机场跑道下穿隧道结构稳定性影响因素研究

为研究飞机荷载作用下机场道面下穿隧道结构的稳定性,建立了机场道面-基层-土层-隧道衬砌结构协同变形的力学模型,深入分析了飞机荷载作用下道面-基层-土层-隧道衬砌结构的稳定性,重点探讨了地应力、隧道自重及飞机荷载冲击效应影响下隧道结构衬砌的位移响应、速度响应及应力演化规律。研究发现：隧道自重及地应力对土体-隧道结构整体稳定性影响较大,飞机荷载的冲击效应影响相对较小;圆形截面形式的隧道结构的稳定性最好;随着隧道结构埋置深度的增加,地应力对隧道结构稳定性的影响越严重;衬砌结构的混凝土强度越高,其稳定性越好;随着飞机荷载作用位置不同,隧道结构变形有较大的变化,且随着衬砌厚度的增加,飞机荷载的冲击效应对隧道结构的影响逐渐衰弱。     

公路飞机跑道柔性道面结构力学响应分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立某加铺及新建高速公路飞机跑道柔性道面结构模型,模拟道面结构的实际受力状态,对公路飞机跑道道面结构力学响应进行三维数值模拟仿真分析,通过计算在不同机型飞机荷载作用下的底层拉应力和表面弯沉值,得出合理的公路飞机跑道道面承载力参数。结果表明,该加铺及新建高速公路飞机跑道道面底层弯拉应力和表面弯沉都不大,各层的底层弯拉应力均小于设计强度,道面承载能力能够满足建设要求,有效保证了工程的使用性与安全性。     

瞬态冲击荷载作用下刚性道面动态响应分析

以ABAQUS作为分析平台,通过对荷载模型、材料模型、接缝传荷模型等进行合理简化,建立了考虑传荷的双板实体有限元动态响应分析模型,适用于镐头机拆除工况下作用初始阶段刚性道面结构动态响应的模拟。冲击荷载作用下刚性道面变形的动态响应分析表明,竖向位移响应存在显著的叠加效应,在50个冲击荷载作用周期内竖向位移呈周期性历时变化规律;冲击荷载作用下应力的动态响应分析表明,各冲击荷载作用周期内的应力没有叠加效应,最大主拉应力历时分布与荷载加载频率基本一致;动态响应与静态响应对比分析表明,无论是刚性道面的变形响应还是应力响应,动态分析结果均小于静态分析结果。     

考虑荷载应力分布的机场刚性道面累积损伤优化模型

分析美国FAA道面设计法和利用通行覆盖率计算道面累积损伤存在的缺陷,提出刚性道面累积损伤模型须考虑道面板荷载应力分布的影响。提出飞机对道面的作用以覆盖作用曲线表示,且服从正态分布规律,根据主起落架构型的等效原则,得到覆盖作用曲线和总通行覆盖次数的确定方法;研究道面板荷载应力的分布规律,以荷载作用位置中心点至道面板纵向中心线的横向距离与板宽的比例为参数,将道面板纵向上各点的荷载应力的最大值映射到板的横边,建立道面板横向应力分布函数;利用覆盖作用曲线与应力分布函数建立道面板的累积损伤优化模型,实例验证模型的正确性,该模型可应用于刚性道面结构和道面分块的优化设计。     

机场装配式预应力混凝土道面冲击荷载研究与数值模拟

通过重型落锤式弯沉仪模拟飞机冲击荷载对道面的作用，测试了柔性过渡层预应力混凝土道面的板底应力和竖向位移。采用ABAQUS有限元软件建立了3D模型，以现场弯沉值和板底应力数据，校检了有限元模型拟合程度。并分析了不同冲击荷载、不同柔性过渡层厚度、不同冲击位置3个因素对柔性过渡层预应力道面板抗冲击荷载性能的影响。现场试验与数值模拟结果表明：柔性过渡层可提高预应力道面的抵抗冲击性能，提升道面板使用寿命。     

飞机荷载作用下道面及地基土数值分析

针对飞机荷载分布及机场跑道结构特点,以B747-400飞机为例用Plaxis有限元分析软件建立了合理的分析模型。通过对数值计算结果的分析,得出飞机荷载的影响深度约为10m,并且在飞机荷载作用下道面板连接处会出现应力集中的现象。相关研究成果可供机场跑道设计参考借鉴。     

大型军用飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面的结构响应

以伊尔-76为例,考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点,基于“地基-道面结构-飞机轮载”的相互作用,并采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷,借助ABAQUS软件建立了足尺9块水泥混凝土道面板的三维有限元分析模型。应用该模型,计算了多轮荷载不同组合作用下水泥混凝土道面的应力和变形,揭示了道面结构的力学响应,即在多轮荷载作用下,道面结构的最大应力位于轮载作用位置的板底部;与8轮荷载组合相比,16轮荷载组合作用下道面结构的应力和变形较小;而且,道面板弹性模量、基层回弹模量和地基反应模量对板底弯拉应力影响显著。     

