交通荷载作用下埋地承插口排水管道动力响应分析

近年来,由于市政排水管道灾变导致的道路坍塌事故频发,水泥混凝土管是目前应用最为广泛的市政排水管道,其在交通荷载作用下的力学响应特征尚不明确。基于ABAQUS有限元软件,建立了带承插口结构排水管道三维数值模型。在考虑承插口、橡胶圈和无限元吸收边界等的基础上计算分析了不同脉冲幅值、不同荷载作用位置和不同管道埋深对管道动力响应的影响。结果表明：管节处受力高度不连续,交通荷载对其作用位置两侧一节管长范围内的管道影响显著;承口和插口环向以受拉和受压为主;交通荷载作用位置对管顶、管底和管侧纵向Mises应力最大值无明显影响,但对管顶和管底纵向Mises应力分布有影响;管道纵向Mises应力及环向竖向应力与管道埋深成正比,应力增量与埋深增量成反比。计算结果为进一步研究交通荷载作用下排水管道的力学机理提供参考。     

燃气爆炸荷载作用下地下综合管廊动力响应

地下综合管廊在城市化建设中扮演着重要角色,其安全是城市正常运营的重要保障.依托工程实例,采用有限元软件ABAQUS建立管廊–土相互作用模型,分析管廊在燃气爆炸荷载作用下的动力响应和抗爆性能,进一步分析爆炸荷载的峰值和持时对地下管廊抗爆性能的影响.结果表明,燃气爆炸荷载作用下,管廊内墙的响应最大,且燃气爆炸荷载负压对管廊...     

燃气爆炸荷载作用下综合管廊破坏历程研究

采用ANSYS/LS-DYNA软件,结合MAT_72R3和HJC两种混凝土本构模型,建立地下综合管廊(有3个舱,电力舱靠左侧,综合舱居中,燃气舱靠右侧)三维模型,对燃气爆炸荷载作用下管廊损伤破坏历程和周围土体动力响应进行了数值模拟。研究结果表明:地下综合管廊结构的损伤破坏历程是由燃气舱局部损伤破坏逐渐扩展至综合舱和电力舱,燃气舱主要向四周扩张;管廊各测点在爆炸荷载作用下产生的最大水平位移均大于最大竖向位移;在爆炸荷载作用下,管廊燃气舱顶板的振动现象明显且速度呈现周期性衰减变化;由于燃气舱直接承受爆炸荷载作用,最大速度发生在燃气舱右侧壁测点。建议工程实践中在燃气舱和其他舱室之间设置一定的缝隙,以阻碍爆炸应力波向其他舱室扩展,从而避免其他舱室进一步发生破坏。在实际设计管廊时,应增强管廊的抗滑移能力。     

交通荷载作用下桩锚支护结构动力响应分析

应用ABAQUS分析软件对交通荷载作用下基坑支护结构体系的动力响应进行了计算分析。通过将车辆荷载简化为半波正弦荷载,并通过调整半波正弦荷载作用位置以及荷载的角频率,较系统地分析了交通荷载作用下基坑桩锚支护体系内力及位移变化的规律。当荷载作用位置距离支护结构越近时,支护桩的水平位移值就越大,且锚杆的轴力值也越大;当荷载频率增加时,支护桩的水平位移值增大,而锚杆的轴力却减小。结合一个具体的工程实例,通过对其监测数据进行了分析,并与数值计算结果进行了比较。分析结果表明,支护桩的水平位移与锚杆的轴力的变化规律与数值模拟结果符合较好。     

交通荷载作用下大跨悬索桥的非线性动力响应分析

研究了非线性系统的等价线性化动力分析方法以及大跨悬索桥非线性特性的表征,采用移动荷载模型分析了润扬长江大桥悬索桥在移动交通荷载作用下的非线性动力响应特征,包括单车过桥、车队单向过桥、车队双向过桥以及基于实测交通流量的连续车流过桥等4种工况。结果表明,在60～120km/h的正常行车状态下,车速对结构动力响应的影响并不显著;车重与结构挠度响应呈近似正比例关系;在连续车流作用下,动力响应最显著的部位为跨中区段;在不连续车流作用下,动力响应最显著的部位为L/8～L/4区段。本文的结论可以为大跨悬索桥梁的构造优化设计、空间疲劳分布效应研究及日常养护工作提供参考。     

抛物线拱桥在移动荷载作用下的动力响应分析

建立抛物线双铰拱桥的强迫振动的运动微分方程,分析了拱桥在移动荷载作用下的横向振动问题,将运动微分方程解耦,得到拱桥在移动荷载作用下振动时的动力响应并加以分析,通过实例计算,得到了拱桥在移动荷载不同行驶速度时的动力挠度曲线,并进行了比较分析。     

