空腹拱式渡槽主拱圈轴线的优化设计

本文提出了用N次抛物线推求空腹拱式渡槽主拱圈拱轴线以及考虑不同荷载组合时对拱轴线进行调整的方法。该法可根据不同上部结构布置情况构造出一条与压力线相当逼近的最优拱轴线,使主拱圈具有良好的受力状态。     

考虑几何非线性的新型索拱桥拱轴线优化

鉴于新型索拱桥存在明显几何非线性的力学特点,针对已有拱轴线迭代优化方法收敛性不好的问题,提出在主拱圈为两铰拱的索拱桥有限元模型基础上,进行几何非线性的拱轴线迭代优化方法,以解决考虑几何非线性的超大跨径索拱桥拱轴线迭代的收敛性问题.以跨径600 m索拱桥作为算例,验证方法的有效性及收敛性.算例结果表明,与仅考虑线性迭代相比,考虑非线性迭代后的主拱圈弯矩分布更合理,最大正弯矩小35％,最大负弯矩小17％,主拱圈应变能小23％;收敛性分析结果表明,该方法比主拱圈为无铰拱有限元模型方法收敛性能更好,不同的初始拱轴线均能收敛于稳定的结果.     

不加固条件下圬工拱桥临时通行重载方法

为了解决圬工拱桥特别是大跨圬工拱桥临时通行重型、特重型车辆的问题,提出了不须加固结构仅需动态、合理地布置附加荷载的通行方法——平衡加载法.首先,分析了圬工拱结构的承载力与压力线和拱轴线之间偏离的关系,论证了在拱上合理布置荷载以使两线偏离尽量缩小前提下拱圈能够承担质量远超其设计荷载的重载的观点.其次,在深入分析偏心受压圬工构件的极限承载力计算方法的基础上,以截面合力偏心距e作为快速、定性判断承载力是否足够的关键参数.以偏心距e作为控制参数,提出在不经加固的圬工拱桥上动态地设计附加荷载的运动路径以配合重载通行的方法和流程、重要技术手段.以总质量为400 t的重载临时通过一座净跨径130 m的混凝土箱板拱桥为例,展示、检验了该方法.理论研究与实践结果表明:平衡加载法能够在不进行结构加固条件下有效解决圬工拱桥临时通行重载的问题.     

大隆灌区西干渠过宁远河拱形渡槽计算

采用三维有限元模型,对大隆灌区西干渠过宁远河拱形渡槽的拱圈进行了模拟计算,计算结果表明,采用的拱轴线较为合理,截面的最大弯矩和轴力在较为理想的范围内。     

旧桥病害分析与加固方案的研究

针对湖南省现存双曲拱桥主拱圈的主要病害,分析了病害产生的原因,介绍了加固处治方法.以某大桥为例,阐述了双曲拱桥拱肋底缘利用现浇混凝土底板,将主拱圈封闭形成箱形,从而把双曲拱桥改造成为箱型拱,并通过增大主拱圈的截面面积提高其承载能力;同时将拱式腹拱及拱顶实腹段等拱上建筑拆除后,对腹拱墩加固之后在墩顶设置墩帽重建为连续板式拱式建筑,从而达到减轻恒载,调整主拱圈受力状态,改善桥梁荷载横向分布性能,提高结构刚度和整体性.在湖南省旧桥改造中该加固方法可加以运用.     

汉口火车站大跨度钢结构无站台柱雨棚结构设计

设计了汉口火车站无站台柱雨棚,着重阐述了其结构布置和受力体系.对结构在各种荷载工况下进行了计算分析.通过优化雨棚的拱轴曲线,得到了最合理的拱轴线,从而有效降低刚架梁截面高度.计算分析了温度作用对超长大跨度拱结构的影响,结果表明温度荷载对刚架和基础均产生较大内力.从特征值屈曲和非线性屈曲两个方面,对结构的整体稳定性进行了分析,分析表明大跨度拱结构具有良好的稳定性和承载能力.     

交通荷载作用下高填方涵洞动力响应研究

通过建立高填方路堤下拱涵数值模型,对拱涵修筑和路堤填筑过程进行了模拟.在道路顶面沿纵向施加循环交通荷载,探究拱涵在交通荷载作用下的受力与变形的动力响应.着重论述了荷载循环次数、荷载大小以及行车速度对拱涵动力响应的影响.结果表明:在交通荷载作用下,拱圈结构受力较大,为拱涵最薄弱的位置;当荷载循环次数大于8次时,路面沉降与涵顶垂直土压力趋于稳定;涵顶土压力随交通荷载的增大而逐渐增加;行车速度对涵顶垂直土压力和基底土压力影响较小.     

