不对称转体施工引起上、下球铰偏位原因及分析

摘　要: 武汉市常青路(青年路—三环线) 跨铁路主桥采用一种带有辅助支撑的墩顶不对称转体法施工,使用齿轮齿条驱动作为转体动力系统。在施工过程中, 转体系统的上、 下球铰出现了明显的相对滑移和偏转。为了分析上、下球铰之间相对偏位的产生原因及其影响, 对球铰在桥梁转体过程中的受力状态进行了剖析, 并采用ANSYS 分析软件建立了球铰结构的精细化有限元模型, 计算了相对偏位对球铰结构的不利影响。分析结果表明: 在常青路桥梁转体过程中, 配重吊装和支架拆除等工序使梁体产生的不对称变形和牵引系统对球铰的水平反力是上、下球铰产生相对偏位的两个主要原因。相对偏位产生后, 球铰结构自身能够承受一定的不平衡弯矩和水平荷载, 转体方案安全可行。     

基于非赫兹接触理论下转体桥球铰磨心应力分布分析

以往转体桥球铰都是基于现行规范简化为平面来进行协调接触应力计算的,其计算结果虽然符合工程要求,但是精度并不高,尤其是球铰圆心处的应力误差比较大,基于非赫兹接触理论来进行球铰磨心二维及三维状态下接触应力的计算,并通过与实际测量结果及实际工程数据的比较,得出相对于现行规范的简化算法,非赫兹接触理论在计算球铰磨心接触应力方面更具优越性。     

斜拉桥索梁销铰连接锚固区空间应力分析

索梁锚固区是斜拉桥受力的关键部位，受力集中且复杂，一般的平面分析很难反映实际的应力分布,简要介绍了舟山桃天门大桥斜拉索钢箱梁销铰连接模型试验和有限元数值分析，对箱梁各构件的应力大小和分布进行了研究．结果表明，斜拉索钢箱梁通过销铰连接，不会在连接区附近箱梁的顶板、腹板、底板等构件上引起明显的应力集中，不必对箱梁锚固区进行额外的加强，销铰连接是一种可靠而又简洁的斜拉桥索梁连接方式．     

提高转体桥球面平铰底部混凝土密实度技术

超大转体桥球面平铰背部为平面而且直径较大时,对下球铰底部混凝土密实度提出了更高的要求.为提高转体桥球面平铰底部混凝土密实度,结合保定市乐凯大街南延工程跨保定南站主桥的实际应用案例,对球面平铰底部混凝土不密实问题进行分析,提出解决球面平铰底部混凝土不密实的举措,特别是对混凝土施工和环氧树脂浆液压浆工艺进行重点介绍,通过在下平铰浇筑C60细石自密实混凝土,然后将注环氧树脂浆液通过压浆孔道进行内压,球面平铰底部混凝土坑洞百分率控制在8%以内,保证了下平铰底面与混凝土的密贴结合,提高了球面平铰底部混凝土密实度,保证了球面平铰安装一次性合格.     

Q460高强角钢轴心受压构件极限承载力试验研究

为研究Q460高强角钢轴压构件的受力性能,采用静力试验对试件破坏状态和稳定承载力进行分析,两端设置球铰、单刀口铰和双刀口铰支座,分析了不同铰接方式对构件受力性能的影响。结果表明,采用不同支座均能很好地反映杆件的受力性能;短构件的极限承载力由钢材强度控制,长细比变化对其影响很小,长细比等于30和45的试件以局部破坏为主,长细比等于60和80的杆件以整体弯曲失稳为主。比较试验和各规范理论计算结果发现,试验值显著高于中国DL/T 5154—2002杆塔技术规定计算值,与美国ASCE 10—97导则计算值吻合较好。     

预应力网架结构的初步研究

通过对网架结构受力特点的分析及对球铰构造的重新设计，使预应力技术在网架中得到应用，从而提高了整个网架结构的受力可靠性，为高强度材料在网架结构中的应用提供了可行性，减轻网架自重、节约了材料。     

斜拉桥塔梁同步施工过程的力学特性

为了研究斜拉桥在满堂支架分段拆除的塔梁同步施工过程中主梁、主塔和斜拉索等结构力学性能的变化,通过Midas/Civil(multitier distributed applications services/Civil)有限元分析软件,实现了斜拉桥施工过程的结构力学性能计算分析。依托亚洲最大转体重量斜拉桥—邹城斜拉桥(主跨为110 m+110 m独塔双柱双跨双索面混凝土斜拉桥)为背景开展研究,采用弹性受压连接单元模拟满堂支架,空间梁单元模拟主梁、主塔,考虑现场实际施工过程,开展了邹城斜拉桥结构受力和变形的数值计算。对比分析了数值计算结果与现场实测数据分析结果。结果表明:拆除满堂支架前后,支架支反力计算值最大增加382 kN,斜拉索索力计算最大变化值占该索索力的0.96%,实测索力最大变化值占该索索力的1.67%,主梁线型实测最大变化值为-7 mm。斜拉桥主梁相应节段的斜拉索张拉完成,是满堂支架分段拆除的塔梁同步施工应用于现场的前提条件。     