地震作用下跨地裂缝的地下综合管廊动力响应研究

以西安市幸福林带地下综合管廊项目为例,采用了Abaqus有限元软件对跨地裂缝的地下综合管廊结构进行动力时程分析,找出了跨地裂缝管廊结构在地震作用下的动力响应规律。结果表明:在地震作用下,跨地裂缝的管廊结构底板加速度响应和位移响应显著,应力集中现象更明显,易出现破坏,尤其是在地裂缝附近的管廊结构反应更加剧烈;处于场地上盘的管廊结构会发生沉降,处于场地下盘的管廊结构会出现脱空,管廊结构随着土体的变形而发生相应的变形;随着地震强度增大,管廊结构的竖向位移也随之增大,且低频成分较多的地震波对结构的破坏更严重。     

交通荷载作用下城市地下综合管廊疲劳损伤研究现状

基于理论、试验和有限元分析三种方法,阐述了交通荷载作用下城市地下综合管廊疲劳损伤的研究现状,并针对现有研究不足提出了相应的研究思路与解决措施。     

爆炸荷载作用下双线隧道的动力响应分析

为研究单侧隧道内爆炸荷载作用下双线隧道的动力响应,文中先是进行了自由大气中爆炸过程的数值模拟来计算起爆阶段爆炸冲击波在空气中的传播,然后采用映射的方法将冲击波即将达到左侧隧道衬砌结构的计算结果映射至炸药-空气-双线隧道衬砌-围岩与土体的二维耦合体系模型中继续计算,其结论可为相关数值模拟研究提供参考依据。     

承插式脚手架的荷载试验分析

通过对承插式脚手架进行整体承载试验,了解和分析该形式脚手架的荷载—位移曲线、承载力、破坏模式等参数,通过对不同框架截面、不同立柱联结点形式的承插式脚手架进行整体承载力试验,了解不同形式结构对承载力的影响,以供工程实践参考。     

地裂缝和地震耦合作用下地下综合管廊的三维动力分析

以西安幸福林带地下综合管廊项目为例,运用有限元软件Abaqus建立了管廊结构三维模型,并找出了地下综合管廊结构在地裂缝活动和地震耦合作用下的变形和应力分布规律。结果表明:在地裂缝活动较弱或无活动时,跨地裂缝管廊结构底板的加速度响应更显著,但随着沉降量的增大,结构的峰值加速度最大值出现位置由底板转向顶板;空间较大的舱室更易发生破坏,且中间位置(地裂缝附近处)的应力集中现象更加明显,逐渐向两端衰减;当地裂缝活动较大时,整体结构出现应力重分布,应力集中的位置发生转移。     

爆炸荷载作用下钢框架节点的动力响应分析

利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对钢框架焊接节点在爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模拟,通过分析节点区位移时程曲线,得出节点在不同爆炸荷载作用下的动力响应特性,指出在爆炸荷载作用下,框架节点端部位移快速达到最大值,而后振动恢复至平衡位置,爆炸峰值压力越大,节点区梁柱最大位移和残余位移越大。     

薄壁壳在外部承受冲击荷载作用下的动力响应分析

随着现代工业技术的发展,大量新型、高强度的轻型薄壳结构广泛应用于国防及民用工业的各个领域,因此有关薄壁球壳受冲击荷载的动力响应问题的计算理论迫切地需要充实和完善。目前对于球壳问题的大多数研究还仅限于静力分析且局限于数值解法或近似分析法,对于薄壁球壳结构受冲击荷载的动力分析还不多见。采用汉克尔积分变换和贝塞尔函数,求解了薄壁球壳在外部冲击荷载作用下动力响应问题,结果表明:在结构外部表面承受局部冲击荷载作用下,薄壁球壳径向振动具有非周期性的特点,其假定频率和周期一致。应力状态具有非周期性的衰减特点,可根据明显的极值顺序来确定。结构的动力破坏由两步确定;第一步以拉-压平面波的作用为条件,平面波直接在冲击区下沿厚度传播,结构的强度特性改变;第二步以弯曲应力的作用为条件,导致结构的最终破坏。     

预制拼装综合管廊承插式接头剪切力学性能研究

为研究预制拼装综合管廊节段剪切工况下承插式接头力学性能,本文建立地下预制拼装综合管廊-土三维数值模型,通过对管廊节段施加位移荷载模拟顺剪与逆剪,分析承插式接头应力分布规律,最后建立沉降量与接头剪力的关系,得到接头极限承载力与极限错台位移。结果表明：预制拼装综合管廊节段剪切造成管廊接头内侧受压外侧受拉,接头插口端应力分布在竖向侧壁,承口端主要由顶底板两侧受力,承插式接头最大主应力集中在承口端侧壁顶部外侧1 m处及插口端的底板;管廊节段顺剪接头剪力随沉降增大而减小,逆剪接头剪力随沉降增大而增大,承插式接头顺剪与逆剪工况极限剪应力分别为407 kN和512 kN左右,研究结果可为预制拼装综合管廊安全运营提供科学依据。     

