钢筋混凝土多纵梁渡槽仿真模型试验反演分析

通过仿真模型与原型在弹性和弹塑性阶段的相似比,将钢筋混凝土多纵梁渡槽模型受力性能实测结果反演为原型受力状态。采用三维非线性有限元分析方法,计算了渡槽原型在自重荷载、设计水位荷载、校核水位荷载作用下的受力性能,并与原型反演值进行了对比,证明了渡槽模型试验测得的纵横梁和侧墙截面开裂荷载、应力及渡槽竖向位移和支座反力的合理性,反演计算后可用于正确评价渡槽原型的正常使用受力性能。     

渡槽结构考虑流固耦合的横向地震响应简化计算公式

渡槽是输水工程中的控制性工程,在地震中容易发生破坏,导致沿线供水中断。虽然大量渡槽已经建成并投入使用,但关于渡槽的抗震研究还不够完善,在国内还没有统一的渡槽抗震简化计算方法。该文以流固耦合动力学为基础,结合反应谱理论,推导了渡槽横向地震响应的简化计算公式,并与非线性流固耦合有限元时程分析进行对比。对比结果表明:该文提出的简化计算方法可以快速计算渡槽的横向地震响应,计算结果不仅能够有效反映水体晃动对渡槽结构的减震作用,且与数值分析结果吻合较好。     

基于统一强度理论的钢管混凝土斜交网格平面相贯节点承载力分析

斜交网格筒结构是一种新型的（超）高层建筑结构体系,由斜柱斜交而成的节点是确保此类结构安全可靠的关键部位。基于国内外的试验研究和理论分析,分析了钢管混凝土斜交网格筒平面相贯节点的构造形式、受力性能和破坏形式。考虑相贯节点核心混凝土受到的约束作用,从双剪统一强度理论出发,对圆钢管混凝土斜交网格筒相贯节点区域内与节点区域外部的核心混凝土进行受力分析,建立了圆钢管混凝土斜交网格筒平面相贯节点承载力的计算公式。所得计算结果与试验结果吻合良好,说明所提出公式的合理性。该文还分析了影响此类相贯节点承载力的影响因素,对钢管混凝土斜交网格筒相贯节点的破坏形式及控制因素进行探讨。采用Von Mises屈服准则对椭圆连接板进行受力分析,提出了临界角度的计算公式。该文研究成果对工程实际具有一定的参考价值。     

斜交桥桥面板的有限元分析

斜交桥由相互斜交的主梁、横梁及桥面板组成，结构受力复杂。本文采用有限单元法对斜交桥桥面板的内力分布及变形进行了分析，讨论了有限元网格划分对最终结果的影响，并对斜交板的配筋提出了建议。     

连续斜板桥力学特性研究

用有限元方法分析了整体式斜交板桥的力学特性，并通过对比单跨、双跨及三跨连续斜板桥的受力性能，得出连续斜板桥的一些设计建议。     

混凝土浇筑期高大模板支撑体系的受力性能研究

为了掌握混凝土浇筑期高大模板支撑体系的受力性能,实地搭建8m高扣件式模板支架进行试验。通过吊装钢渣加载的方式模拟混凝土浇筑过程,测试模板下立杆轴力变化进行,给出了荷载施加顺序和支架受力的关系;提出了有限元建模方法对浇筑期支撑体系的工作状态进行模拟,通过对比发现本文提出的方法可以较为有效地计算立杆受力;将试验结果与现行规范计算结果进行对比,发现了现行规范存在的不足。     

大型叠合式预应力混凝土渡槽结构设计与施工研究

本文结合南水北调工程河北段漕河渡槽的方案设计，研究分析了多次受力大型叠合式预应力混凝土渡槽的设计与施工方法。     

水体作用下U形薄壁渡槽的振动特性

基于势流体理论和Westergaard理论建立两种考虑水体作用的U型薄壁渡槽有限元模型。在两种模型的基础上做模态分析,得到了不同水深下的U形薄壁渡槽的振动特性。对比分析两种模型不同水深下的模态计算结果,得到了：（1）随水深增加,渡槽结构固有频率降低;（2）Westergaard模型计算结果低于势流模型;（3）水深对同一振型频率的影响程度在两种模型中也是不同。在结果对比分析的基础上,提出一种改进的Westergaard模型（iWestergaard模型）,结果显示改进的Westergaard模型结果与势流结果吻合的很好。     