矮塔斜拉桥施工阶段结构行为研究

以一座双塔双索面矮塔斜拉桥为工程背景,应用Midas/Civil软件建立其空间模型对矮塔斜拉桥在施工阶段的变形及受力特点展开研究,得出矮塔斜拉桥在施工期的变形、主梁内力及应力状况,分析其特点,为矮塔斜拉桥的设计及施工控制提供参考.     

重庆万盛藻渡大桥竖转施工转动铰受力性能分析

拱桥竖转施工是在转体施工基础上发展起来的一种常见的拱桥施工工艺,拱脚转动铰的受力性能对工艺的实施和结构体系转换具有重要作用。本文以重庆万盛藻渡大桥施工转动铰为例,利用相关有限元软件建立了有限元计算模型,通过对其进行受力分析,得到拱脚转动铰节点的应力场及容易出现塑性流动或蠕变的区域;分别分析了受力方向上最大计算应力值产生点到轴孔着力点的距离l与作用力F、钢板厚度t及轴孔直径D三种参数的对应关系,分析表明：l与作用力F呈线性关系,与钢板厚度t呈指数关系,与轴孔直径D关系不大。转动铰设计时应注意留出足够的空间,以防止转轴附近易出现塑性流动或蠕变的区域发生屈服破坏,并应严格控制好轴孔到钢板边缘的距离。     

高强单角钢一端偏心压杆极限承载力试验研究

为了研究输电塔中Q460高强角钢一端偏心压杆受力性能,通过试验与理论计算方法分析了受压试件的整体稳定和局部屈曲情况,试件轴心端采用球铰和双刀口支座模拟,考察了不同端部条件和残余应力等对角钢受力性能的影响,结果表明：试件轴心端无论采用球铰支座或双刀口支座形式,均能较准确反映角钢构件的受力性能,残余应力对试件承载力影响小于5％。比较了试验、有限元法、美国《输电铁塔设计导则》（ASCE10—1997）和中国《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》（DL／T5154—2002）对角钢极限承载力值的不同处理方法,指出采用DL／T5154—2002标准计算方法对高强钢杆件承载力得出的结果偏保守,在此基础上,提出了对实际材料强度除以抗力分项系数rR=1．111后改造的ASCE设计方法。     

径向荷载作用下多排圆柱壳八塑性铰变形行为研究

研究圆柱壳的径向动力变形行为,有助于构造具有高吸能率的抗爆结构.与单个圆柱壳径向受压四塑性铰变形机构相比,多排圆柱壳因受相邻两圆柱壳横向约束,其变形特征有所不同.通过对多排圆柱壳的受力分析、准静态压力实验、小药量爆炸实验和数值模拟研究,明确了径向荷载作用下多排圆柱壳的塑性变形行为,提出并确立了八塑性铰变形机构,即由四个塑性区边缘不断外移的移动铰和四个塑性区相对大小不变的固定铰组成.进一步,确定了转动区尺寸及塑性铰位置,计及应变率效应和材料硬化效应,建立了八塑性铰机构塑性铰附近的塑性弯矩表达式,为用模态法求解多排圆柱壳的大变形问题奠定了基础.     

某增雨火箭炮回转体的结构分析与优化

为实现某增雨火箭炮回转体的结构优化设计,文中基于某增雨火箭炮的显示动力学有限元模型,分析了火箭炮在极限工况下回转体的刚度、强度.以增雨火箭炮回转体的总质量为目标函数,回转体各部分的厚度为设计变量,材料的刚度和强度为约束条件,选取火箭炮发射过程中回转体底座尺寸作为设计变量,运用快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)对增雨火箭炮回转体进行了结构优化,得到了回转体最优尺寸参数.结果表明:优化后的回转体底座在火箭炮发射方位角为0°,高低角为45°极限工况下,底座最大应力为281.3 MPa,小于增雨火箭炮回转体的材料许用应力356 MPa,底座最大应变为1.275×10~(-4),在保证回转体底座刚度、强度前提下提高了材料的利用率.     

