刚度修正法预测盾构下穿对既有隧道沉降的影响

在城市地铁隧道施工中常会遇到新建隧道下方穿越已建隧道的情况,提前预测已建隧道沉降是工程实施的关键。本文提出了刚度修正简易计算方法,利用隧道与土体纵向相对刚度,以土体自由变形为基础,建立了已建隧道沉降曲线的沉降槽宽度修正系数和地层损失率修正系数,借此预测已建隧道的沉降发展;并利用数值模拟方法建立了相对刚度与各修正系数的定量关系,实现了刚度修正法的工程应用。然后将刚度修正法计算结果与基于弹性地基梁的解析方法进行了对比,验证了本文方法的可行性和有效性。最后,给出了刚度修正法在工程实例中的应用案例。

基于改进响应面的桥梁抗弯刚度修正

根据响应面法(RSM)的应用条件,从工程应用角度研究响应面法改进方法及桥梁抗弯刚度修正中确定设计空间大小的一般原则。利用单因素试验法,令抗弯刚度在初始设计值的基础上产生单位改变量,考察目标函数对应的改变量,建立两者之间的线性函数关系,以初始有限元模型的目标函数值和对应实测值的差值为目标,通过优化算法,使待修正参数的设计空间快速逼近最优区域。在优化的设计空间里建立响应面模型对桥梁结构抗弯刚度进行修正。数值算例和三跨连续梁实桥静载试验算例证明:该方法显著地提高了基于响应面的桥梁结构抗弯刚度修正的精度。

基于人工蜂群算法的桥梁有限元模型局部刚度修正

在保持梁单元模型计算效率优势的前提下,为尽可能提高桥梁结构有限元模型的精度,提出一种基于人工蜂群算法的桥梁结构有限元模型局部刚度修正方法。以某刚构体系斜拉桥塔梁连接处的有限元模拟为例,对塔梁结合局部区域分别建立精细的实体元模型和宏观的梁单元模型。基于实体元模型的自振模态频率和静载响应转角构造目标函数,采用人工蜂群算法对宏观梁单元模型局部刚度参数进行优化和修正。研究结果表明:使用人工蜂群算法修正桥梁有限元模型局部刚度是可靠的,修正后桥梁宏观梁单元模型的静动力学性能更逼近实体元模型;算例中修正后的塔梁结合区域内梁单元刚度增强至修正前的1.09~2.93倍,且塔、梁单元刚度增幅不一。

在役缺损梁桥动力分析的有限条刚度修正法

鉴于在役钢筋混凝土板梁和T梁桥具有多肋式的构造特征及损伤频发的现状,应用有限条理论的动力分析方法,对其在环境激励下的动力响应特性与当前缺损等级的关联度进行了研究。将多肋梁在横、纵桥向等效为比拟正交异性板,建立起以单梁(肋)为有限条单元的系统振动数值模型,实现了以损伤度差异的条单元进行模态刚度修正来映射全桥缺损状况下动力响应的目标。刚度预测值与室内模型试验桥从完整到破坏状态下试验结果对比分析表明:刚度预测值与测试值的相对误差在±5%以内,说明应用有限条刚度修正方法能够有效地模拟结构在荷载历程下受损状况的变化规律;该方法为中小跨径桥梁普检奠定了理论基础。

用局部刚度修正法处理结构优化的全局约束问题

研究了当前在结构优化设计中处理全局约束问题的方法 ,进而提出了局部刚度修正法 ,即只要修改部分构件的刚度就可使全局约束条件得到满足 .通过算例和工程实践表明 ,对规模为 10 0 0个节点、5 0个设计变量的杆系结构 ,在PentiumⅢ计算机上 ,只要运行 40min就可得到满意解 .该方法简便易行 ,不用做灵敏度分析 ,收敛快 ,计算量小 。

再生粗骨料混凝土梁短期荷载作用下的刚度修正

研究了使用GB50010-2002《混凝土结构设计规范》中短期刚度计算公式计算再生粗骨料混凝土梁在短期荷载作用下的挠度。通过对6根不同再生骨料取代率(0、50%、70%和100%)和不同配筋率(0.68%、0.89%和1.13%)的再生粗骨料混凝土梁的受弯试验,分析了挠度与再生骨料取代率及配筋率的关系,对比再生混凝土梁挠度实测值与现行混凝土结构规范计算值,进行了统计分析。对试验数据和文献数据统计回归得到在短期荷载作用下再生粗骨料混凝土梁的刚度修正公式,对本次试验数据的验证,计算结果与试验值吻合良好。本文提出的再生混凝土梁的短期刚度计算公式,可以准确的计算再生混凝土梁在短期荷载作用下的挠度,供相关规程和工程实践参考。

