考虑温度梯度影响的偶应力理论的无网格方法

采用偶应力理论描述温度梯度影响下薄板结构复杂热力耦合特征,利用移动最小二乘近似构造的形函数高阶连续特征,将温度梯度、结构的应变和旋转曲率直接用节点的温度或位移进行插值,建立了考虑温度梯度影响的偶应力理论的无网格数值计算框架。对温度梯度影响下的薄板弯曲效应进行数值模拟,分析了温度梯度对结构变形的影响。结果表明:考虑温度梯度影响时薄板有显著的变形,且变形值随着温度梯度的增大而增大。     

钢管混凝土组合桁梁温度梯度试验研究与温度效应分析

以某钢管混凝土组合桁梁桥为工程背景,进行钢管混凝土组合桁梁的截面温度场现场监测与试验研究,通过比较分析,提出组合桁梁典型温度梯度分布;采用有限元方法,研究不同温度梯度下的结构温度效应。分析结果表明:温度梯度的取值对组合桁梁结构受力与变形影响明显;实测温度梯度作用下的温度效应值大于现行规范计算值。     

混凝土箱梁考虑翼板厚度变化的剪力滞效应

针对翼板沿截面宽度方向变厚度的混凝土箱梁,利用势能变分原理,建立了可以考虑翼板厚度变化的剪滞效应分析通用方法;针对简支梁和悬臂梁等基本结构体系,系统研究了改变翼板厚度变化对正剪力滞效应、负剪力滞效应和剪力滞变形的影响规律。结果表明,翼板厚度变化对箱梁的截面应力和变形均产生影响。考虑翼板厚度变化对计算结果的影响可达15%。     

无铺装层扁平预应力混凝土连续梁的温度梯度研究

温度应力是影响大跨径桥梁结构使用性能的最主要因素之一,准确的温度场分布模型是计算结构温度应力的基础.基于子牙河特大连续梁桥监测数据的分析结果,得出截面不同位置温度随时间的变化规律,提出了无铺装层扁平混凝土箱梁竖向、横向温度梯度拟合公式,并应用ANSYS软件进行数值模拟.结果表明:扁平混凝土箱梁横向温度分布具有明显的对称性,顶板横向不同位置温差较大,腹板和底板位置横向温差较小;竖向温度梯度可以用指数函数加一次函数的形式进行拟合;横向温度梯度可以用一次函数分段表示,所得结论对于类似桥梁的理论研究、设计及施工具有很好的参考价值.     

非线性温度梯度作用下简支箱梁的剪力滞效应

为分析非线性温度梯度作用下箱梁的自应力分布,考虑上、下翼板剪切转角的最大差值幅值和相位的不同及截面的内力平衡,提出应力平衡的双参数剪力滞翘曲位移函数.在此基础上,根据最小势能原理,建立简支箱梁的微分方程和边界条件.随后计算非线性温度作用下简支箱梁的自应力,并与有限元结果进行比较.算例分析结果表明,在非线性温度梯度作用下,双参数法所得计算结果与有限元分析结果一致,且满足全截面轴力自平衡的双参数法计算精度高于直接双参数法的计算结果.简支箱梁在非线性温度梯度下的温度自应力导致端部产生剪力滞效应,温度剪力滞效应的影响范围约为1.5倍箱梁宽度,且应力结果大于基于平截面所得的应力.对于截面上下对称的无悬臂翼板箱梁,考虑剪力滞效应的跨中应力和平截面假定的计算结果相同;对于截面上下不对称的带悬臂翼板箱梁,由于非线性温度引起剪力影响截面的曲率,即使在跨中区域平截面假定所得的温度应力依然小于精确解,双参数法修正了剪力对截面曲率的影响而显著提高了计算精度.     