地震作用下斜交简支梁桥桥面旋转反应的参数分析

地震引起的斜交简支梁桥桥面面内旋转不仅增大了梁体的纵、横向位移,而且增加了梁体与边界碰撞的几率。为研究地震作用下斜交简支梁桥桥面的旋转反应,利用OpenSees地震仿真模拟平台,建立考虑梁体与桥台间纵向碰撞、梁体与挡块间横向碰撞效应的斜交简支梁桥简化动力计算模型,分析梁体与桥台间纵向碰撞刚度、伸缩缝间隙、梁体与挡块间碰撞刚度、初始间隙、挡块力学特性等对斜交简支梁桥桥面旋转的影响。结果表明：纵向碰撞刚度、伸缩缝间隙、梁体与挡块间初始间隙对斜交简支梁桥桥面转角的影响较大,而横向碰撞刚度对桥面转角的影响相对较小;梁两端锐角区设置纵向垫块对减小桥面转角和纵向位移有较好的效果;设置弹塑性挡块能有效控制桥面的震致转动,减轻挡块的横向受力。     

渡槽结构考虑流固耦合的横向地震响应研究

渡槽结构是一种薄壁杆件结构,有其自身特点,依据符拉索夫(Volasov)及豪斯纳尔(Housner)理论建立考虑槽内水体流固耦合的渡槽薄壁结构空间地震响应分析模型,该模型综合考虑了渡槽横向、竖向、纵向、自由扭转、约束扭转变形以及槽内水体对槽身的流-固相互作用等。由能量原理推导给出了渡槽薄壁梁段单元刚度矩阵及质量矩阵,建立了渡槽结构无水空载及槽内有水时横向地震响应计算方程。利用该模型对某单墩渡槽进行了多工况地震时程响应计算,经与解析解比较,证明模型的正确性,同时说明在地震荷载作用下,渡槽在无水空载及设计水位时的横向位移有所变化。模型计算简单易行,是考虑槽内水体流固耦合作用的渡槽薄壁结构实用的地震响应分析模型。     

渡槽结构隔震与耗能减振控制机理的研究

本文结合设计中的南泉水河渡槽结构 ,将隔震耗能混合减支座应用于渡槽结构 ,并将该控制结构与没有控制支座的常规结构进行了地震反应的比较分析。在计算分析中将渡槽槽墩结构简化为顶部具有集中质量的单柱结构 ,槽体作为刚体处理 ,槽内水体简化为Housner模型     

公路斜交梁桥地震易损性模型研究

采用增量动力分析方法建立公路斜交梁桥地震易损性模型并开展易损性简化计算方法研究。依据不同的墩柱形式、支承形式及新旧规范将公路斜交梁桥分成8种桥型,统计桥梁结构参数并采用随机抽样方法确定其相应取值,依此装配生成240个基准桥梁样本,同时进行斜交角度变换建构新的桥梁样本。基于增量动力分析方法对相同斜交角下桥梁样本进行分析并建立易损性模型,重点研究斜交角与易损性参数之间的关系。研究发现:易损性模型中位值大致随斜交角的增加而减小,对数标准差则呈相反趋势。以计算得到的易损性模型参数为样本,拟合提出适用我国斜交梁桥的中位值修正系数公式,同时给出对数标准差的建议值,进一步总结公路斜交梁桥地震易损性简化计算方法,结果可为后续斜交梁桥地震风险评估及加固规范修订提供参考依据。     

两跨连续斜交梁桥振动台试验研究

选取了斜交角、配箍率和轴压比等设计参数,对两跨连续斜交梁桥进行结构动力特性分析和单向地震动输入下结构的地震反应分析。以福建省高速公路某座斜交梁桥为工程背景,设计制作了一座1/5缩尺两跨连续混凝土斜交梁桥试验模型,结合振动台模型试验和数值模拟分析,研究斜交梁桥地震响应及震害特点。振动台模型试验结果表明：不同场地类别的地震动及同一场地类别但不同的地震动作用下,结构的加速度响应、位移响应差别较大;在相同斜交角时,轴压比越小,加速度和位移响应越大;当轴压比相同时,斜交角越小,加速度和位移响应越大。从试验可知,在斜交桥设计中,合理选择斜交角对桥梁动力性能有很大的影响。     