预应力简支梁桥在移动荷载作用下的非线性动力特性分析

考虑预应力梁的剪切变形和几何非线性,建立梁的动力学基本方程式,应用增量谐波平衡法,分析计算梁在预应力作用下的横向振动问题。通过实例计算,得到梁在移动车辆荷载作用下的幅频响应曲线和力与位移的非线性响应关系,并给出了外激励频率不同且初始预加力变化时动挠度的变化规律。计算结果表明,梁非线性位移明显大于线性位移,且荷载与位移呈明显非线性关系,非线性因素的影响不可忽略;施加预应力可以提高梁的动抗弯刚度,减少梁的动挠度值。为预应力混凝土桥梁的设计和动力特性分析提供一定的理论依据。     

考虑接缝影响的机场刚性道面的有限元分析

以Marc有限元软件为工具,对道面面层和接缝用板单元进行模拟,考虑面层和基层之间的界面接触,建立了基于＂地基—道面结构—飞机轮载＂的相互作用的足尺9块板水泥混凝土道面三维有限元模型,应用该模型,计算了飞机当量单轮荷载作用下刚性道面结构的力学响应,得出道面各结构层模量对板底应力的关系。     

重载列车作用下桥墩-桩基竖向动荷载特性试验研究

为探明大轴重、长编组和高密度重载列车作用下桥墩和桩基承台顶的动荷载特性，开展不同车速和轴重条件下的桥墩-桩基体系竖向动荷载响应现场试验。分析桥墩动荷载曲线的时域、频域特征，采用Kolmogorov法对动荷载幅值进行正态性检验，建立列车参数与动荷载频域特征的联系；基于3σ原则对不同敞车作用下的动荷载特征值(均值、均幅值和均峰值)进行统计，结合实测数据建立重载列车作用下的墩顶动力系数计算公式，并提出墩顶和桩基承台顶的荷载谱公式及其参数取值。结果表明：动荷载响应在时域上可分为快速增加，周期波动和快速衰减3个阶段，在频域上服从倍频规律和幅值调制效应，0~5Hz频段激振对动荷载起控制作用；动荷载幅值服从正态分布，动荷载均峰值和振动能量沿墩身衰减明显，动荷载均值和均峰值随轴重增大而增大，均幅值随轴重的增加而减小；建议采用φ=1+0.0045v计算墩顶动力系数，采用三角级数式拟合桥墩荷载谱效果显著。研究成果可为重载列车作用下桩基的长期承载变形性状及环境振动评估的研究提供关键参数和可靠检验样本。     

预制块道面在飞机荷载作用下的结构响应研究

基于"地基-预制块道面结构-飞机轮载"的相互作用.以苏-30飞机为例,并借助大型通用有限元ANSYS软件建立了单块水泥混凝土预制块道面的三维有限元分析模型.应用此模型,计算了单轮荷载在不同作用位置情况下预制块道面的应力和变形,揭示了道面结构的力学响应.即在单轮荷载作用下,预制块道面结构的最大应力位于轮载作用位置的板底部...     

基于R-N非线性疲劳损伤累积模型的砂土震陷计算方法

构造不同加载次序的阶跃荷载进行应变控制循环单剪试验,并基于R-N模型与传统P-M模型进行土体材料损伤计算,对比分析计算值与试验值,验证R-N模型的有效性;基于R-N模型既能考虑荷载幅值和加载次序的特征,根据R-N非线性疲劳累积损伤理论推导并建立砂土震陷计算方法;利用GCTS测试系统对美国Filter净砂展开研究,进行404组剪应变控制动循环单剪试验,考虑荷载幅值、上覆荷载、砂土特性及地震动特性等影响,测定模型参数,并建立模型参数回归模型;同时,进行202组不同特性的真实地震荷载输入剪应变控制动循环单剪试验,测定不同工况下的砂土试样在地震荷载作用下引起的竖向变形;最后,将基于本文方法预测的砂土震陷时程曲线和累积值与试验值对比分析,验证了该方法的正确性。     

飞机移动荷载作用下跑道地基响应范围变化规律

针对目前机场场道工程设计中未考虑飞机移动荷载特性、道面结构及地基土特性与土基影响深度之间关系的状况,基于国际平整度指数IRI的飞机移动荷载计算理论和层状弹性体系理论,构建了考虑道面结构—土基—飞机移动荷载的动力分析模型。系统分析了不同道面结构和不同机型在土基顶面产生的最大附加动应力分布规律,获得了飞机移动过程中最大附加动应力横向影响范围及随深度的变化规律。研究结果为机场场道工程设计及优化提供了理论依据和参考。     

爆炸荷载作用下饱和土中隧道的瞬态动力响应

用解析方法研究了爆炸荷载作用下饱和土中圆形隧道的动力响应问题。模型假定饱和土体中的圆形隧道中心处发生爆炸,爆炸荷载采用简化形式,衬砌运动方程基于Flügge壳体理论,饱和土采用Biot波动方程,通过引入两个势函数,在Laplace变换域中推导了爆炸荷载作用下圆形隧道位移和应力响应的表达式。利用Laplace数值逆变换得到爆炸荷载作用下衬砌与土体的时域计算结果,分析了排水条件对位移、应力变化的影响,并讨论了饱和土参数、衬砌和土的相对刚度的影响。数值结果表明,爆炸荷载作用下,不排水条件下应力和位移的响应幅值比排水条件下有所增大;饱和土参数
对土体应力的幅值有明显的影响;衬砌与土的相对刚度越大,土体位移和应力响应的幅值越小,衰减的速度也越快。     

