竖转施工刚构拱桥转动铰接触应力有限元分析

转动铰是连接刚构拱桥拱座与拱肋的临时施工构造措施,在放张式竖转合拢过程中,转动铰是全桥转体施工成功与否的关键。通过对八字型刚构拱桥竖转施工过程的接触有限元模拟,研究了转动铰的局部应力分布,分析了转动铰的结构力学性能。实体工程分析表明:转动铰结构整体处于较低的应力状态,局部存在应力集中现象,可通过加强局部构造措施,保证转动铰整体力学性能满足竖转施工的安全性要求。     

下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚有限元应力分析

通过对某下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚进行空间有限元分析,通过拱脚节点的整体、局部和与系梁交接的截面应力云图,分析得出拱脚节点除在截面变化的局部区域有较大拉应力,其余以受压为主,内部应力分布均匀,结构构造设计合理;通过应力迹线分析,得出系梁刚度的加大更适合拱脚节点的受力;为了避免局部破坏,建议在设计中应注意拉力过大区域的抗裂设计,如加设钢筋网或铺设钢板等。     

双铰型上承式镰刀形拱桥关键构件受载性能研究

某双铰型上承式钢筋混凝土拱桥,外形呈镰刀形状,拱肋截面形式根据弯矩分布规律相应变化。建立空间有限元模型,分析了拱桥主要构件在关键施工阶段及成桥状态下的内力分布规律,并对该拱桥在施工过程中的应力状态及变形情况进行监测与控制。有限元计算及施工监测结果均表明,该桥内力分布均匀,有很好的刚度,各关键构件受载性能满足要求。拱肋除施工中体系转换时出现过拉应力外,其余均受压,应力在规范允许范围内,且拱轴弯矩较小,说明拱轴设计合理。该桥型在今后的工程实践中值得进一步推广。     

六线简支钢箱叠合拱桥拱肋力学分析

以北京丰台站六线简支钢箱叠合拱桥为工程背景,利用MIDAS/Civil建立六线简支钢箱叠合拱桥的有限元模型,对成桥状态下的拱肋在不同工况下的受力情况进行分析,在三线偏载情况下拱肋竖向位移达到最大值129.3 mm,比六线全载情况下稍增加3.7 mm,拱肋最大压应力达到208 MPa,比六线全载情况下稍增加7 MPa,在三线偏载情况下对拱肋受力最不利,但拱肋位移及应力均满足规范要求,在使用阶段的安全性得以保证。分析了温度对拱肋位移的影响,拱肋各部位竖向位移变化呈抛物线形,随着拱肋与拱脚之间距离的增加,竖向位移值增大,在拱顶处达到最大值,拟合出了拱肋位移与温度之间的关系,为预测六线简支钢箱叠合拱桥的温度变形提供相关依据;同时分析了拱肋与主梁刚度比变化对拱顶在不同温度下的竖向位移进行了分析,提高拱肋刚度可以减小拱肋竖向位移。     

尖湖拱桥拱肋施工监控应力分析

在尖湖桥施工监控中,采用有限元软件建立拱桥结构模型,分别对浇注拱肋混凝土、第一次张拉吊杆和成桥后三种状况下的拱肋进行受力分析计算,并与实际检测数据进行对比。结果表明,拱肋内混凝土刚度对模型结果影响较大;成桥后模型可以模拟拱桥的实际受力状态,并为施工监控提供理论支持。     

三连拱主拱拱脚的局部受力分析

针对钢管拱桥的设计计算中,拱脚部分由于结构构造复杂,采用考虑了剪切变形的三维Timoshenko梁单元也无法对其受力状况进行准确和仔细地模拟,需要采用空间实体有限元进行分析才能得到较真实的结构受力状态和应力分布,采用midas FEA、midas Civil对某三连拱的主墩拱座进行了详细的实体分析,并采用应力分析结果指导了该区域的钢筋配置.     