飞机在预应力桥梁上降落过程的数值模拟分析

将现有高等级公路直线段应急改成飞机跑道是特殊情况下维持空运保障能力的有效途径之一,但公路直线段包含的中小跨径桥梁将会影响飞机起降。针对目前高等级公路中广泛存在的13 m与10 m跨径的标准多跨简支预应力梁桥梁,运用有限元分析软件LS-DYNA分析了预应力桥梁的初始状态及飞机在预应力桥梁上着陆时对桥梁的冲击响应,据此得到了高等级公路13 m和10 m跨径的桥梁在飞机直接着陆情况下的动力响应。计算表明13m跨径的预应力桥梁承受某型飞机直接降落相对冒险,所得到的有关结论可供今后在高等级公路直线段中选择应急飞机跑道路段参考。     

大跨度斜拉桥气弹模型对结构静风响应的反应能力的数值研究

通过有限元方法探讨了全桥气动弹性模型主梁轴向刚度失真和主梁初内力失真的问题,以及它们对大跨度斜拉桥风致静力响应的反应能力。分析发现,两个失真因素均会较明显地导致实际结构的风致静力响应被低估,但两者对试验结果准确性的影响趋势可能相反而相互抵消。当两个失真因素同时作用时,风洞试验会低估实际结构主梁竖向风致静力位移10%左右,主梁侧向和扭转风致静力位移3%左右。由于斜拉桥风致静力失稳现象主要表现为主梁扭转发散,基于全桥气动弹性模型的风洞试验对大跨度斜拉桥风致静力响应的模拟结果在可接受的精度范围之内。     

Influence of interfacial heat exchange on the flow organization in liquid bridge

The appearance and development of thermoconvective oscillatory flows in a cylindrical column with a free lateral surface (so-called liquid bridge) filled with 5 cSt silicone oil are investigated experimentally. The experiments were carried out under terrestrial conditions for a wide range of volumes of liquid bridges. Heat transfer from the interface changed the threshold of socillatory instabilities. The sensitivity of thermo-convective flows to the interfacial heat exchange was found to be strongly depending on the liquid bridge volume. Slender liquid bridges (under filled zone with respect to the straight cylinder) are rather stable to external disturbances. On the contrary, fat liquid bridges are extremely sensitive to the thermal environment in the gas phase.     

钢管混凝土标准桁肋拱面外弹性稳定分析

以面外失稳的主要影响因素作为构造参数,对已建的钢管混凝土桁拱进行统计分析,构建一虚拟拱,然后参照实际桥例,建立了既有典型意义、又符合工程实际的标准拱.以标准拱为对象,进行面外弹性稳定性的参数分析.结果表明:钢管混凝土桁拱面外稳定性随着拱桥宽跨比增加而增大;拱顶横撑形式对面外稳定性影响较小;其他横撑影响较大,其有利作用从大到小依次为X 型与米字型、K 型和一字型;拱肋间横撑的疏密程度(拱肋的自由长度)影响较大;桁拱的弹性稳定系数随着矢跨比f/L 的增大呈现先增大后较小的趋势,在f/L=0.2~0.25时达到峰值;面外长细比越大面外稳定性越差,面外长细比在80~140区间影响较大,在140~220区间影响减弱.最后,对应用特征值求解拱的面外弹性分支计算方法进行了讨论.结果表明:计算时应以拱所受压力最大的荷载工况,且该方法的计算结果不能有效反映几何初始缺陷和横向力对结构真实的面外失稳破坏的影响.     

波形钢腹板组合梁桥横向受力研究

该文结合波形钢腹板箱梁的受力特性,考虑了波形钢腹板箱梁横向受力产生的周边不变形的约束扭转和畸变翘曲,对波形钢腹板组合梁桥横向受力进行研究,提出了波形钢腹板箱梁横向受力计算模型;并针对波形钢腹板箱梁实桥进行了试验研究和有限元计算,验证了横向受力计算模型的有效性。对比我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中混凝土箱梁桥横向设计要求,研究表明提高横向设计弯矩系数即可实现波形钢腹板箱梁桥的横向设计安全。     

斜交多肋T梁桥空间计算的有限单元法

将斜交多肋T梁桥的桥面板视为斜形板梁,肋板视为普通板梁,并在构造其位移模式时考虑了T梁桥面板剪滞效应和局部弯曲的影响,然后根据斜交多肋T梁截面位移参数的变形协调关系来组拼其单元刚度矩阵,由此提出了斜交多肋T梁桥空间计算的斜形板梁有限单元法。