新型柔性限高架动力分析

本文提出一种新型装配式柔性限高架,即设置有橡胶缓冲层、弹簧铰支座、横梁薄弱点三级防护措施的双层框架结构。介绍了新型柔性限高架的设计,并利用LS-DYNA建立车辆及限高架仿真模型。经横梁薄弱点螺栓分析确定控制螺栓,确定第二峰值为螺栓破坏轴力。从能量、变形、加速度三方面对两类限高架遭受冲击时性能进行对比。结果表明,相比刚性限高架柔性限高架最大柱顶位移减少了56%,车辆最大切削深度减少了89%,避免限高架倒塌或车辆削顶情况的出现;车辆动能减少了34.6%,内能降低了64.3%,对车辆与限高架造成的损伤均较小;在极大降低车辆加速度的同时,最初的上升型波形转换为下降型波形,对驾乘人员伤害更小。     

新型伸缩节力学性能研究及其在750 kV联合构架中的应用

设计了一种应用于750 kV联合构架中的新型伸缩节,可以调节联合构架的内力和变形,完成了SMA弹簧、碟形弹簧和新型伸缩节的静力试验以及750 kV联合构架的数值模拟,研究参数分别为：SMA弹簧材料、弹簧的位移幅值、新型伸缩节的位移幅值和新型伸缩节的等效刚度。研究结果表明：随着位移幅值的增加,SMA弹簧、碟形弹簧和新型伸缩节的等效刚度都有一定的减小;新型伸缩节的刚度主要通过改变SMA弹簧的直径和碟形弹簧的组合方式进行调节;新型伸缩节耗能能力较差,设计中不作考虑,新型伸缩节变形恢复后基本不存在残余位移,具有良好的复位能力;SMA弹簧的Ti含量对新型伸缩节的刚度影响较小;得到了新型伸缩节的设计公式和设计思路;将新型伸缩节应用于750 kV联合构架中对其内力和变形均具有较好的调节效果。     

GQFGJX改进型模数式伸缩装置静载试验研究

GQFGJX改进型模数式伸缩装置作为一种新型的桥梁结构构件,广泛应用于都香高速公路六威段上。针对此种新型伸缩装置的中梁及横梁建立了3组足尺试验模型,并进行了静载试验,以研究此种新型伸缩装置在车辆荷载作用下所选用的中梁、横梁的强度和刚度是否满足JTG D60—2015《公路桥涵设计通用规范》要求。结果表明:中梁面外抗弯刚度一般小于面内抗弯刚度,伸缩装置在车辆荷载作用下的最终破坏形式为中梁跨中面外屈曲导致失稳破坏。横梁间距不大于1. 8 m时,中梁、横梁的刚度和强度均满足JTG D60—2015的要求,减小横梁间距可显著提高伸缩装置的承载能力。     

重型拖挂卡车撞击桥墩的数值仿真及碰撞力特征分析

车辆撞击桥梁事故中,车辆结构形式对碰撞事故后果的影响显著。基于有限元软件LS-DYNA建立了精细的集装箱卡车数值模型,并对重型卡车碰撞桥墩过程进行了数值模拟。通过与实车撞击实验中的车辆破坏形态进行对比,确认了本文数值模型的合理性。基于该集装箱卡车模型,本文研究了不同车辆参数对车辆碰撞力的影响,其中包括集装箱货物刚度、车辆与桥墩的偏心距以及车辆速度等因素。讨论了各个参数对碰撞力变化特征及碰撞力峰值的影响规律。     

梁柱刚度比对塔柱顶横梁施工期温度效应影响研究

以三峡升船机塔柱为工程背景,对塔柱顶横梁进行施工仿真计算,研究横梁轴向刚度与塔柱抗侧刚度比对横梁施工阶段温度效应的影响.计算结果表明,横梁温度应力除受温差大小影响外,还受横梁轴向刚度与塔柱抗侧刚度比影响,该比值越大温度应力越小.当比值大于某一临界值时,温度应力较小,横梁施工无需预留宽槽;当比值小于该临界值时,横梁施工是否需预留宽槽以减小温度应力,避免出现贯穿性裂缝使横梁丧失抗剪承载力,可经施工仿真研究确定.对西南地区温度条件,该临界值为7.78.     