邹城市30m桥转体系统优化研究

邹城市30m桥是目前世界上转体重量最重、球铰半径最大且采用单球铰转动的转体斜拉桥,由于斜拉桥本身的强度和稳定性不占优势,现针对其牵引系统和转体结构进行重新优化设计,使球铰撑脚受力更加合理。再使用Abaqus有限元软件建立球铰模型,分析新受力体系下球铰的受力和变形,使优化设计后的球铰满足转体过程中的强度和变形要求。     

山区公路曲线拱桥合理悬臂长度计算

为了研究山区公路曲线拱桥设计方法,以跨径120m、桥面平曲线半径400m、拱肋轮廓曲线半径900m的曲线拱桥为研究对象,根据桥面各种受力工况及桥梁本身的受力情况,通过整桥有限元模型分析,研究拱脚、1／4拱肋和拱顶处扭剪应力与桥面悬臂长度的变化关系,从而获得合理的桥面悬臂长度;同时通过对其他跨径进行有限元分析计算,得到不同跨径、不同平曲线半径桥面合理的悬臂长度,并给出了不同跨径、不同平曲线半径下桥面悬臂长度的计算公式。提出的设计方法可为曲线拱桥的设计提供参考。     

下承式系杆拱桥拱脚局部应力分析

下承式系杆拱桥将梁、拱两种结构有机结合,以其受力合理、刚度大、造型优美而受到桥梁界的普遍欢迎。以广西沿海铁路扩能改造工程钦江特大桥主桥128 m钢管混凝土系杆拱桥为背景展开研究,利用ANSYS实体单元对拱脚局部应力进行有限元分析,得出钦江拱脚结构整体上受力合理,最后提出了设计施工时可适当沿着拱脚表面对拱脚进行加强等一些有用的建议。     

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.     

塑性铰区采用FRC柱试验研究及正截面承载力分析

采用简化的纤维增强混凝土应力应变关系,根据截面变形的平截面假定和截面力的平衡方程,推导出塑性铰区采用纤维增强混凝土柱在不同极限状态时的曲率。根据各极限状态点曲率,求得截面上各分布力,对截面形心轴取距,到塑性铰区采用FRC柱的开裂、屈服、峰值和极限点的弯矩表达式。与试验结果对比表明,计算值与试验值吻合较好。     

喷气织机织物下机缩率的分析研究

纤维，纱线和织物受到应力作用时会产生三种变形，一种是与作用时间无关的急弹性变形。另外二种与作用时间和应力大小有关的变形。即缓弹性变形与塑性变形，或称之为初级时而变和次级蠕变。     

含水炭质板岩非线性蠕变损伤模型及应用

对深埋隧道炭质板岩进行高围压不同含水状态三轴蠕变试验.蠕变过程中,随着加载应力水平提高及含水量的增加,炭质板岩产生衰减、稳态及加速蠕变3阶段.将Burgers模型串联一个由非线性黏壶η(n,t)与塑性体并联而成的非线性粘塑性元件,改进后的模型可描述加速蠕变曲线.由该模型建立本构方程,拟合分析不同含水状态炭质板岩的蠕变参数,结果显示粘滞系数ηM、瞬时变形模量EM、粘弹性变形模量EK、粘弹性粘滞系数ηK随含水率增加呈指数形式递减,但递减规律并不相同.引入含水损伤变量D(w),计算得到各蠕变参数指数型含水损伤演化方程,进而建立了考虑含水损伤的非线性蠕变模型,可充分反映不同含水状态对炭质板岩的蠕变损伤特性.建立数值模型,计算不同含水状态隧道围岩时效变形规律,结果显示初期支护体系于168 h左右闭合能有效限制围岩蠕变变形发展,二衬宜于初期支护闭合后360 h左右施作.     

解析法求解平面铰链四杆机构的探讨

阐述了用三角几何知识建立求解平面铰链四杆机构各杆长度的数学模型,然后利用ＡｕｔｏＬＩＳＰ语言编程,ＡｕｔｏＣＡＤ 绘图,使所设计的四杆机构在转动的同时直观地绘出连杆上任意点的运动轨迹,使其满足设计要求。     

复杂载荷下火车轮轴的有限元分析

目的　通过对火车轮轴在复杂载荷作用下的有限元分析 ,实现火车轮轴结构与体积的优化 .方法使用 Solidworks建立参数化三维模型 ,采用通用的有限元分析系统 ANSYS进行分析 ,对火车运行中复杂情况 (主要受到机械力和由于刹车而引起的热应力 )进行简化 ,对接触部分采用合理的接触单元模型 .结果分别求出了轮轴在不同边界条件下的应力分布情况 .结论　实现火车轮轴的优化设计 ,优化后轮轴的最大应力均小于屈服应力 ,满足我国铁路的标准要求     