拱肋截面变化对刚性系杆拱桥受力性能影响分析

以一跨度为96 m刚性系杆拱桥为实例,建立拱肋不同变截面模型,探讨了拱肋截面变化幅度对该体系桥梁的受力性能影响.分析结果表明:拱肋变化对其自身变形、应力等受力性能影响较大,对结构动力特性及稳定性影响也较大,对系梁影响相对较小;分析表明:在跨度100m左右刚性系杆拱桥中,对于连续变截面拱肋,拱顶与拱脚处面积之比在5/6时...     

单跨组合梁火灾变形性能研究

为研究整体结构中组合梁在火灾中的的变形性能,采用试验方法对2个组合梁进行研究,考虑组合梁在整体结构中所处位置的不同2种工况.试验中量测了炉温、组合梁沿截面高度不同测点的温度、组合梁的竖向变形.结果表明：在火灾试验过程中,组合梁同一截面存在较大的温度梯度,产生温度应力,而相邻构件的约束使得组合梁不能自由变形,以致组合梁的...     

钢筋混凝土双曲拱桥静载试验研究

桥梁静载试验是研究桥梁静力特性的有效手段。通过静载试验对某双曲拱桥进行承载力分析,记录应变及挠度,以便了解桥梁结构的实际工作性能。试验和理论计算表明：该桥在静载作用下桥梁控制截面的应力和变形满足设计荷载的安全承载要求。     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

用于结构状态判别的PC斜拉桥温度效应

温度效应对PC斜拉桥的结构状态判别至关重要。以天津永和大桥的维修为工程背景,分析了PC斜拉桥的温度效应,包括体系温差、索梁温差、主梁温度梯度、索塔温度梯度等对桥面线形、塔顶偏位、索力的影响。根据永和大桥前后2次维修的实测数据,验证了基于现行规范的PC斜拉桥温度效应分析方法的有效性,给出了结构状态判别中温度效应修正的方法和步骤。结果表明,体系温差和索塔温度梯度对塔顶偏位的影响较大,而索梁温差是影响主梁竖向变位的主要因素。尽管运营多年的旧桥结构的刚度退化可能会导致计算结果与相应的实测值出现一定的误差,但将基于现行规范的温度效应计算结果用于既有PC斜拉桥的结构状态判别基本上是可行的,可供同类型桥梁维修设计及施工控制参考。     

组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁温度效应

钢-混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异,使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出.以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁为背景,考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应,建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法;通过精细有限元数值模拟验证了其可靠...     

温度对钢箱梁桥模态频率的影响

针对复杂模型的简化,对连续变截面钢箱梁桥进行了模态频率影响分析,提出了利用有限元计算来量化温度对复杂结构频率影响的方法.分析结果得出:环境温度主要通过使结构尺寸变化、使连续梁此种超静定结构产生次内力以及使结构材料的弹性模量发生改变这三种方式影响结构模态频率,其中结构尺寸变化的影响十分微小,可以忽略;环境温度对结构模态频率的影响程度主要取决于结构形式、材料、截面大小以及结构内力状态.模型分析显示:不同温度模式对结构变形和内力的影响差别很大;体系温差对变截面钢箱梁桥频率的影响主要是由弹性模量随温度的变化而引起的;主梁温度梯度对频率的影响体现在温度内力的改变上.     

箱梁截面尺寸对横向温度应力影响的分析

温度效应已被纳入桥梁设计中,但在桥梁建设和运营中仍有温度裂缝出现,而这些温度裂缝大多由横向温度应力造成,因此横向温度应力在温度裂缝防治中逐渐占据重要地位.以横向温度应力的理论为基础,通过改变箱梁截面参数来分析其对横向温度应力的影响,为横向温度应力分析和桥梁结构的设计、施工及维护提供参考.     

