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.     

钢-LVL组合工字形梁受剪性能研究

将单板层积材(LVL)和冷弯薄壁型钢通过结构胶复合形成工字形截面的组合梁,以组合梁的剪跨比、腹板和翼缘LVL厚度为参数,对9根钢-LVL组合工字形梁进行受剪性能试验,观察其在不同荷载作用下的破坏现象、破坏形态、应力变化及挠度的发展,对受剪承载力的影响因素进行分析,并提出组合梁的跨中挠度及受剪承载力的计算方法.试验结果表明,钢-LVL组合工字形梁的整体工作性能较好,组合效应显著,其受剪承载力与剪跨比、腹板厚度及翼缘厚度有关.当剪跨比小于2.5时,试件表现为明显的剪压破坏,腹板厚度、翼缘厚度的增加以及剪跨比的减小,可以有效地提高其极限受剪承载力.提出了组合梁的跨中挠度和受剪承载力计算模型,与试验结果吻合良好,实测挠度与计算挠度误差在8%以内,受剪承载力试验值与计算值平均误差不超过10%.     

覆土厚度对框架式地道桥受力性能影响

为研究覆土厚度对框架式地道桥受力性能的影响,本文采用理论分析和有限元模拟的方法对某框架桥在施工阶段和成桥阶段多种荷载工况下的变形和应力进行了分析比较.结果表明:(1)随着顶板覆土厚度增加,框架桥最大竖向变形和最大应力均有变小的趋势,但最大横向变形和最大轴向变形基本没有变化;(2)降温是框架桥最大竖向变形的最不利工况,升温是框架桥最大应力、最大横向和轴向变形的最不利工况;(3)施工阶段,中间腹板最大应力随顶板覆土厚度的增加而增大,但增长的幅度很小.降温工况是此时的最不利工况;(4)温度作用是影响框架桥变形和应力的最主要因素,顶板覆土厚度的影响相对较小,在满足列车荷载有效分布厚度的前提下,不必着重考虑.     

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     

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.     

大跨度钢箱梁结构桥面铺装早期破坏的分析

通过对一国内某悬索桥的桥面铺装早期开裂的分析，结合现场裂缝检测、钻芯取样试验得出：①利用有限元方法进行悬索桥桥面铺装应力分析，必须考虑荷载作用下U形肋加强处的负弯矩效应，通过实体单元与板单元相结合的方法模拟箱梁与桥面铺装；②钢桥面板U形肋结构参数的最优化设计是防止桥面铺装早期开裂的有效方法．     

锥杆中应力波传播的放大特性

从变截面杆中一维应力平面波的无量纲控制方程组出发,采用特征线数值解法分析了应力波在锥形杆段中的传播特性,讨论了无量纲参数和对透射波放大系数和波形的影响,为应力波放大器的合理设计提供了理论依据。在Hopkinson压杆装置上对锥杆中的应力波传播进行了实验研究。理论分析计算和实验研究结果一致地表明原先由Leftheris提出的计算公式和有关结论是错误的。     

陶粒-普通混凝土双层组合路面层间应力及弯沉分析

为研究陶粒-普通混凝土双层组合路面的层间应力及弯沉, 首先进行Z型组合试件的粘结性能试验, 并利用ANSYS软件建立陶粒-普通混凝土双层组合路面模型, 分析车辆在匀速和制动工况下组合路面的层间应力及弯沉分布; 还进一步研究了增设Z型钢筋网对组合路面层间粘结性能的加强作用. 结果表明: 陶粒-普通混凝土双层组合路面具有较理想的层间粘结性能和较小的变形; 增设Z型钢筋网可进一步减小层间应力和变形, 加强整体粘结性能.     

基于有限元模拟的钢-竹组合梁柱节点胶层力学性能研究

利用ABAQUS有限元软件建立了钢-竹组合梁柱节点的三维模型,并采用双线性内聚力模型建立了胶层单元,与试验进行了对比,分析了组合节点胶层界面的应力变化和刚度退化.结果表明:建立的有限元模型能很好地模拟钢-竹组合梁柱节点的加载过程,验证了双线性内聚力模型模拟胶层的有效性,加载过程中胶层应力呈现出两端大、中间小的特点,胶层...     

圆锥-长筒组合壳体连接处应力公式的修正和验算

利用研究组合壳体常用的应力法对已有的计算圆锥-长筒组合壳体连接处径向应力和周向应力通用公式进行验算, 发现其周向应力公式不符合应力法原理. 由此, 提出修正函数对其进行修正. 然后, 利用有限元软件ANSYS对推导和修正公式的精确度进行检验, 结果表明: 公式计算值和ANSYS模拟值的偏差率基本在5%左右, 证明该公式精度足以满足实际工程的要求, 可为实际工程所使用.     