混凝土巨型框架多功能减振结构地震碰撞问题研究

对地震作用下钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构主次框架发生碰撞时结构的地震反应进行了分析 ,研究了间隙单元动力参数的影响。分析结果表明 ,在主次框架间可能发生碰撞的部位设置缓冲弹簧装置以减小结构地震碰撞的影响是必要的 ;间隙单元动力参数对钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构体系的地震反应有着重要的影响 ,在满足缓冲弹簧装置行程限值的条件下 ,应选择刚度较小的缓冲弹簧装置     

基于安全理念的新型城市道路隔离栅设计

针对我国城市道路频发的车辆碰撞道路隔离栅的交通事故问题,基于青岛市道路隔离栅建设情状及交通现状,设计出一种适应于城市道路的新型柔性道路隔离栅.选取其中1种应用最为广泛的隔离栅设计,在分析学习碰撞理论的基础上,利用有限元仿真软件建立车辆-隔离栅碰撞模型,仿真分析新型柔性隔离栅的安全性、适用性.     

拱墙结构平面外失稳机理与设计研究

拱墙是一种由拱、立柱、横梁组合而成的竖向平面结构，横梁上的竖向平面内荷载通过立柱传递到大跨度拱体中。为研究拱墙结构的失稳机理，采用有限元分析方法，对拱墙模型在弹性和弹塑性条件下的稳定性能进行了研究。分析结果表明：立柱侧向刚度及横梁侧向支撑刚度是影响拱墙稳定性能的主要因素，当横梁侧向支撑刚度小于其门槛刚度时，拱墙的屈曲模式表现为拱墙整体平面外失稳；当横梁侧向支撑刚度大于其门槛刚度而立柱的侧向刚度小于其门槛刚度时，拱墙的屈曲模式表现为拱体的平面外失稳；当横梁侧向支撑和立柱的侧向刚度均大于各自的门槛刚度时，拱墙的屈曲模式表现为拱墙整体平面内失稳。结合某火车站站房工程，建立了横梁位置施加侧向弹簧支撑和带纵向桁架的两种拱墙模型，分析了该拱墙结构的平面外稳定承载力。结果表明，纵向桁架为拱墙横梁提供的平面外支撑刚度远大于拱墙的侧向支撑门槛刚度，提高拱墙的平面外稳定承载力需通过增大立柱的侧向刚度和加强立柱两端的可靠连接实现。     

地震作用下城市高架连续梁桥碰撞单元刚度参数分析

本文基于Kelvin碰撞单元建立3联城市高架连续梁桥地震碰撞分析模型,采用非线性时程方法对碰撞单元刚度的取值进行了参数分析。分析结果表明:当碰撞单元刚度较小时,相邻梁体间的碰撞力受碰撞单元刚度影响较大,单元刚度取值对于相邻联梁体最大相对位移影响不大;而当碰撞单元刚度大于1联梁体的2倍轴向刚度时,碰撞力和位移的计算结果随碰撞单元刚度的增加变化不超过10%。     

斜拉桥拉索区防撞护栏在车辆撞击下的动力响应分析

为研究珲春大桥拉索区防撞护栏在车辆撞击下的受力状态,确保斜拉索的安全,采用一定质量的汽车,以固定的速度、角度撞击防撞护栏,应用有限元软件对撞击过程进行了模拟分析。结果表明：正碰点处的防阻块首先发生了破坏,接着正碰点处横梁单元陆续达到屈服强度后进入了塑性状态,然后立柱局部发生了材料破坏,破坏时车辆已经有离开防撞护栏的趋势;在该撞击水平下,防撞护栏最大横向位移为0.293 m,没有碰到斜拉索。     