蜂窝式可替换塑性铰框架试件抗震性能

为避免在地震作用下梁柱翼缘相交处的焊缝发生脆性破坏,本文设计了一种蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点,并对基于此节点的4个不同蜂窝式耗能环尺寸的框架试件模型进行低周往复加载的ABAQUS有限元模拟和加载试验,分析各框架试件有限元模型和试验试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能等,研究蜂窝式耗能环的法向厚度和径向厚度对节点框架滞回性能的影响。结果表明：蜂窝式可替换塑性铰节点框架的滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力;等间距地增加蜂窝式耗能环阵列的径向厚度,可以提高蜂窝式梁柱节点框架的耗能能力和屈服后的变形能力;蜂窝式耗能环阵列法向厚度从H型钢梁腹板厚度增加到3倍H型钢梁腹板厚度时,蜂窝式梁柱框架试件的耗能能力显著提高。蜂窝式梁柱框架试件试验中蜂窝式耗能单元的破坏位置与蜂窝式梁柱框架试件有限元模型中应力分布较大的位置几乎完全吻合,符合实际情况。相较于传统钢结构梁柱抗震节点,蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点将梁柱焊缝处的脆性破坏转化为梁上特定位置的破坏,充分转移梁柱节点焊缝处的应力,蜂窝式可替换塑性铰节点保护了梁柱节点焊缝,能够有效实现塑性铰外移。蜂窝式可替换塑性铰节点有效减少梁柱节点焊缝开裂现象,降低钢结构在大震下发生焊缝开裂而倒塌的几率,易于模块化工厂加工,显著提高施工效率,便于消防管道、电缆等设施的转向和穿线。     

基于Sap2000钢筋混凝土 异形柱框架结构Pushover分析

运用Sap2000有限元软件对钢筋混凝土异形柱框架结构进行Pushover分析.通过主、副惯性矩等效的方法将异形柱简化成矩形柱,建立钢筋混凝土异形柱框架结构,定义塑性铰之后进行静力非线性计算.对分析结果分布的塑性铰、基地剪力-位移、性能点等方面进行定性与定量综合评价,为异形柱在框架结构中基于性能的抗震设计提供参考.     

Zonal disintegration phenomenon in enclosing rock mass surrounding deep tunnels—mechanism and discussion of characteristic parameters

The mechanism of the zonal disintegration phenomenon (ZDP) was realized based on the analysis of the stressedstrained state of the rock mass in the vicinity of the maximum stress zone, which resides in the creep instability failure of rock mass due to the development of a plastic zone and transfer of the maximum stress zone within the rock mass. Some characteristic parameters of the ZDP are discussed theoretically. In first instance, the analytical critical depth condition for the occurrence of ZDP was obtained, which depends on the characteristics and stress concentration coefficient of the rock mass. Secondly, based on creep theory, the expression of the outer radius of the undisturbed zones in the deep rock mass was obtained with the use of an improved Burgers theological model, which indicated that the radius depends on the characteristics of the rock mass and the depth of excavation and increases quasi-linearly with the rise of creep compliance of the rock mass. Finally, the formula for the distance of the most remote fissured zone away from the working periphery was derived, which increases logarithmically with the increase in the ratio of the in-situ stress and ultimate strength of rock mass. The distances between fissured zones are discussed in qualitative terms.     

A generalized plasticity model for the stress-strain and creep behavior of rockfill materials

The generalized plasticity constitutive equations that simulate, in a unified manner, the stress-strain response and the creep behavior of rockfill materials are derived using the concept of elastoplasticity. A single yield surface is assumed to capture the onset of plastic strains with, however, two separate potential functions for the stress-induced plastic strains and the creep strains,respectively. The involved tensors and scalars are then specified directly, following the generalized plasticity method, to substantiate the constitutive equations. The model thus obtained is verified using triaxial compression experiments, true triaxial experiments and triaxial creep experiments. The effectiveness of the model is also demonstrated by a successful application in studying the behavior of a high concrete face rockfill dam(CFRD). It is found that for a high CFRD with a long construction period, neglecting the creep of rockfill materials during construction results in an underestimation of the deformation of the dam.The deformation and stress of the concrete slabs may also be considerably underestimated.