温度作用下斜拉桥挠度的时间多尺度分析

为研究斜拉桥挠度的温度效应,获得信号中的响应分量,以南京长江第三大桥为研究对象,分析长期挠度监测信号的时间多尺度特性.采用小波多尺度分析方法,将挠度信号在两个时间尺度（日周期和年周期）上进行重构,实现温度效应的分离.以长期监测数据为基础,研究日温度效应在太阳辐射作用下的特点.结果表明:日温度效应在年周期内存在季节差异性,在日周期内相对太阳辐射具有滞后性. 排除滞后影响,日温度效应与太阳辐射强度呈强正相关关系.考虑季节、大气温度以及太阳辐射的影响,提出了预测误差低于2 cm的日温度效应多折线模型,可实现日周期中任意时刻日温度效应的预测.     

曲线连续箱梁桥活载作用下结构空间效应分析

针对大曲率扁平连续箱梁桥在活载作用下的结构空间效应问题,使用板壳有限元模型建立影响面,计入了截面畸变的影响,避免了杆系模型平截面假定带来的误差.影响面加载时,首先利用影响面的横断面确定车辆荷载的横向最不利位置,再进行纵向动态加载,得出最大的活载效应.通过与杆系模型结果进行比较认为:对于小曲率箱形连续梁桥,可以展开成直梁用影响线加载计算活载效应;对于大曲率窄桥,使用基于杆系理论的鱼骨梁模型建立影响面已足够精确;对于大曲率宽桥,箱梁畸变的影响比较显著,必须使用基于板壳模型建立的影响面进行加载,才能满足设计对精度的要求.     

大跨径悬索桥空气动力稳定性的影响因素研究

随着悬索桥跨径的增大，缆索直径以及作用在其上的风荷载、静风效应以及风速空间分布的非均匀性都将随之增强，对大跨径悬索桥的空气动力稳定性将可能带来不容忽视的影响．以润扬长江大桥为例，通过分析揭示了静风效应、风速空间分布的非均匀性以及缆索风荷载等因素对大跨径悬索桥空气动力稳定性的影响．结果表明：静风效应对大跨径悬索桥空气动力稳定性的影响比较重要，但是风速空间非均匀分布和缆索风荷载等因素对大跨径悬索桥的空气动力稳定性基本没有影响．     

MEMS扭转微镜静态特性的温度效应分析

文章从静电力驱动的扭转微镜的静态特性静力学模型出发,分析了扭转微镜静态特性的温度效应.对两组不同尺寸、四种常用材料微镜的吸合电压、释放电压以及偏转角与驱动电压关系,随温度的变化规律进行了数值仿真分析;并采用典型电压值的增量百分比随温度变化的斜率,来量化描述并对多晶硅、polyimide、PDMS和SU-8四种材料的扭转微镜的静态特性受温度的影响.其中SU-8材料的微镜受温度的影响最大.而不同尺寸同种材料的微镜,其静态特性受温度效应影响的程度相同.为扭转微镜使用过程中如何降低温度效应的影响提供了依据.     

三塔结合梁斜拉桥几何非线性精细化仿真分析

随着斜拉桥跨径的不断增大,结构几何非线性的影响越来越明显.本文介绍了大跨径斜拉桥几何非线性的三个主要因素及其分析方法,通过有限元软件ANSYS,采用空间板壳和实体单元与梁单元相结合,完全按照实际的结构形式建立武汉二七长江大桥精细化空间有限元模型,分析其在恒载作用下的几何非线性效应.结果表明,非线性对主梁竖向位移影响最大,主跨跨中处达到25.6%,故进一步研究该桥在运营阶段主跨跨中位移在活载最不利工况下的非线性影响.本文的建模方法和分析结果对该类大跨径结合梁斜拉桥的设计和施工具有实际参考价值.     