不同轨道结构形式对高架箱梁结构噪声的影响

为探讨不同轨道结构形式对高架混凝土箱梁结构噪声的影响规律,在考虑多轮对相互作用影响的基础上,建立车辆-轨道耦合系统频域内分析模型及桥梁噪声统计能量仿真模型。以某城市轨道交通30m混凝土简支箱梁现场噪声试验为依据,对仿真分析模型进行验证。在此基础上,分别对埋入式轨枕、梯形轨枕及钢弹簧浮置板三种轨道结构形式下作用于箱梁的力、输入功率及箱梁结构噪声的频变规律进行了探讨。结果表明：仿真值与实测值吻合良好,能较好对箱梁结构噪声进行预测;输入到箱梁的总功率及子系统的功率取决于作用于箱梁的力;场点噪声的频变规律主要受箱梁输入功率的影响;轨道结构形式对箱梁噪声的影响较大,辐射总声级大小关系为：埋入式轨枕情况下最大,梯形轨枕情况下次之,钢弹簧浮置板情况下最小。     

可导向防撞垫系统碰撞分析

为了解可导向防撞垫的安全性能,组织正面碰撞足尺试验并建立有限元仿真模型,通过碰撞试验对仿真模型进行可靠性验证后,对可导向防撞垫进行系统碰撞分析。结果表明,仿真与碰撞试验结果相符,验证了仿真方法的可靠性;正碰、偏碰、斜碰、侧碰可导向防撞垫的车体加速度最大值分别为11g、11.9g、11.5g和11.4g,可导向防撞垫能够有效吸收正碰、偏碰、斜碰车辆的动能,能够有效导正侧面碰撞车辆行驶轨迹,各项指标均满足评价标准要求。研究成果为可导向防撞垫的工程选用和进一步优化奠定了基础。     

纵向裂缝对隧道衬砌承载力的影响分析

 基于隧道衬砌拱顶结构1∶1的荷载试验,建立衬砌裂缝深度与衬砌刚度的关系,提出裂缝处衬砌刚度计算的梁弹簧模型。基于梁弹簧模型分析裂缝位置、裂缝深度和地层抗力对衬砌结构承载力的影响。计算结果表明：隧道拱顶安全系数随裂缝深度增加呈线性降低,裂缝深度为衬砌厚度的50%时,安全系数则降低78%;相同裂缝深度情况下,裂缝在拱顶时最不利,裂缝在拱腰、边墙以及拱脚时对结构安全系数影响较小;地层抗力对拱顶、边墙以及拱腰的安全系数影响较大,对拱脚的安全系数影响较小。     

橡胶悬架与钢板弹簧悬架的平顺性对比分析

对某型汽车起重机橡胶悬架和钢板弹簧悬架两种配置进行对比分析,分析两者在结构形式、刚度和阻尼等方面的差异。应用美国军用标准MTL-STD-810F,即人体工程学国防部设计规范标准,对配置橡胶悬架和钢板弹簧悬架两种后悬架的汽车起重机分别进行不同车速、不同等级路面条件下的平顺性随机输入试验测试。试验结果表明,配置钢板弹簧后悬架的车辆,其随机振动平顺性明显优于配置橡胶后悬架的车辆。     

双弹簧支撑ETFE枕式膜结构性能研究

利用压缩弹簧代替充气形成无需充气设备的ETFE薄膜结构,采用数值分析与模型试验方法对双弹簧支撑ETFE枕式膜结构的可行性及结构性能进行研究。数值分析结果表明：膜面形状由膜面初始应力和弹簧弹力之比决定;弹簧刚度对膜面应力影响较小,增大弹簧刚度可减小膜面位移但使荷载作用下弹簧弹力的变化增大;膜面矢跨比对膜面应力影响不大,但减小矢跨比使膜面变形增大。模型试验结果表明：膜面成形可通过调整弹簧弹力完成,方法简便可靠,膜面成形精度较高;加载试验中弹簧支撑系统工作可靠,可以较好地追随并张紧膜面;支撑点处膜面应力集中不明显,试验结果与数值分析结果吻合较好。     