基于刚度修正法的杆系结构非线性破坏分析

大跨度空间杆系结构非线性稳定性直接影响着结构承载能力。空间杆系结构非线性稳定问题包括材料非线性和几何非线性两方面,利用力转换矩阵和位移转换矩阵建立了考虑双重非线性的杆系结构刚度修正法,并推导了双线性破坏准则下杆系结构刚度修正法的理论计算公式。利用MATLAB软件编程开发了基于刚度修正法的杆系结构数值计算软件,通过铰接桁架和六角星型穹顶两个算例讨论了杆系结构刚度修正法对结构非线性稳定承载力计算的影响,并同有限元软件ANSYS分析结果进行了比较。结果表明:刚度修正法通过引入力转换矩阵和位移转换矩阵充分体现了材料双重非线性影响,考虑了弹塑性阶段材料应力强化作用,能更准确地计算结构非线性稳定极限承载力。

基于局部刚度修正法的盾构隧道下穿历史保护建筑数值模拟分析

局部刚度修正法可以考虑接头和手孔对管片衬砌环的刚度影响,其假定管片接头及手孔附近区域的刚度应该进行修正,而管片其余区域的刚度却保持原有刚度。文章考虑管片环向接头引起的衬砌环刚度折减,采用小应变硬化土本构模型分析盾构掘进引起的衬砌结构内力、地表沉降和周边土体位移响应,建立了隧道-土体-建筑相互作用的三维有限元数值模型,并在上海地铁11号线双线区间盾构隧道下穿越历史保护建筑物工程中进行了应用。作为对比,建立了基于惯用法的三维数值模型,并与现场实测结果进行对比,结果显示,局部刚度修正法和实测值吻合更好。模拟结果表明,既有建筑不仅改变了地表的沉降槽,而且极大地减小了沉降槽相关点的水平位移;既有建筑的扭曲值与隧道开挖面和既有建筑的位置有关,且最终既有建筑的扭曲值并未随施工的结束而减小,而是保留了较大的残余扭曲。文章所提出的模拟方法可为软土地区盾构施工扰动控制研究提供参考。

带柔性静子结构高速转子支承刚度修正方法

针对某涡轴发动机带柔性过渡段悬臂动力涡轮转子支承刚度的修正方法开展研究。以动力涡轮模拟转子为研究对象,建立了转子的有限元分析模型,基于SAMCEF分析软件计算得到了转子的前三阶临界转速和振型,在高速旋转试验器上完成了全转速范围内的动力特性试验,分析确认了柔性过渡段是导致模拟转子前两阶临界转速存在较大计算误差的主要原因,基于临界转速试验结果,提出了一种转子支承刚度的修正方法并对模拟转子的支承刚度进行了修正,推算得到了柔性过渡段的横向刚度。其次,以真实动力涡轮转子为研究对象,按修正方法对真实动力涡轮转子的支承刚度进行了修正,支承刚度修正后其前两阶临界转速的计算误差大幅减小,验证了该修正方法的正确性,修正后的计算模型很好地反映了真实转子的实际情况。研究工作对类似高速转子支承刚度的修正有重要的指导意义,可有效提高航空发动机带柔性静子结构高速柔性转子的建模精度。

考虑刚度修正的深厚软土层上泡沫混凝土路堤沉降变形特性

在我国公路建设中,由于多方面的原因,桥头跳车一直没有得到很好的解决。尤其在东南沿海地区,其软土具有泛沉积、超深厚、高含水、强压缩、低强度和高灵敏等不良工程性质。轻质泡沫混凝土由于其质地轻且流动性好,近年来逐渐被运用于软基路堤以及桥台台背的填筑工程中。然而,由于缺乏足够的现场施工经验,还没有得到有效的普及。本文以福建某道路工程为依托,针对不同软土层厚度、不同路堤高度、不同轻质泡沫混凝土等级等一系列典型工况,分析计算了轻质泡沫混凝土块体的刚度贡献对路堤沉降分布的定量影响规律,提出了考虑刚度修正的软土地基上轻质泡沫混凝土路堤沉降计算实用方法。

对金属材料拉伸试验方法标准中推荐应变控制和刚度修正方法的验证分析

采用两种拉伸标样验证了包括TENSTAND研究报告中6种方法在内的11种方法测试屈服强度的结果,证明在相同名义应变速率条件下横梁位移控制方式和应变控制方式测试得到的屈服强度是一致的。分析发现GB/T 228.1-2010中推荐应变控制和刚度修正,是由于TENSTAND WP4报告中的图38和图39误导了TENSTAND报告的结论,TENSTAND报告结论又误导了ISO 6892-1-2009和GB/T 228.1-2010的制定。通过模拟试验发现TENSTAND WP4报告中图38标称的横梁位移控制方式,实际不是采用横梁位移控制方式而是采用实时应力控制方式并在实时应力速率无法维持时切换为横梁位移控制方式。分析了造成TENSTAND WP4报告中图39横梁位移控制方式测得的屈服强度高于应变控制方式的原因是因为采用了刚度修正。分析找出了刚度修正错误的理论根源是把仅适用于弹性段的胡克定律错用到了测试屈服强度的塑性段。