航油储罐着火热辐射特性影响研究

航空煤油采用3号喷气燃料（JET A⁃1），其是泄漏火灾中常见的危险源。基于理论分析、PHAST软件模拟，研究了航煤罐区中一个储罐泄漏引发池火灾后对周边储罐的影响，介绍了储罐之间安全距离的确定方法。研究结果表明，热辐射强度随着风速的增大而增大，最大风速时的热辐射值相对于平均风速时的辐射值增加了65.7%；随着距离的增加，辐射值变小，且随着罐体高度的增加，热辐射值变大，而大气湿度对热辐射影响较小；确定了本工程油罐安全间距为17 m；采用MATLAB软件进行理论计算并与数值模拟计算结果进行对比，最大误差为18.7%，具有较强的可靠性。研究结果对于油罐区设计、指导紧急救灾具有重要理论价值和实践意义。     

钢管膨胀混凝土墩柱日照温度场分析

根据热传导理论与有限元分析方法,研究在日照作用下,太阳辐射、对流、热辐射3种热传导方式作用下的超高墩墩柱截面温度场计算方法.同时就气象参数、核心混凝土热工参数对截面温度分布的影响进行了参数敏感性分析.结果表明,在晴朗无云天气气候条件下,墩柱截面存在较大的非线性温差,最大正温差可达17℃以上,且墩柱表面太阳辐射吸收率对截面温差影响最大.     

沿板平面材料梯度变化的二维梯度薄板挠度分析

采用有限单元法,分析了由Ti-6Al-4V、Al 1100和ZrO_2组成的二维功能梯度材料(2D-FGM)薄板的小挠度问题,计算了在不同温度环境下,四边简支受均布荷载的2D-FGM薄板挠度值和四边固支受均布荷载的2D-FGM薄板挠度值,并对本方法进行了正确性检验,给出了2D-FGM薄板挠度分布图。进一步讨论了温度和孔隙率对2D-FGM薄板挠度的影响。结果表明,温度和孔隙率对受载2D-FGM薄板挠度变形影响较为明显,在环境温度不变的情况下,四边固支和四边简支的2D-FGM薄板挠度都随孔隙率的增大而逐渐变大,在孔隙率不变情况下,四边固支和四边简支的2D-FGM薄板挠度都随环境温度的不断升高而逐渐变大。     

基于正交试验设计的正交异性钢桥面系多因素优化研究

以某大跨悬索桥钢箱梁为研究对象,建立精细化的局部正交异性钢桥面系有限元模型.采用正交试验设计方法,研究了最不利轮载作用下正交异性板结构参数及铺装层材料与结构参数对铺装层力学特性的影响.以钢桥面铺装体系质量最轻和铺装层横向拉应力最小为目标函数,拟合得到各变量间响应面模型,最后对正交异性钢桥面系进行优化设计.结果表明:轮载对称施加在U肋正上方时,铺装层内横向拉应力及弯沉值最大;最不利轮载作用下,铺装层弹性模量变化对铺装层横向拉应力、铺装层与钢桥面板间层间剪应力、铺装层弯沉值影响最为显著,增大铺装层厚度及弹性模量可改善钢桥面系受力状况,钢桥面板厚度变化对钢桥面系力学特性影响较小;基于响应面对正交异性钢桥面系进行多目标优化设计,减小了铺装层横向拉应力的同时,降低了结构自重,具有很好的应用价值.     

斜风下大跨度悬索桥三维非线性静风稳定性研究

基于斜风作用下结构静风荷载计算模型,考虑结构和静风荷载双重非线性因素,建立了斜风下大跨度桥梁三维非线性静风稳定性分析方法,并编制了相应的计算程序。以润扬长江大桥南汊 悬索桥为研究对象,采用该程序进行不同风偏角和风攻角组合的非线性静风稳定性分析,探明了斜风效应对大跨度悬索桥静风稳定性的影响。结果表明：斜风下悬索桥的静风失稳形态仍然表现为主梁侧弯、竖弯和扭转耦合的空间失稳形态,斜风作用不改变悬索桥的静风失稳形态;斜风作用对悬索桥的静风稳定性存在正负效应,最低静风失稳临界风速出现在斜风情况下;静风失稳临界风速随初始风攻角的增加呈现偏态的倒 Ｕ 形变化规律,随着风偏角的增加,斜风作用对静风失稳临界风速的影响逐渐明显,影响幅度为－８％～６％,因此大跨度悬索桥静风分析需要充分考虑斜风的影响。     

