曲线半径对径向位移和扭转变形影响较大, 对竖向位移影响不明显, 在曲线半径增加情况下, 可以适当增加超高角以减小径向位移和扭转变形.     

半整体桥梁近台端搭板的受力性能分析

传统的有缝桥梁,由于桥台伸缩缝的存在,使搭板不受主梁伸缩、挠曲变形的影响,然而半整体桥梁取消了桥台伸缩缝,其需考虑上述影响.为了分析半整体桥梁近台端搭板端部的内力影响程度,首先应用ABAQUS/MIDAS建模,得出端部水平力对搭板的内力影响最大;其次提出影响系数的概念,即搭板顺桥向任意截面的端部水平拉应力与竖向荷载作用产生的拉应力的比值;最后分析了搭板顺桥向控制截面的影响系数.结果表明:半整体桥梁近台端搭板端部的水平力在内力计算中不容忽视,搭板设计需综合考虑竖向荷载和端部水平力的叠加作用.     

大型钢结构人行景观天桥的有限元分析

采用有限元方法对大型钢结构人行景观天桥进行了静力学、温度应力、动力学模态和初步的抗震能力分析,并就桥自重作用下的最大竖向位移和实际观测结果进行了比较,两者是一致的.计算结果表明:人行景观天桥在常规、温度极值改变和多遇地震荷载作用等多种工况下,现有的设计方案具有足够的强度、刚度和抗震能力.     

拱轴线施工偏差对拱桥安全性能影响的有限元分析

考虑某铁路钢管混凝土拱桥拱肋架设施工中出现的拱轴线实测偏差,利用MIDAS/CIVIL有限元软件,建立桥梁空间有限元计算模型,依据设计规范限值要求,计算该桥结构的受力和变形,检算其成桥状态下的弹性稳定性,探讨拱轴线施工偏差对拱桥后续施工和运营安全的影响.计算结果表明:在目前的拱肋线形状态下,拱轴线偏差对该桥后续施工的变形、应力结果影响很小,对桥梁结构的安全基本没有影响,结构的受力性能和变形满足设计要求,可以不调整拱轴线,进行后续施工;运营阶段,钢管拱肋全截面受压,压应力最大值为-109 MPa,除拱脚局部外,钢管混凝土拱肋中的上弦和下弦混凝土全截面受压,结构的受力性能、变形和稳定性满足设计要求,该钢管混凝土拱桥结构安全.     

分级循环荷载下泥岩的非线性特征参数试验

通过变幅分级循环荷载试验,研究了泥岩的滞回曲线特性,荷载循环次数以及不同动应力幅值对泥岩阻尼比、动弹性模量变化规律的影响.试验结果表明,泥岩的滞回曲线特征与泥岩的黏弹性特性、塑性变形及压密的难易程度有关.加载阶段应变可能滞后或同步于应力,卸载阶段应变滞后于应力.在常幅循环加载阶段,泥岩的阻尼比与动弹性模量都会随着循环次数的增加而收敛于稳定值;在变幅分级循环加载阶段,阻尼比与动弹性模量都随动应力幅值增加呈增加的趋势.     

三岔双向挤扩灌注桩施工技术在某工程中的应用

通过工程实例分析了三岔双向挤扩灌注桩(简称DX桩)的施工工艺和技术要求;经静荷载试验验证了基桩的竖向抗压承载力、抗水平力及抗拔力都大大提高;结合提出的施工过程中相应的质量控制措施.DX桩能够使建筑结构更加稳定,沉降变形小,有节约材料,降低工程成本的良好效果.     

钢桥面板顶板与纵肋连接疲劳开裂局部加固分析

正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接细节处极易产生疲劳裂纹.本文通过精细化有限元模型,分析了栓接角钢加固法和粘贴纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)型材加固法对钢桥面板疲劳性能的影响.结果表明:采用角钢、FRP型材对顶板与纵肋连接细节的疲劳裂纹进行加固,焊缝裂纹附近热点应力峰值降幅可达56.2%和46.5%;焊缝裂纹尖端附近应力强度因子随着板件整体尺寸的增大而减小;改变板件厚度对应力强度因子结果值影响最大,最高可使其下降约80%,改变板件纵向长度和单肢长度对其有一定影响;随着裂纹的持续扩展,栓接角钢法的加固效果开始下降.建议在监测到构造细节处疲劳裂纹后应尽早加固.     

合模机机架顶部钢板厚度对其精度的影响分析

通过对合模机机架进行有限元分析,模拟了真实情况下机架的应力分布和位移变形情况,得到了位置变形最大和应力值最大的位置.并通过改变机架顶部方向钢板的厚度,使合模机机架的受力情况得到了较为明显的改善,各个方向的变形位移均有不同程度的减小,为改善合模机的精度提供了可供借鉴的理论基础.X     

流线型箱梁斜拉桥索梁锚固段应力分析

斜拉桥索梁锚固区是结构受力关键部位,构造与受力复杂.为掌握流线型箱梁斜拉桥索梁锚固段的应力特点,采用通用有限元软件ANSYS建立索梁锚固段实体计算模型,并通过光弹试验验证模型正确性.在此基础上,分析索梁锚固区的应力分布以及结构传力特点.研究结果表明,加载端设在计算长度外的2倍桥宽处,可消除边界效应影响;在不利荷载作用下,结构以受压为主,应力分布均匀,且应力数值小;横梁横向受弯,合理的预应力设计使得横梁全截面受压;细化构造设计可缓解过人孔洞转弯处及斜拉索锚固点应力集中.     

