拉萨河特大桥动力测试与车桥耦合振动分析

为检验桥跨结构的动力性能,对主跨径108m,梁拱组合体系拉萨河特大桥进行动力试验。测试其自振频率和振型;激振试验中,测试桥跨结构在列车以不同速度通过桥跨和在桥上特定位置制动时桥跨结构的应变、位移、振幅以及加速度等动力响应,并将实测结果与车桥耦合振动计算结果进行对比分析。结果表明,该组合体系具有良好的竖向刚度、横向刚度;列车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用但并不明显,列车在桥上行车时具有良好的安全性与舒适度。该新型结构的设计理论和计算方法是合理性的,为今后设计该类组合体系铁路桥梁提供理论依据和技术参考。     

铁路尼尔森体系提篮拱桥动载试验与车桥耦合振动分析

为检验桥跨结构动力性能,对112m跨铁路尼尔森体系钢管混凝土提篮式系杆拱桥进行了动载试验.测试其自振特性,并测试试验列车以不同速度通过桥跨和以一定速度在特定位置制动时桥跨结构应变、位移、振幅及加速度等动力响应,并将测试结果与车桥耦合振动计算结果进行对比分析.研究结果表明,该桥具有良好的竖、横向刚度和结构强度;列车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用,运行列车具有良好的安全性与舒适度.     

静载试验在公路桥梁中的应用研究

采用等效荷载试验模拟组合体系桥梁在最不利荷载作用下的工作状态,验证设计理论、计算方法及桥跨结构设计的合理性,评价桥跨结构在设计使用荷载下的工作性能,预测桥梁运营的状况,为桥梁维修、管理提供技术依据.     

竖向地震作用下桥梁结构的瞬态波响应分析

竖向地震引起的剧烈地面运动可能导致桥梁结构的损坏。针对竖向地震作用下双跨连续梁桥的瞬态动力学问题,考虑波动效应,应用瞬态波特征函数法求解了地震过程中桥梁结构的瞬态波响应理论解。通过实例分析,描述了桥墩中轴向波和桥跨结构中弯曲波的传播、反射、相互作用和波碰撞等现象。计算结果表明,不同的竖向地震动与水平地震动的比值会引起桥梁响应特征的明显改变。随着比值的增大,桥梁响应特征的改变主要表现为：（1）接触力的变化幅度增大,出现更大的接触力,加剧支座的损坏可能性;（2）出现了更低的接触力,甚至零接触力,大大增加了桥跨结构与桥墩相对滑动的可能性;（3）使原本整体处于受压状态的桥墩中出现了拉应力,拉应力有可能超过混凝土的抗拉强度,并使桥墩出现了拉-压交变应力,使得桥墩底部处于恶劣的应力状态;（4）桥跨中部向上的最大动挠度超过了两端,也就是桥跨结构被抛起的可能性增大。     

铁路大跨连续刚构桥动力性能研究

使用桥梁动力分析程序BDAP,对遂渝铁路主跨128m的薛家坝涪江特大桥进行车桥耦合动力仿真分析,得到桥梁及列车的动力响应。为检验桥跨结构的实际动力性能,进行全桥动力试验,测试其自振特性以及列车以不同速度通过桥跨时桥跨结构的动力响应。将试验结果与车桥耦合振动分析结果进行了比较,二者基本相符。结果表明,该桥具有良好的竖向刚度、横向刚度和结构强度,列车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用,而列车行车具有良好的安全性与舒适度。     

基于混合模型方法的大型输水隧道水锤冲击响应数值分析

针对大型输水隧道水锤分析响应分析中由于超大计算规模和非线性强流-固耦合计算造成的数值计算困难,该文提出将混合模型方法应用到大型衬砌输水隧道水锤冲击响应的数值模拟中,通过该方法不仅可以得到输水隧道全程水锤压力,也可以得到关键区域衬砌环管片结构响应。模型中流场部分通过FLUENT计算得到流场节点压力和速度,然后通过初始条件或边界信息施加到结构部分进行LS-DYNA计算,水锤计算时流-固耦合通过基于ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述的罚函数实现。该文对上海某大直径双线输水隧道在水锤作用下的结构响应进行了分析,结果呈现了水锤压力在长距离输水隧道内的传播以及对衬砌结构的影响。     

散热器散热过程的场协同分析

大型计算机服务器CPU的散热问题始终是业内专家关注的焦点,为此推出了多种不同类型的CPU散热装置。为了提高散热器对流换热的性能除了采用强化换热措施外,流体速度场与温度梯度之间的协同程度也将影响其换热效果。本文对一种新型结构的芯片散热器进行了实验研究,通过PIV实验测试以及运用流固耦合进行数值计算,获取了实验风道中散热器周围的速度场和温度场。在此基础上利用场协同理论对其换热过程进行了分析,得出了颇有参考价值的研究结论。     

贵阳市黔灵大桥设计特点

本文重点介绍该桥桥跨布置以及结构设计与结构计算。通过先进的计算分析和有关的课题研究,精心设计,努力创新,使该桥上下部结构尺寸合理、比例协调,全桥气势宏大,庄重沉稳又不失轻盈美观,符合安全、经济、实用、美观的原则,现已竣工通车。     