现浇泡沫混凝土填充墙RC框架抗震性能试验研究

对5榀RC框架试件(1榀普通砖墙RC框架、4榀现浇泡沫混凝土填充墙RC框架)进行拟静力试验,研究了它们的抗震性能,以及泡沫混凝土填充墙采用柔性连接与采用刚性连接、墙体是否内置钢丝网对结构抗震性能的影响。结果表明：(1)新型墙体与普通砖墙在弹塑性层间位移角限值范围内都不会发生倒塌;(2)普通砖墙的承载力最高,新型墙体试件中,采用刚性连接加内置钢丝网的构造方式对结构承载力影响较大,其他泡沫混凝土墙体试件对结构的承载力影响程度相近;(3)新型墙体试件采用柔性连接加内置钢丝网的构造措施其延性系数与普通砖墙试件的延性系数基本相等;(4)新型墙体比普通砖墙对原结构的刚度影响较小,刚度退化缓慢。     

空气悬架大客车平顺性研究

装有非线性悬架的车辆车轮动荷载小,能够获得良好的行驶平顺性、操稳性和行驶安全性。以某型号空气悬架大客车为研究对象,建立了空气弹簧悬架和轮胎的非线性模型,通过试验及所建立的模型拟合出了空气悬架的刚度特性曲线和阻尼特性曲线,获得了轮胎非线性刚度和阻尼的模型参数。建立了七自由度车辆动力学模型,应用AR模型法模拟了B级和C级随机路面输入。以模拟产生的路面不平度曲线和不同车速作为激励作用于七自由度车辆模型,对车辆的振动加速度进行了仿真研究。仿真结果表明,该车的平顺性不好,在70km/h时出现振动峰值,为进一步对该车进行减振处理提供了参考和依据。     

手动变速器选换挡系统建模与影响因素分析

为提高变速器的换挡性能,建立了手动变速器选换挡系统AMESim仿真模型。利用自主研发的变速器换挡性能试验台对仿真模型进行试验,并提出换挡时间、最大冲击度、二次冲击力比、同步冲量这4个选换挡性能评价指标。分析了选换挡系统的驾驶员输入力、换挡杆比、软轴刚度、自锁弹簧刚度对变速器换挡性能的影响规律,并运用正交试验法对换挡性能进行了优化。结果表明:当驾驶员输入力为50 N、换挡杆比为3.25、软轴刚度为2×10~6 N/m、自锁弹簧刚度为2.4×10~4 N/m时,变速器换挡性能最优。     

预应力箱型梁桥遭受超高车辆在不同位置撞击下的动态响应

随着城镇化的加快,超高车辆撞击城市预应力箱型桥梁上部结构的事故时有发生。因此,有必要对此类撞击事故的动态响应进行研究。运用LS-DYNA建立了精细化T型梁桥上部结构的三维分离式模型,与罐体模型进行碰撞分析。与相应试验结果进行了对比,验证了LS-DYNA模拟此类撞击的正确性。运用LS-DYNA建立了精细化预应力箱型梁桥上部结构的三维分离式模型,分别建立了三种工况下车辆与桥梁上部结构碰撞的耦合模型,由计算结果可以看出三种工况下桥梁损伤的位置和状况大致相似,撞击位置距离支座越近,桥梁损伤就越严重。结果表明:撞击位置距离支座越近,碰撞力越大,撞击区域位移就越大。因此,超高车辆撞击预应力箱梁考虑最不利情况时,应研究车辆撞击桥梁支座处的破坏情况。     

基于多目标的组合式桥梁护栏优化研究

为提高某组合式桥梁护栏的安全防护能力,并利用已施工的底部混凝土结构,对原护栏结构进行优化研究,得到优化护栏结构:高度提升至1300mm,底部混凝土结构不变,H型立柱,三层矩形管横梁,立柱和横梁通过防阻块和螺栓连接。按照五(SA)级碰撞条件模拟车辆碰撞护栏过程,仿真结果表明优化护栏安全性能满足要求,实车碰撞试验进一步验证优化护栏防护能力达到五(SA)级。优化护栏可继续使用已施工的原护栏混凝土结构,较原护栏防护能力大幅度提升,并可节省钢材用量,实现多目标优化要求。