大跨度斜拉桥索塔锚固区应力分析

斜拉桥拉索锚固区是索塔受力的关键部位,在斜拉索大吨位拉力及预应力共同作用下,受力十分复杂,保证其结构安全、受力合理是斜拉桥建造过程中的关键问题.运用实体有限元方法对某斜拉桥索塔锚固区进行空间应力分析,对比分析了3种不同工况下锚固区的受力特点及应力分布规律.分析结果表明,采用环向井字形的水平预应力束配置形式是合理的;在1 265 MPa的张拉控制应力下,各铜束应力都已经相当接近1 116 MPa,说明了预应力钢束的强度已经充分发挥,不宜再提高张拉控制力.     

斜拉桥前支点挂篮施工过程模拟分析

为明确前支点挂篮施工斜拉桥施工过程中挂篮变形及受力状态,针对影响施工控制精度的节段施工中间张拉过程与前支点挂篮密切相关的问题,基于前支点挂篮受力分析及MIDAS CIVIL有限元模拟,提出中间张拉索力计算公式及挂篮参与整体受力变形的9步施工过程模拟分析方法,并与实际工程中结构受力状态和变形状态进行对比分析.结果表明,根据这种施工过程模拟分析得到的施工预拱度、中间张拉过程理论高程及内力状态均满足施工控制精度的要求,可用于指导实际工程.     

混合梁斜拉桥钢 - 混结合段有限元分析

结合铁路钢箱混合梁斜拉桥实际工程,利用大型有限元计算软件ANSYS对混合梁钢-混结合段的受力状态开展有限元分析,通过计算得到结合段模型在最不利荷载组合工况下的应力分布和变形情况。计算结果表明,钢-混结合段的钢板和混凝土的受力状态均处于安全设计范围之内,传力顺畅,受力合理。     

梳理机工作辊三维有限元分析及优化设计

分析了梳理机工作辊的工作载荷,建立了数学模型,并应用Ansys9.0对梳理机工作辊结构强度进行了有限元分析,得到了工作辊受力变形与轴头长度及壁厚的关系,对工作辊进行了优化设计,确定了合理的轴头长度及壁厚.     

球塞泵定子轨道接触应力分析

基于球塞泵的运动学和动力学模型,得出球塞运动方程及运动轨迹,并推导出球塞在定子轨道任一位置时的受力;根据弹性力学理论和赫兹接触应力公式,反推出球塞在任意位置对定子内壁的接触应力及其分布。分析结果对球塞泵的优化设计具有重要指导意义。     

一种典型连杆机构的运动学仿真与优化

为了更好地对连杆机构的运动性能进行分析研究,采用仿真分析软件ADAMS对一种典型的连杆机构进行了运动学仿真、分析及优化设计.仿真时以各铰点的坐标为设计变量进行设计研究,分析出对工作性能影响最大的三个变量为"DV_4"、"DV_8"和"DV_10",同时以这三个变量为优化对象,并以关键铰点D点的最大受力达到最小值来建立目标函数,进一步对机构进行优化设计.优化结果表明机构工作时的机械传动性和安全可靠性得到了提高.     

VSHS工法施工成套技术

提出了一种施工新方法，简称VSHS工法.把超静定柱面网壳结构改变成三铰拱桁架机构进行装配，用机械使该机构一侧滑动铰支座在地面作水平滑移运动并使之快速施工成形，将成形后的机构改变成结构.结构在施工期间的机构特性可避免强迫安装行为，有利于消除施工次应力并提高施工质量.而结构装配高度的降低又有利于提高施工安全性、缩短工期和降低施工成本.通过工程算例介绍了施工实施过程，并对结构进行了施工全过程的力学分析.分析结果表明，该工法施工最不利受力状态是在顶推滑动铰支座的初期，而机构特性却使得各构件在施工过程中所经历的最大内力和变形具有临时性特点，因而不会影响结构的最终受力.用常规设计的简化计算方法进行该工法的施工力学分析计算是可行的.提出了工程算例结构中各种铰结点的构造和设计尺寸，并对其进行了有限元力学分析.     

基于ADAMS仿真技术的挖掘机铰点受力分析

为了获得挖掘机工作时主要铰接点处的连续受力变化值,利用Pm/E 4.0和ADAMS 2005两种软件,建立了SWE90U液压反铲挖掘机的虚拟样机.在虚拟环境中,分别模拟了该挖掘机的铲斗挖掘、斗杆挖掘和平整操作3种典型工作状态,并针对该挖掘机的4个主要铰接点的受力情况进行了分析研究,得到了一系列相应的铰接点受力变化曲线.结果表明,动臂与斗杆铰接点的受力情况变化最为剧烈,而摇杆与斗杆铰接点的受力情况变化最为平缓.