抗滑桩桩后土拱形状及影响因素

为描述抗滑桩桩后土拱的形状,采用平面应变有限元模型,通过搜索数值计算结果中最大主压应力迹线,拟合土拱轴线的描述方程,分析桩间距、土体参数、桩土界面参数、桩后荷载等因素对拱高和拱跨的影响规律,提出考虑上述因素的土拱轴线形状方程.结果表明:桩间距和桩后土压力大小对土拱形状影响最大.土拱跨高比与桩间距呈二次正相关关系,在桩间距为4.46倍桩直径时,土拱受力最为有利.随着桩后土压力增加,土拱拱高呈陡降形对数函数变化规律,反映了土拱从形成-发展-破坏的演变规律.     

反拱水垫塘拱圈底板块横向轴力传递规律的研究

应用力学平衡方程,对反拱水垫塘拱圈底板块处于锁定状态时的受力进行理论分析,导出了受力平衡时拱圈底板块间轴力的计算公式,并利用物理模型量测出拱圈底板块间的轴力,得出了底板块轴力的横向传递规律.试验研究和理论分析表明,同一拱圈中相邻底板块间的轴力值与底板块的径向位移和自由底板块的数目有关,轴力从相对位移较大的底板块向拱端传递.     

拱坝最优拱轴线形状的选择及设计

针对通过采用抛物线拱轴线承受水压力、温度变化等荷载问题，提出了用曲线拟合的最小二乘法推求抛物线最优拱轴线的优化方法，再多次进行循环和比较．这种数值解析方法是目前数值分析方法在拱坝设计上的重要发展和补充，运用高斯数值积分法较容易地解决了非圆拱和变截面内力的求解问题．     

采用数值方法解算悬链线无铰拱桥

在简单体系无铰拱桥中,悬链线被较多地作为拱轴线.通过电算程序采用数值方法解算悬链线无铰拱的拱轴系数、恒载内力及活载内力影响线,对提高拱桥设计的计算效率和精度有一定的应用价值.     

轧机轴承偏载下的有限元分析研究

实际工作中的轧钢机械工作辊既承受径向力，同时又受轴向力的作用，因此，轧机工作辊用轴承在不同偏载程度下，轴承套圈与滚子将有不同的接触应力表现。章运用ANSYS有限元分析软件，建立了ANSYS有限元分析模型，分析了实际工作中的轴承套圈与滚子的接触状态。通过对均布载荷和三种不同偏载情况下的有限元模型的计算分析，得到了偏载下滚子沿轴向方向的接触应力分布的偏载效应规律，以及当倾斜程度不同时，接触应力变化与载荷变化之间呈非线性规律；在进行轧机轴承设计、制造及使用时，必须考虑偏载的影响。中还指出，关于较大偏载状况的滚子接触应力分布规律的研究，对滚子母线进行合理修形具有参考价值。     

厚沙土层下采场顶板关键层上的载荷分布

基于现场实测发现的采动厚沙土层载荷传递现象,应用开发的动态载荷相似模拟系统,得出了厚沙土层采动破坏特征、工作面顶板关键层全结构的载荷总体分布规律以及顶板结构中A,B和C关键块的动态载荷传递规律;发现了周期来压期间二次“卸荷拱”现象,揭示了关键块载荷小于栽荷层全厚载荷的机理;提出了载荷传递因子的概念,给出了卸荷拱高度的计算公式和载荷传递因子的计算公式,解决了关键块上的载荷计算问题．     

拱坝应力分析中有关几何分析和荷载问题的一些研究

本文是笔者近几年来对拱坝应力分析中有关几何分析和荷载问题所做研究工作的总结,文中给出了用于任意线型拱坝网格形成的改进切梁法以及几种拱型的几何参数计算公式,研究了考虑渗透荷载情况、分期蓄水情况、施工期间、地震等特殊工况下的荷载分析及应力计算。     

高拱坝承载能力研究

高拱坝的破坏机理及最终承载力是高拱坝设计中的关键问题.总结了近年来高拱坝承载能力的分析成果,提出研究高拱坝的承载能力较之中低拱坝具有更重要的意义,分析了弹塑性有限元法和塑性极限分析法共同用于高拱坝承载能力计算的合理性,讨论了超载方式对承载能力的影响,分析了拱坝发生破坏的判别依据以及建议根据拱坝对应的弹性状态、开裂状态和极限状态分别求其安全度.     

设计参数对钢管混凝土系杆拱桥力学性能的影响分析

以中承式钢管混凝土系杆拱桥为计算实例,采用通用软件ANSYS建立了拱桥的有限元计算模型,通过改变其主要设计参数,对该类桥梁在恒载作用下的受力情况进行了对比分析,得出了不同矢跨比、拱轴系数、主拱拱肋含钢率等设计参数对拱桥各控制截面内力、应力、位移变化的影响规律.研究结果表明:改变矢跨比和拱轴系数对系杆拱桥在恒载作用下的内力有较大的影响,且对恒载作用下全截面弯矩的影响比对轴力的影响更为显著;改变钢管的壁厚对于主拱肋各控制截面的轴力、弯矩及应力影响不大.该计算结果可为优化同类桥型的设计提供参考.