输电铁塔四地脚螺栓塔脚板抗拉承载力试验与计算方法研究

针对架空输电线路铁塔中常用的四地脚螺栓塔脚板进行了抗拉承载力试验和理论计算方法研究。首先,选取8个试件进行塔脚板抗拉承载力试验研究,分析塔脚底板板厚及有无加劲板对塔脚板抗拉承载力的影响;其次,通过有限元模拟塔脚板的应力分布情况,并结合“塑性分析,弹性设计”的思想,提出了一种基于屈服线理论的四地脚螺栓塔脚板抗拉承载力计算公式;最后,与试验结果、有限元仿真结果、已有技术规定中的计算结果进行了对比。结果表明:建议公式与试验结果和仿真结果较为吻合,相关技术规定中的计算结果偏于保守,验证了本文建议公式的精确性;底板厚度和加劲板的作用对塔脚板承载力影响较大。研究结果可为输电铁塔四地脚螺栓塔脚板结构设计提供参考。     

变温条件下考虑车辆-路面相互作用的车辙分析

研究沥青路面结构的车辙问题,首先基于车辆与路面的相互耦合作用,建立路面不平整度引起的车辆荷载简化模型;然后根据沥青混合料蠕变试验数据,拟合出基于修正Burgers模型的沥青路面车辙的计算参数;最后结合气温观测数据,借助ABAQUS有限元软件,引入路面温度场,建立了考虑连续变温的日车辙预估计算模型.模拟了考虑车辆 路面相互作用的沥青路面在连续变温条件下的车辙变化规律,并分析研究了温度、车辆荷载以及车速对车辙的影响.结果表明,考虑车辆 路面相互作用得到的日累积车辙深度增大了6.5%,说明这一因素对沥青路面车辙的预测是不可忽略的;轴载及路面不平整度均与车辙量线性相关;而相同轴载作用下,温度越高,车辙增长越快,得到的车辙量越大;随着车速增大,车辙深度呈减小趋势,并且在车辆与路面发生共振的车速下,该文模型得到的结果增大了32%.     

基于模糊数学理论的沥青路面结构可靠度分析

在分析沥青路面结构可靠度时,为了更符合路面实际工况,将模糊数学理论纳入可靠度分析中.首先给出沥青路面结构的失效隶属函数;然后将路表弯沉值作为控制指标;从而推导出沥青路面结构模糊可靠度计算模式;并结合西咸新区二级沥青路段进行了相关的验证.结果表明:在一模糊事件中,模糊可靠度与传统可靠度相比总是低于传统可靠度.基于此,在对路面结构进行可靠性设计时采用模糊可靠度能更加巩固路面的使用性能,延长了路面的使用年限.在使用过程当中,外界因素对路面的损害程度相较于采用传统可靠度设计的路面结构小,从而使得路面的维修次数减少,节省了后期路面维护的人力和财力.所选取的隶属函数中k的取值和模糊临界区间均对模糊可靠度的大小起直接影响作用,通过对不同路面组合,不同k值的计算发现,当k值取作800σ_Z~(-2)~1 800σ_Z~(-2)较为合理.在具体的工程实践中,应该根据实际情况来确定临界区间的范围,以保证结构的安全性.     

层状横观各向同性地基上异性矩形薄板的弯曲解析解

选用更具广泛性的层状横观各向同性弹性地基模型,来分析四边自由各向异性矩形地基板的弯曲解析解。先基于直角坐标下横观各向同性体的静力胡海昌通解,借助双重傅里叶变换及矩阵传递法,获得层状横观各向同性地基的静力位移场和应力场;然后将异性薄板的弯曲控制方程,与基于层状横观各向同性弹性地基的位移解建立的板与地基变形协调方程相结合,先按对称性分解,再用三角级数法,得出层状横观各向同性弹性地基上四边自由各向异性矩形薄板的弯曲解析解,包括地基反力、板的挠度及板的内力的解析表达式。克服了数值法的弊端,取消了对地基反力的假设,且避免了矩阵指数函数的计算;同时考虑了地基的层状性及板和地基的各向异性,从而得到板的内力及地基反力更切实际的分布规律。算例结果与文献的有限元结果吻合良好,证明本文方法是切实可行的。     