三角形横向荷载作用下的简支梁弯曲分析

某些梁或立柱杆件同时受纵、横两个方向的载荷作用,因横向荷载引起的弯曲挠度使截面形心偏离原位置的距离较大,这时轴力引起的弯矩对构件的强度和稳定性计算来说就不容忽略.目前对横向荷载为均布荷载作用时最大挠度和弯矩的数值和位置已有讨论,对三角形横向荷载作用时横梁或立柱的最大挠度和最大弯矩位置和数值的确定还需深入研究.首先以简支梁为例,推导出横向荷载为三角形横向荷载时梁的最大挠度和弯矩数值和位置的计算公式,然后以水闸结构中的胸墙为例,阐述导出公式的具体运用方法,在水利工程实践中具有重要的意义.     

地貌因素对垭口内风速影响的数值模拟

为了研究地貌因素对垭口内平均风速的影响,在轴对称山丘模型的基础上引入山脉长度这一重要因素.通过风洞试验手段验证数值模拟结果的有效性,选取最不利风向即正对垭口方向进行风场数值模拟.并研究了山顶距离和山脉坡度对加速效应的影响.结果表明,山脉长度对垭口内风加速比和加速区域大小均有显著的影响.当山脉长度介于1~3倍山高时,垭口内风加速效应明显且加速区域也较长;当山脉长度超过6倍山高时垭口内加速比和加速区域大小基本趋于定值;山顶间距越小风加速效应越大,但当间距小于2/3的山脉底部直径时,加速幅度降低;距山体表面50m空间内山脉坡度越大,垭口内风加速效应越明显;综合研究结果,给出最不利的垭口地貌因素组合.     

旧空心板简支梁桥的连续化改造加固研究

为提高既有旧空心板简支梁桥的承载能力和安全储备,将先简支后连续施工方法中的体系转换思想运用到旧空心板简支梁桥的加固改造上,提出了一种旧桥改造提载加固方案———简支连续化改造,并对此加固技术的实施方法进行了介绍;对简支连续化改造后的荷载效应以及连续化后新、旧混凝土收缩徐变效应进行了分析计算。结果表明：最不利工况下跨中最大弯矩下降了13．8％,边跨外侧支点最大剪力降低7．6％,中跨挠度最大减小42％;后浇墩顶连续段混凝土由新、旧混凝土龄期差引起的收缩徐变弯矩为正弯矩,对跨中截面受力不利,次边跨跨中弯矩最大增幅为3．9％;墩顶负弯矩有所下降,边跨墩顶负弯矩最大降幅为4．3％,影响均不显著。     

山区大跨度钢桁梁斜拉桥极限承载力分析

山区大跨度斜拉桥结构组成复杂，在活载作用下整体结构的静力行为呈现明显的非线性，结构稳定问题突出，为此，以主跨为930 m在建的云南山区大跨度钢桁梁斜拉桥为背景，基于极值点失稳理论，考虑结构几何与材料双重非线性，进行稳定极限承载力分析，研究大桥在活载作用下的非线性行为和失效机制。鉴于山区风存在明显的“峡谷效应”,桥梁在施工中易受风荷载的影响，进行了最大悬臂施工状态的静风荷载的极限承载力分析。结果表明：几何非线性效应对结构性能的影响较材料非线性要小，大跨度斜拉桥整体的极限承载力由斜拉索的材料破坏控制；随着活荷载的增加，主梁弹塑性区逐渐发展，先后出现了受拉、受压塑性区，形成了4条屈服路径；在结构最大悬臂施工状态下，计算获得的桥梁横向静力极限承载力远大于十二级风速时对应的静风荷载。     

钱江四桥健康监测特征指标趋势分析

基于趋势分析方法研究了环境变化及运行情况对桥梁健康监测特征指标的影响,以提高损伤检测所使用的特征指标的准确性.以钱江四桥实时健康监测为工程实例,建立了桥梁主跨结构的三维有限元模型并获得了动力特性,采用统计模式分析方法,利用实测数据建立了大量的桥梁结构特征指标趋势模板,包括共振峰频率（桥梁动力指纹）随运行时间区段、风速变化的趋势模板,以及拱脚应变、吊杆和预应力索拉力、系梁挠度等特征指标的温度模式、时间模式.模式分析结果表明,各类指标与环境及运行时间段具有明显的相关性,例如拱脚应变与环境温度的相关性较大,若不剔除环境因素会掩盖损伤引起的变化.     