谐波减速器中波发生器不同安装深度下柔轮变形与应力研究

柔轮作为谐波减速器中的核心部件,其性能直接决定着整个减速器整机的传动性能.因此为了探究波发生器不同安装深度对其性能影响的基本规律,从而能够更好地控制性能,本文在建立谐波减速器三维模型基础上,采用有限元法分析了波发生器在不同安装深度下柔轮的变形规律与应力分布.分析结果表明:波发生器安装深度从0.35 mm增加到1.15 mm时,柔轮最大变形量相对增加了3.43%左右,最大应力相对增加了3.80%左右.波发生器安装深度的变化对柔轮在长轴和短轴处的变形影响较大,并且对柔轮长轴处、短轴处、齿圈前端和筒底过渡区的应力影响较大,而其他位置影响较小.该结果也为其他相关研究提供了有益参考.     

波形钢板-UHPC组合桥面板结构截面优化

对实腹式波形顶板-UHPC(超高性能混凝土)组合桥面板进行了改进, 采用空腹式结构建立波形钢板-UHPC组合桥面板有限元模型, 研究UHPC层厚度、波形钢板厚度、波形长度、下缘板宽度和波形高度等截面参数变化对组合桥面板受力特性的影响, 并确定其合理取值范围. 在此基础上, 通过理想点法对参数组合进行优化, 得到合理的参数匹配. 研究结果表明 相较于实腹式组合桥面板, 优化后的组合桥面板自重减小35%, 钢板弯折处应力减小16%; 相较于正交异性钢桥面板, 桥面板用钢量减小7%, 顶板与U肋连接位置应力减小47%.     

预应力CFRP板平板锚具承载力评估理论与试验研究

为揭示CFRP板平板锚具的锚固机理, 建立了该锚具的承载力理论模型, 并利用该模型预测CFRP板平板锚具的临界锚固长度. 通过试验获得了模型所需的锚固界面剪应力与压应力的关系式. 该模型研究了锚固区界面剪应力的纵向折减及横向压应力分布的不均匀性, 并通过试验测得了界面剪应力的纵向折减系数. 利用上述模型就平板锚具设计参数对锚固性能的影响进行了分析. 结果表明, 界面剪应力折减率随着锚固长度的增大而增大, 横向压应力分布的不均匀性随着锚固宽度的增大而增大, 增大界面压应力和夹板厚度能有效提高横向压应力分布的均匀度; 临界锚固长度随夹板厚度的增大而减小, 且当夹板达到合适厚度后继续增大, 对临界锚固长度的影响逐渐变小; 随着界面压应力的增大, 界面剪应力增大, 临界锚固长度减小; 对于工程常用CFRP板尺寸100mm×2.0mm, 当界面压应力取100MPa, 平板锚具夹板厚度取32mm时, 所需的临界锚固长度为296mm, 对应的锚具设计承载力为480kN, 理论上能使CFRP板抗拉强度获充分发挥.     

相变潜热对焊接数值模拟的影响

基于热弹塑性理论,通过是否考虑相变潜热进行数值计算并通过实验验证,探究焊接相变潜热对焊接数值模拟的影响.结果表明:考虑相变潜热计算所得熔深4.2 mm,熔宽8.2 mm,实验所得熔深4.9 mm,熔宽8.2 mm,所得熔池尺寸与实际焊缝形貌尺寸基本吻合;不考虑相变潜热时,计算出的熔池温度为2 367℃,比实际温度高150℃,热影响区温度为1 189℃,比实际温度高100℃,但二者在冷却阶段差别不大;相变潜热对横向残余应力和厚度方向残余应力峰值有略微影响,差值分别为7 MPa和10 MPa,对纵向残余应力和等效残余应力峰值影响不大.相变潜热对焊接温度场计算影响较明显,对焊接应力场计算影响较小.     

轴承游隙与残余应力对轴承疲劳寿命的影响

滚动轴承的径向游隙与残余应力对轴承寿命有着很大的影响,为深入理解游隙与残余应力的影响规律,研究6308深沟球轴承在不同游隙和残余应力下的疲劳寿命.通过使用三维建模软件SolidWorks建立深沟球轴承的三维模型,采用ABAQUS有限元分析软件仿真得到深沟球轴承的接触应力分布.基于接触区的最大应力,对深沟球轴承的接触疲劳寿命进行预测.结果表明:当残余应力一定时,轴承游隙从4μm增加到16μm,轴承内外圈滚道与滚动体的接触面积降低,使轴承寿命平均缩短了24.80%;当轴承游隙一定时,残余压应力从0增加到500 MPa,可部分抵消径向载荷所产生的不利影响,平均应力减小,轴承寿命平均增加了35.30%.该模拟结果为轴承寿命的研究提供了一定的理论支撑和依据.     

爆炸荷载作用下软土隧道动力响应数值模拟

以拟建宁波轨道交通建设工程盾构隧道为背景,在设定爆炸当量的基础上,通过数值模拟获得爆炸应力波在软土中的传播规律、隧道周围不同点压力、隧道衬砌结构速度和加速度时程曲线.进而通过分析得到爆炸时盾构隧道衬砌结构底板、顶板和左右侧帮各部位的位移、加速度和最大主应力分布状况,结构各部位所受爆炸冲击波荷载的特点及受载薄弱部位,可为隧道结构设计提供参考.     

鄞县二桥稳定性分析

对国内少见的飞燕式、三片拱钢管混凝土系杆拱桥--鄞县二桥进行基于空间建模的稳定性分析.分别进行了线弹性、弹性大变形及弹塑性大变形的稳定计算,考虑荷载布置、拱肋初始几何缺陷、预应力等因素的影响,总结了些有益的结论,对该类桥梁的建设有一定参考价值.