基于LS-DYNA的大空间柱壳结构爆炸波压力场分析

基于ANSYS/LS-DYNA,在验证模型及参数选取正确及可靠的基础上,建立了大空间柱壳结构在爆炸作用下的冲击波压力场计算模型。引入本征正交分解（POD）法,解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题,大大减少了大空间结构爆炸动力响应分析的计算量。对大空间柱壳结构在爆炸冲击荷载作用下的压力场进行了数值模拟计算与分析,研究了跨度和矢跨比等因素对结构压力场分布的影响。结果表明,计算模型适用于大空间柱壳结构在爆炸作用下的动力响应计算。     

大型门式起重机风荷载响应仿真分析

风荷载是起重机设计及运行时的重要荷载,近年来门式起重机呈现"大型化""柔性化"的发展趋势。大型门式起重机受其结构特性影响,对风荷载极其敏感,现行《起重机设计规范》仅通过风力系数及挡风折减系数对起重机迎风面的静风荷载进行界定,因而无法获得起重机各表面的风荷载分布情况。为解决这一问题,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对大型门式起重机的风场绕流特性进行仿真分析,并运用单向流固耦合方法将风荷载数据引入起重机计算结构力学模型并进行有限元分析,从而获得自然风场中大型门式起重机的风荷载响应,并将它与根据《起重机设计规范》计算得到的结果进行对比。结果表明:利用计算流体力学仿真分析得到的起重机整机风荷载与根据《起重机设计规范》计算得到的结果相近,但基于流固耦合方法所得的起重机结构应力大22.77%,结构应变大17.23%,这是因为自然风场中起重机各表面均受风荷载影响,而《起重机设计规范》仅对迎风面风荷载进行量化,忽略了流体在非迎风面产生的负压以及黏性力作用;门式起重机的主梁及支腿为串列结构,上游结构对下游结构有屏蔽效应,使得下游结构表面为负压,且屏蔽效应随着上下游结构间隔比的增大而减弱。研究结果可为起重机的设计校核提供参考。     

一座现有拱桥面内失稳的可靠度随机有限元分析

用基于一次可靠度方法的可靠度随机有限元对一座现有的钢筋混凝土拱桥面内稳定性进行剩余可靠度计算,并对影响稳定性可靠度的主要参数进行了灵敏度分析。以随机变量和随机场表示现状荷载(汽车荷载、人群荷载、桥面二期恒载和结构自重)及结构参数(主拱圈弹性模量)。用作者提出的基于线性回归的随机场离散方法离散上述随机场,以有限元稳定分析的解作为复杂结构的隐式功能函数。上述功能以及失稳特征值对基本变量的梯度计算均已包含在作者开发的可靠度随机有限元程序RESFEP中。分析给出此桥稳定性可靠度值。灵敏度分析表明:在各随机变量中,拱肋弹性模量随机场离散变量对拱桥可靠度指标影响最大,汽车荷载随机场离散变量次之;在各随机变量的均值和标准差中,拱肋弹性模量随机场离散变量均值和标准差对拱桥可靠度影响最大,汽车荷载随机场离散变量的均值和标准差次之。     

大跨度斜拉桥的施工非线性倒拆分析

以斜拉桥静载弯曲能量作为目标函数,综合考虑斜拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应,并采用混合法求解系统方程,确定斜拉索成桥时的初始张拉力。以由此确定的斜拉桥初始状态作为施工非线性倒拆分析的初始状态,倒拆分析的过程中需要考虑相应阶段的混凝土收缩、徐变影响,倒拆分析的结果作为斜拉桥施工阶段的斜拉索张拉力,即斜拉桥施工阶段的最终优化结果。该方法经过算例验证,取得了较好的结果,为斜拉桥的施工控制提供了依据。     

带大边梁的桥梁结构实用空间分析的虚拟纵梁法

通过设置虚拟纵梁的途径分析大边梁桥的荷载横向分布,推导了考虑大边梁影响的横向分布基本公式,数值算例验证了所推公式的正确性。为了进一步掌握大边梁桥的横向分布特性,以所推公式为依据,编制了大边梁桥横向分布电算程序,分析了大边梁与内梁的刚度比及设置内横梁对横向分布的影响,绘制的大量图表显示了其影响规律。研究结果表明:边梁刚度增大后,会显著影响荷载横向分布,使边梁的横向分布系数大为增加,而内梁则大为减小,但当刚度比增至一定值后,这种影响的程度就会变得很小;设置内横梁会使大边梁的横向分布系数有一定增加,但却使内梁的横向分布系数大大减小。     

单索面矮塔斜拉桥的动力特征参数研究

结合小西湖双塔三跨单索面矮塔斜拉桥地震荷载作用下的结构动力反应,引入“斜拉索动力荷警效应暨响度”的概念定量分析了矮塔斜拉桥斜拉索在地震荷载下的实质作用,并据此提炼出能综合反映矮塔斜拉桥结尊翌考譬征的参数——“矮塔斜拉桥动力特征参数”;用“斜拉索动力荷载效应影响度”与“矮塔斜拉桥动力特征参数”的相关性定量描述矮塔斜拉桥的动力特点,对进一步认识矮塔斜拉桥的动力性能有一定的参考意义。     