交通荷载作用下冻土路基动力反应分析

文中用ABAQUS商业有限元软件建立了冻土路基数值模型,分析了在轨道交通荷载作用下,冻土路基动力反应沿深度方向变化规律,并研究了列车运行速度和冻土负温对路基动力反应的影响。     

二次爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁动力响应分析

将化爆荷载等切线简化为突加三角形动载,运用动力有限元程序计算三种典型跨长钢筋混凝土适筋梁在二次动载冲击下的破坏形态和动力响应,重点分析对比前后两次荷载作用下梁构件跨中正截面钢筋和混凝土应力应变的变化特征。结果表明,梁在二次突加动载作用下的破坏包含整体弯曲破坏和局部剪切破坏,钢筋和混凝土的二次残余应变增大幅度远高于残余应力的提高。构件越长,挠度峰值相对越大,但对钢筋和混凝土应力峰值影响不大。通过等效一次动载与二次动载的响应,给出了三种典型跨长钢筋混凝土梁二次动载的设计提高系数供设计参考。     

冲击荷载作用下受损网壳结构全过程动力响应分析

选用K6型单层受损网壳结构模型,利用国际通用计算动力荷载的非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,建模时考虑材料应变率的影响;分别在顶点和损伤点施加冲击荷载,追踪在不同荷载峰值作用下结构的全过程动力响应,绘制节点的荷载-位移曲线,依据B-R准则,得到荷载作用在不同冲击点时网壳动力失稳的临界荷载,并对比相同幅值静力荷载作用下的结构响应.结果表明:冲击荷载作用下的结构响应远大于静力荷载作用下的,且结构破坏形式也不相同;对于受损结构,要避免在受损区域承受冲击荷载,受损部位需要进行及时维修加固.     

飞机主起落架移动荷载作用下道基动力响应分析

飞机起降过程中主起落架移动荷载引起的跑道道基土体循环动应力是导致跑道沉降和差异沉降的主要原因。采用移动荷载作用下跑道动力响应半解析有限单元法,基于叠加原理分析了B747-400和A380-800客机主起落架轮组移动荷载作用下道基土体动应力响应规律。分析结果表明:在B747-400和A380-800客机主起落架移动荷载作用下,道基浅层土体竖向正应力沿横向呈倒锅底型分布,荷载影响深度可达13 m;主起落架机轮分布对浅层道基土体竖向正应力影响较大,对深层土体影响不大;飞机移动速度对浅层道基土体竖向正应力分布影响较小,但对深层土体影响较明显,当飞机滑行速度达到60~80 m/s时,荷载影响深度达静力分析时的1.5~1.7倍;采用柔性道面板时,浅层土体竖向正应力较刚性道面结构时增加约50%,荷载影响深度增加约10%。     

海洋环境荷载下半潜式平台上承房屋钢框架结构的动力响应特征

以1 000 m深海半潜式平台上承房屋钢框架结构为研究对象,首先采用有限元方法模拟了3层、6层、9层3种高度的上承结构在100年一遇极端海洋环境荷载作用下的动力时程响应,获得较适宜的推荐高度;然后对推荐高度结构分别进行陆地地震作用及海洋环境荷载作用下的动力时程响应有限元模拟,并将两种支承条件与作用方式下房屋钢框架结构的动力时程响应结果进行对比。结果表明：海洋环境荷载作用下,3层和6层结构的动力响应水平都相对较小且差距不大,而9层结构的动力响应水平因海风及结构倾斜影响过大而比6层结构的有显著增大,据此选定6层高度作为较适宜的推荐高度;6层房屋钢框架结构在平台支承4个月一遇海况下与在陆地支承8度多遇地震下的动力响应水平总体基本相当,但与陆地支承8度罕遇地震动力响应水平相比,即使是100年一遇的极端海洋环境荷载作用,其动力响应水平总体上也明显小于前者;研究成果可为海洋平台上承结构物的设计提供参考。     

公交车移动荷载作用下浅埋电力隧道结构动力响应分析

为研究浅埋电力隧道在公交车移动荷载作用下的结构动力响应情况,以某城市既有浅埋电力隧道为例,建立了“公交车荷载-道路-电力隧道”多元耦合动力分析模型,并对公交车移动荷载加以简化,重点分析了公交车以36、54、72 km/h三种车速情况下路面和隧道顶板的动力响应特征。结果表明,在36、54、72 km/h三种不同车速条件下,路面和隧道顶板的最大沉降量和最大振动应力幅值随车速变化的幅度较小,而它们的最大振动速度幅值和最大振动加速度幅值随车速变化的幅度较大,但整体上路面和隧道顶板的振动效应随车速提高而增长。因此,在实际工程中应加强管控高速运营公交车辆对既有电力隧道产生的不利振动影响。