点支承四边自由各向异性平行四边形板自由振动、屈曲和弯曲分析

一个精确的重富立叶级数解析解用于分析四边形自由的点支横观各向异性平行四边形板的自由振动、屈曲和弯曲。解析解用叠加法得到,此解收敛迅速。与现有结果的比较证实了由本法得到的解析解的精确性。文后用图表给出高精度的自由振动、屈曲和弯曲计算结果。     

有面内张力和剪力的四边支承各向异性平行四边形板振动、屈曲和弯曲的精确解

给出了弹性地基上四边支承的各向异性平行四边形板在面内张力和剪力作用下自由振动、屈曲和弯曲问题的精确的解析解。此解是利用叠加法得到的重富立叶级数解。与现有结果的比较验证了解的精确性。并给出了一些固定边和简支边组合的多种倾斜角的平行四边形板的自由振动、屈曲和弯曲的数值结果。     

自由正交异性矩形厚板的动态稳定

对在一条边上作用着均匀分布的非保守跟随力的四边自由正交异性矩形厚板的动态稳定进行了分析，通过把位移和剪力展成重傅立叶级数解，把微分方程简化成了代数方程。计算表明厚度的微小变化会引起颤振载荷明显的减小。这个明显减小是因为存在剪切变形。     

层状横观各向同性地基上异性矩形薄板的弯曲解析解

选用更具广泛性的层状横观各向同性弹性地基模型,来分析四边自由各向异性矩形地基板的弯曲解析解。先基于直角坐标下横观各向同性体的静力胡海昌通解,借助双重傅里叶变换及矩阵传递法,获得层状横观各向同性地基的静力位移场和应力场;然后将异性薄板的弯曲控制方程,与基于层状横观各向同性弹性地基的位移解建立的板与地基变形协调方程相结合,先按对称性分解,再用三角级数法,得出层状横观各向同性弹性地基上四边自由各向异性矩形薄板的弯曲解析解,包括地基反力、板的挠度及板的内力的解析表达式。克服了数值法的弊端,取消了对地基反力的假设,且避免了矩阵指数函数的计算;同时考虑了地基的层状性及板和地基的各向异性,从而得到板的内力及地基反力更切实际的分布规律。算例结果与文献的有限元结果吻合良好,证明本文方法是切实可行的。     

横观各向同性饱和介质非轴对称动力响应分离变量解Separation of variables solution of non-axisymmetrical dynamic response of transversely isotropic saturated porous media

首先将横观各向同性饱和弹性多孔介质非轴对称问题的Bio t波动方程,变换为适宜于进行分离变量法求解的形式;然后在非轴对称简谐激励下,用分离变量法得到Bio t方程的一般解,即用分离变量法求得了多孔介质位移和应力分量的解析表达式;并给出了半空间横观各向同性饱和弹性多孔介质在表面竖向简谐荷载作用下表面竖向位移的数值分析结果,得出载荷对30倍受载半径以外的区域几乎无影响的结论。同时表明了本文的分析方法是切实可行的。     

考虑温度作用下的半刚性沥青路面的疲劳断裂分析

在断裂力学理论的基础上,采用耦合热应力分析的方法借助三维有限元模型,研究分析了大温差作用下基层带裂缝半刚性沥青路面结构的应力强度因子,并与行车荷载作用下的实验结果进行比较分析。研究表明,随着裂缝长度的增加和实验温度的降低,张开型应力强度因子和剪切型应力强度因子不断增加;与行车荷载相比,低温大温差对路面破坏影响更为严重。研究测算结果显示,本研究对沥青路面疲劳寿命的估算预测方法与实际更为接近。