桥梁动态称重迭代算法的理论与试验研究

桥梁动态称重(bridge weigh-in-motion,BWIM)能够以桥梁作为载体识别过往车辆的轴重。商用BWIM系统通常基于Moses算法,以桥梁的实测影响线对车桥实测动力响应进行轴重识别。然而,该算法的轴重求解方程是病态方程,在特定情况下轴重识别精度偏低。为解决这一问题,该研究提出桥梁动态称重迭代算法,通过Moses算法和实测影响线算法之间的反复迭代,修正病态的轴重求解方程。该研究介绍了桥梁动态称重迭代算法的原理,并进行了相关公式推导;基于怀化舞水五桥引桥的车桥动力试验,对比分析商用BWIM算法和桥梁动态称重迭代算法的轴重识别精度;并深入探讨影响线的选取对轴重识别精度的影响。研究表明,桥梁动态称重迭代算法能够在一定程度上提高轴重识别的精度,其最佳的基准影响线是实测均值影响线。     

考虑双非线性影响的大跨度上承式钢拱桥地震响应研究

以研究上承式大跨度钢拱桥的非线性地震响应和损伤机理为目的,应用考虑双非线性以及地震过程中轴力变化影响的计算方法,对跨度为200m的两铰拱桥和无铰拱桥设计方案进行了计算,分析了结构在强地震荷载作用下地震响应和损伤程度,比较了计算方法、输入地震波以及结构设计条件对地震响应计算结果的影响。结果表明,上承式钢拱桥具有较好的结构抗震性能,在强地震荷载作用下损伤程度不显著;钢拱桥在地震荷载作用下无卓越的振动振型,地震响应计算需考虑多个振型的影响;当拱肋轴力达到屈服轴力的20-30%时,弹塑性地震响应计算不宜忽略轴力变化的影响。几何非线性对拱肋的弯矩地震响应有较明显的影响;柔性的两铰拱桥由于自振周期长,受到的地震荷载比对应的无铰拱略小,损伤程度也相对较轻些;无铰拱桥在拱脚截面位置容易发生地震损伤,设计时应确保拱脚截面在屈服以后不发生局部失稳。     

高速列车经过时跨线天桥表面风压小波分析

列车风荷载是临近高速铁路建筑物设计和确定相关建筑限界必须考虑的重要问题。跨线天桥是典型高速铁路临近建筑物,列车经过时作用在跨线天桥表面上的气动力不可忽视。基于跨线天桥表面风压实测试验,对实测风压进行小波变换,分析天桥表面风压的脉动特性和风压脉冲影响,识别风压在不同频段的分布情况。分析表明,天桥表面压力分量在低频段比较大,在高频段比较小;风压能量在低频段比较大,在高频段比较小;列车风压的低频部分起控制作用,高频部分影响比较小。小波分析对研究跨线结构表面列车风压有很大作用,其分析方法和工程应用方法值得进一步研究。     

爆炸荷载作用下悬索桥竖弯响应的数值模拟

针对大跨度悬索桥可能遭受的爆炸袭击,采用数值模拟方法研究了空中爆炸冲击波作用下悬索桥竖向弯曲响应。研究表明：悬索桥的竖弯响应过程可分为非稳态和稳态两阶段,所有构件的最大内力均发生在非稳态阶段。非稳态阶段相联构件间相互作用强烈,构件内力变化大。稳态阶段构件间的相互作用减弱,构件内力绕恒载值小幅波动。装药水平位置对加劲梁和吊杆最大内力影响显著,但对主索最大内力的影响不明显;加劲梁的最不利荷载位置在跨端,吊杆的最不利荷载位置在跨中     

新型摩擦副材料在铁路桥梁铰轴钢支座中的应用

叙述了大跨度铁路钢桥辊轴支座的病害及其产生原因,介绍了新型滑动摩擦副材料的开发及在辊轴支座中的应用,以及模拟件设计及支座的设计,为大跨度钢桥支座型式提供了新的选择。     

移动载荷作用下斜拉桥结构的动态响应计算分析

运用斜拉桥的近似分析方法,将漂浮体系的斜拉桥结构简化成两端简支且中间离散弹性支撑梁、变地基系数梁和均匀地基系数地基梁三种模型。建立了移动载荷作用下斜拉桥结构的动力学方程,用四阶龙格库塔法对动力学方程进行了计算,对三种模型的固有频率和三种模型在相同移动载荷作用下的动态响应进行了比较,并对移动载荷移动速度、垂直振动的刚度和阻尼对桥梁动态响应的影响进行分析。结果表明,当拉索等效弹性系数较小时,三种模型的固有频率和挠度曲线差别较小,当拉索等效弹性系数较大时,三种模型的固有频率和挠度曲线差别明显;桥梁动态响应的频谱由桥梁的固有频率和移动载荷的自振频率组成;移动载荷垂直振动的刚度越大,阻尼越小,桥梁振动的响应越大。