基于霍普金森拉杆试验的焊点焊核区动态本构关系确立

以DC53DZ为基板, 进行焊点结构的焊核区力学特性研究. 通过设计试验试件并利用MTS静态拉伸机及霍普金森拉杆(Split Hopkinson Tension Bar, SHTB)对其进行准静态拉伸及应变率600~1600S-1之间的动态拉伸试验, 得到焊核区的力学特性, 并确立了其基于Cowper- Symonds本构方程参数. 利用数值仿真对焊核动态拉伸试验进行模拟, 验证了设计试件的长宽比能使试件满足试验要求的轴向应力应变均匀状态. 最后由模型中得到的焊核区应力－应变曲线与试验数据拟合, 再现了焊核区材料特性试验曲线. 验证了DC53DZ钢板的焊点焊核的本构方程参数的合理性.     

Z型Q345冷弯钢构件率相关本构模型下的动态冲击失稳研究

以Z型Q345薄壁冷弯钢构件为研究对象, 首先测试了试验钢在10-4~102s-1应变率内的材料力学属性, 并拟合得到了由Johnson-Cook本构模型表述的材料本构参数, 同时对拉伸断裂的试件断口做了微观形貌分析. 接着, 在落锤装置上对Z型冷弯钢构件做不同速度的轴向冲击试验, 研究构件受到冲击的动态失稳变形情况. 然后, 通过ABAQUS软件建立了可以反映锤头冲击构件过程的仿真模型, 考虑应变率效应和初始缺陷等因素, 分析了构件主要部位端部质点的位移和速度变化情况以及应力波传播效应的影响. 结果表明 薄壁冷弯钢构件受到外部冲击作用会产生动态屈曲, 随着冲击载荷增大, 发展为明显的塑性变形. 应力波的传播效应对动态屈曲模态的阶跃起着关键的作用.     

大桥独立墩柱防船撞方法计算分析

提出了一种采用独立墩柱作为大桥防船撞设施的设计方法.基于弹性地基梁法及"m法"假定,以平潭海峡大桥47号桥墩设防为例,在给定船舶撞击力的两种工况下,采用Midas Civil2006软件对独立防撞墩结构的抗撞能力进行了有限元模拟分析.计算分析结果表明:在给定工况下,钢管桩的最大压应力和最大拉应力均小于结构材料的屈服极限,独立防撞墩的强度均满足抗撞要求,即独立防撞墩可以选作为大型桥梁主桥桥墩和引桥桥墩防船撞设施.     

双层球微粒复合吸波材料的反射和透射性能

基于平面电磁场理论,运用经典的Maxwell-Garnett和Bruggeman公式,分别对双层球微粒和双层球复合涂层的有效电磁参数进行了估算,继而分析了双层球复合涂层反射和透射性能与电磁波的反射和透射及入射角、厚度、频率变化的关系.研究中发现,复合涂层中含双层球微粒越多的复合材料对电磁波的反射越多,透射越少,同时对含不同微粒浓度的复合材料的最佳厚度和最佳频段进行了估计,研究结果对双层球复合材料的实际应用具有指导意义.     

奉化江大桥结构稳定性有限元分析

鉴于奉化江大桥复杂的空间结构形式,应用通用有限元程序Marc和杆系单元建立有限元模型,分析其在各种荷载条件下的强度、刚度和稳定性,确定各结构单元的材料性质、截面几何性质、边界条件等因素,然后计算其在各荷载工况下的位移和失稳形态．结果表明：该桥的刚度和稳定性满足安全要求     

梁桥在地震力冲击作用下简化的安全评估方法(英文)

提出了梁桥受桥板地震力冲击作用下一种评估抗震安全系数的简化能量法。将桥（包括内桥墩）与桥台（包括其基础）分别作为一个单自由度质量系统，基于冲击时两个质量系统的能量交换，可以得到岸墩桥台的基底剪力，然后与桥台的抗力（作用于桥台的侧向土压力基底摩擦力之和）相对比，可以得到桥台受桥板地震力冲击下的抗剪安全系数。该方法简单方便，并与有限元非线性动力分析结果相吻合。     

Q690D和Q460D钢板对接焊缝的疲劳寿命计算

采用新近提出的统一计及疲劳裂纹形成寿命和稳定扩展寿命的结构钢疲劳寿命计算模型,对Q690D和Q460D钢板对接焊缝疲劳试验进行疲劳寿命计算.假设高强钢板对接焊缝的疲劳裂纹起裂于对接焊缝边缘,沿板宽扩展且穿透板厚,可将高强钢板对接焊缝疲劳断裂面积A分为疲劳裂纹稳定扩展面积Af和失稳扩展面积An(即名义最大应力作用下的净截...     

钢筋砼简支梁桥面连续伸缩缝早期损坏及预防

钢筋混凝土桥面连续伸缩缝出现早期损坏，是设计、施工等诸多因素综合的结果，本文就连续伸缩缝早期损坏原因进行分析，提出预防措施．