不同保温形式墙体温度场数值模拟与分析

基于有限差分方法,建立了考虑太阳辐射和环境温度变化的建筑外墙实时温度场数值计算模型.利用该模型,计算了北京地区典型内外保温墙体的温度场.计算结果表明,建筑外墙温度分布受太阳辐射影响显著,影响程度与季节、朝向密切相关.墙体保温后外表面温度升高明显;保温层内温度变化剧烈,其中外保温比内保温保温层温度变化幅度更大.外保温墙体结构层温度均在零度以上,而内保温墙体结构层温度有时处于零度以下且承受正负循环.外保温墙体外防护层一年四季温度变化明显,年温度变化可达67℃.     

多因素状况下热阻涂料固化特性及机理研究

为确定热阻涂料在不同环境条件下的固化状况，优选多种热阻涂料常用原材料，制备了具有良好热阻功效的路用热阻涂料，借助太阳辐射模拟设备系统研究了热阻涂料在不同光照强度下的固化时间及表面状况.采用程控恒温恒湿设备深入分析了不同湿度条件下热阻涂料固化时间的变化规律，借助定控风装置全面研究了风速对热阻涂料固化时间的影响规律.在此基础上，采用扫描电子显微镜（Scanning electron microscope，SEM）微观分析手段，对不同环境因素影响条件下热阻涂料固化状态进行了微观表征，并深入分析了不同环境因素条件下热阻涂料的固化机理，为热阻涂料在道路领域的良好施工和应用提供依据.     

太阳能飞机工作条件对太阳能电池性能的影响

太阳能飞机能源系统的核心部件是太阳能电池,性能受外界环境影响动态变化,准确预测其性能是飞机方案设计的重要基础工作。文章以光伏发电模型为基础,通过模拟太阳辐射和太阳能电池温度的逐时变化,预测了太阳能电池在飞行时间、速度和高度等工作条件变化时的性能。研究结果表明,受一天内太阳辐射和环境温度的变化影响,飞行时间是太阳能电池性能最大的影响因素,性能指标以太阳时12点为中心左右基本对称变化。飞行高度的改变伴随太阳辐射和环境温度变化,每升高1 km,开路电压提高1.52%,短路电流提高1.49%,最大功率提高3.65%。飞行速度的改变使得太阳能电池温度变化,每加速10 km/h,开路电压提高3.90%,短路电流降低0.31%,最大功率提高5.32%。以上研究,预测了太阳能电池在不同工作条件下的变化情况,为正确选择和改进能源系统方案奠定了理论基础。     

考虑永久作用变异的框架内力分析

为了考虑永久作用变异对框架结构产生的不同影响,将不利永久作用分解为有利永久作用和不利与有利永久作用之差;有利永久作用设计值视为一种恒定的作用(恒载),而不利永久作用与有利永久作用设计值之差作为一种假定的可变作用(活载);按照恒载全部作用的情形计算出框架内力,然后与不利位置活载产生的内力进行组合,便可精确地计算出框架结构可能发生的最不利内力。本文方法对高层多跨框架的内力分析有参考价值。     

车载作用下开启桥铺装体系应力响应分析

为了分析汽车荷载作用对开启桥桥面铺装的应力响应情况,利用有限元软件建立开启桥桥面铺装体系仿真模型,通过对开启桥的整体静力分析确定铺装结构的不利荷位区域,在铺装不利荷位处进行车辆静载以及车辆移动恒载的加载模拟,探究开启桥铺装层在车载作用下的应力响应变化规律.研究表明,开启桥横向最不利荷位为桥梁跨中位置;沿纵桥向加载,两种...