抗折强度5.0MPa高性能混凝土机场道面动力响应分析

为研究抗折强度5.0MPa的高性能混凝土机场道面在飞机荷载作用下的动力响应,文章以某新建机场项目为工程背景,采用有限元方法对机场道面进行精确化建模,对结构关键部位动力响应进行重点分析。结果表明：本抗折强度5.0MPa高性能混凝土机场道面总体受力合理并具有足够的安全储备,结构整体无竖直向上位移,道面混凝土板块间的传力杆粘结稳定;由飞机荷载引起的垂直应力经过基层的吸收降低了95.6%,本高性能混凝土承载能力强、刚度大,可以吸收来自于飞机的大部分荷载;跑道路面结构组合合理、性能优良,应力以及地基沉降等各项关键指标均满足设计要求。     

重载铁路过渡段路基动力响应特性试验研究#br#

掌握列车移动荷载作用下路基的动力响应特性可为路基沉降预测,状态评估提供依据。开展重载铁路过渡段路基动力响应测试,研究动位移峰值沿线路纵向及边坡方向的变化规律,分析路肩处动位移峰值的随机分布规律。研究列车动荷载作用下路基的动力响应特征,并揭示振动能量沿路基边坡的衰减规律。结果表明：列车动荷载对路基的作用具有明显的周期性,可将相邻车厢的两个前后转向架作为一个加载单元,在该加载单元的重复作用下路肩处的动位移峰值服从正态分布。重载列车动荷载作用下路基的振动频率主要分布在0~20Hz范围内,振动能量从路肩向坡脚方向衰减剧烈,基床层受列车动荷载影响显著,而基床以下路基受列车动荷载影响非常微小。分析结果有助于评估列车荷载作用下路基的瞬时及长期动力稳定性,同时为采用模型试验及数值分析手段研究路基动力响应特性时准确模拟重复列车动荷载提供了思路。     

动荷载对双排桩支挡结构的影响分析

以某双排桩支护基坑工程为背景,应用PLAXIS3D有限元软件分析了动荷载对支挡结构内力和位移的影响.为了分析动荷载作用位置对双排桩支挡结构的影响,选取荷载值为20kPa,动荷载到基坑边的距离分别为2m、3m、4m、5m、6m来研究;为了分析荷载强度对双排桩支挡结构位移和内力的影响,选取动荷载到基坑距离为2m,荷载值分别...     

新型预应力单层柱面网壳的静力特性和参数分析

利用大型有限元软件ANSYS建立了新型预应力单层柱面网壳结构的有限元模型,分析了特定初始参数下新型预应力单层柱面网壳结构在不同竖向荷载工况作用下矢跨比、撑杆高度等结构参数的变化对结构静力特性的影响,较深入地研究了结构大节点位移和大应力的变化规律,以供参考。     

地震作用下双曲面球型减隔震支座在铁路#br# 简支梁桥中的动力行为

为研究双曲面球型减隔震支座在铁路简支梁桥中的减隔震效果,采用ABAQUS软件建立8m及25m墩高的铁路简支梁桥有限元模型,进行地震荷载作用下的非线性动力时程分析。通过对有限元计算结果与振动台模型试验结果进行对比,验证有限元模型的正确性。与普通球型钢支座作对比,分析地震作用下双曲面球型减隔震支座的水平滑动位移、竖向位移和竖向荷载变化等动力行为。研究得到双曲面球型减隔震支座在不同地震烈度下的水平滑动位移范围。研究结果表明：相对于普通支座,双曲面球型减隔震支座在大多数情况下,能明显减小顺桥向地震作用造成的简支梁固定端与滑动端之间的竖向相对位移,对轨道结构造成的不利影响更小;双曲面球型支座能显著降低横桥向地震作用造成的支座竖向荷载变化幅值,并有效避免支座滑动面发生脱离碰撞。     

长期竖向循环荷载作用下黄土中单桩沉降特性模型试验研究

长期竖向循环荷载作用下单桩的沉降特性与静载情况下明显不同,通过黄土及饱和黄土中单桩的竖向循环荷载试验,分析了循环荷载作用下单桩的累积位移发展模式,研究了桩顶位移s及循环位移幅值c?随循环次数N的变化规律。试验发现:黄土饱和后单桩的承载力明显下降;饱和前后单桩循环荷载试验的s–N曲线都可采用幂函数进行描述;相同荷载大小时,饱和前单桩的循环荷载位移小于静载位移,循环位移比(循环荷载位移与静载位移的比值)介于0.6与0.8之间,而饱和后单桩的循环荷载位移明显大于静载位移,且循环位移比随循环荷载比线性增长;饱和前单桩的循环位移幅值明显大于饱和后的位移幅值,主要受循环荷载幅值及桩周土性质的影响。