大跨钢管混凝土拱桥混凝土自调载灌注方法

为改善大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注期间结构受力和变形,基于拱肋应力和变形影响线,提出一种自调载灌注方法. 推导了拱圈加权弯矩能同混凝土龄期的理论公式,提出以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异最小为目标优化灌注间隔,避免已灌混凝土过早承载. 应用ANSYS自带的APDL语言,针对新龙门大桥开发了专门的灌注仿真程序,展开钢管混凝土拱桥分段灌注优化分析. 结果表明:所提出的自调载灌注法应用于钢管混凝土拱桥灌注施工是合理可行的,基于拱肋应力和变形影响线确定的灌注方案,可实现此类拱桥灌注过程中结构变形和应力的自控制;以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异极小为目标建立的优化方法,可合理确定大跨径钢管混凝土拱桥分段灌注的起灌时间. 相比临时扣索、水箱压重等调载方法,自调载灌注方法可减少施工辅助工艺,降低工程建设总造价.     

钢管混凝土系杆拱桥温度应力的数值模拟分析

采用通用软件ANSYS计算钢管混凝土系杆拱桥拱肋结构各控制截面在温度荷载作用下的内力与应力值，并通过改变矢跨比和拱轴系数将不同设计参数情况下的温度应力进行了对比。研究表明，钢管混凝土拱桥矢跨比和拱轴系数的变化对结构体系温差引起的拱顶截面轴力和弯矩的影响相当显著，而对1／4跨和拱脚各截面轴力和弯矩的影响则较小。     

特大桥实体桥墩在日照作用下温度场及温度应力的仿真分析

通过走行线特大桥大体积混凝土桥墩的施工实例,运用Ansys有限元软件对日照作用下混凝土热环境的温度场及应力场进行仿真分析,结果表明：受日照太阳辐射的影响,混凝土外表面的温度变化比桥墩内部的温度变化快,出现温度的滞后性,当温度差达到最大值时并没有出现最大拉应力,在日照作用下桥墩产生了较大的拉应力;最大拉应力、压应力及温差值较大区段从8：00-17：00,压应力随着日照时间和方位角不同而呈现抛物线变化,最大拉应力递减效应较压应力变化较小,拉应力对桥墩外表面裂纹影响效用最大。     

Adaptive FEM Analysis of the Temperature Field of Pistons in Diesel Engines and Their Thermal Stress and Deformation Calculation

The adaptive FEM analysis of the temperature field of the piston in one diesel engine is given by using the ANSYS software. By making full use of the post results provided by the software, the posteriori error estimation and adaptive accuracy meshing algorithm is developed. So the blindness of the mesh design through experiences can be avoided, and the accuracy requirement is adapted to the relative temperature gradient distribution across the entire domain. Therefore the meshes and solutions can be obtained at the same time. Based on the temperature field analysis, the thermal stress and deformation fields are calculated as well. The results show that the stress concentrates on the edge of the piston pin boss and the inside surface of the first ring groove, and the deformation of the head of the piston is greatest. But the difference between the long and short axes of the bottom cross section is greatest.     

路面板温度翘曲变形对基层的作用分析

目的为了研究温度变化对水泥混凝土路面基层的影响．方法结合试验路温度场监测数据,采用三维有限元法对基层结构在温度翘曲变形及与车辆荷载耦合作用下的受力特性进行分析．结果路面板正温度梯度翘曲变形作用下产生的基层应力要显著大于负温度梯度翘曲变形作用下产生的基层应力．路面板正温度梯度翘曲变形作用下产生应力与车辆荷载应力相迭加,二者耦合应力较大,且层间约束越大,应力越大．而负温度梯度翘曲变形作用下两者相抵．结论研究表明,基层受温度变化产生的变形主要由路面板翘曲变形引起,而自身温度场变化可忽略不计．     

温博段Ⅰ标段倒虹吸施工期温控防裂技术研究

针对管身混凝土结构施工期易开裂问题,认为结构的内外温差、基础温差是这类裂缝产生的主要原因.采用三维有限单元法对施工期倒虹吸进行仿真计算,分析混凝土施工期应力场的时空变化规律,得出管身裂缝容易出现的部位.在南水北调中线工程焦作市Ⅰ标段采用了模板外面贴泡沫保温板的保温方法,计算结果表明,混凝土表面的施工质量得到明显的防裂效果,值得类似工程应用推广.