钢板弹簧刚度修正系数的取值分析

钢板弹簧的刚度是悬架设计最重要的性能参数,它直接关系到整车的承载能力及平顺性能。在钢板弹簧的刚度计算中,需要采用刚度修正系数ζ进行刚度修正,以保证理论计算刚度与实际刚度相符。文章分析了刚度修正系数产生的原因及影响,再通过钢板弹簧理论计算刚度值与试验实测刚度值的对比,对钢板弹簧的刚度修正系数ζ的取值进行分析,提出如下建议:等截面钢板弹簧的刚度修正系数取值0.84~0.88,如果已经在钢板弹簧惯性矩及断面系数中消除了钢板弹簧圆角因素影响的,刚度系数可以取0.91~0.95。变截面钢板弹簧刚度修正系数取值0.88~0.92,平衡簧刚度修正系数取值0.79~0.83。钢板弹簧厚度越厚,系数取值越小;钢板弹簧越宽,系数取值越大。

对中跨梁的线刚度修正系数取值问题评述

对分层法计算多层三跨以上框架竖向荷载计算中跨梁的线刚度修正系数的取用问题进行了分析,通过采用不同方法进行计算对比,提出了跨梁的线刚度修正系数取1/2比取2更接近实际情况的观点。

等效简支梁挠曲刚度修正系数的电算方法

根据连续梁与等效简支梁挠度相等原理,可采用连续梁弯矩图反弯点分割的静定梁法,计算连续梁等效简支梁刚度修正系数(以下简称等效刚度修正系数)。将该方法编制成电算程序,程序能一次性计算任意跨数、任意跨径组合的连续梁各跨等效刚度修正系数。

圆形地下连续墙的环向刚度折减效应及修正方法研究

槽段间接缝会导致圆形地下连续墙的环向刚度降低,但目前尚缺乏具体方法对刚度修正系数?定量取值,有必要进行深入研究。针对铣接接头地下连续墙,考虑槽段内及槽段间两个典型位置,采用施工现场的混凝土和泥浆制作了完整及含接缝的单元体试块,由力学试验获得了接缝的应力应变曲线,并采用三折线模型进行拟合。在此基础上,导得了环向刚度修正系数的计算公式,并进行了工程实例分析。研究表明:圆形地下连续墙环向刚度修正系数与槽段平均长度、接缝宽度、接缝与混凝土刚度等因素有关;当墙体环向应力较低时,环向刚度修正系数在0.485~0.514之间;环向应力超过7.37 MPa时,环向刚度修正系数值将有所提高,而环向应力达到11 MPa时,其值为0.545~0.581;采用本文获得的参数值对工程实例进行了分析,结果表明当地下连续墙环向应力较低时,采用单一的?系数可以较好考虑接缝影响,但当应力较高时,需考虑接缝非线性刚度的影响。

斜拉桥前支点挂篮变形分析与刚度修正

通过对混凝土斜拉桥前支点挂篮的受力及变形分析,得到挂篮变形数据,为线形控制提供依据;结合挂篮加载试验探讨挂篮刚度的修正方法,为同类型桥梁的分析与控制提供借鉴。

基于遗传优化算法的结构模型刚度修正技术

针对复合材料真实结构与有限元理论模型刚度偏差较大的问题,提出了基于遗传优化算法进行模型刚度修正的方法。以某复合材料弹翼为例,采用遗传算法对模型铺层角度和铺层厚度进行优化,使模型弯曲刚度和扭转刚度精度分别提升9.5%和8.4%,模型精度达到工程分析要求,验证了该方法的有效性和实用性。

桥梁健康诊断的子结构刚度修正法研究

通过模拟一简支梁算例不同部位及程度的损伤,综合分析基于子矩阵型模型修正的子结构刚度损伤识别方法的有效性。结果发现,在结构发生损伤时,结构的频率降低,但变化不大,单独用频率变化进行结构损伤识别是不切合实际的,采用子结构刚度修正法对结构进行损伤诊断,能够得到精确的识别,具有较强的实用性。

钢-压型钢板混凝土组合梁计算的修正折减刚度法

由于滑移效应的影响 ,采用栓钉剪力连接件的钢 压型钢板混凝土组合梁的刚度和抗弯承载力均有所降低。本文在折减刚度法的基础上 ,建立了适用于钢 压型钢板混凝土组合梁的修正折减刚度计算公式 ,并进一步建立了考虑滑移效应影响的弹性抗弯承载力计算公式。