大跨度双层钢桁架拱形结构关键施工技术研究

一、成果研究背景繁华大道桥位于肥西县经济开发区,为引江济淮工程(引江淮沟通段)中的大型市政桥梁,桥梁位于江淮沟通段航道里程桩号K27+200处,是肥西通往合肥主城区的重要过河通道。繁华大道桥(派河大道-方兴大道)段为东西向交通干线。本次设计起点位于现状国三路,向东跨江淮运河,终点位于现状小龙山路交叉口。

拱形结构爆炸作用荷载分布规律研究

采用数值计算方法对地下高边墙拱形结构在爆炸作用下爆炸荷载的分布规律进行了研究。研究结果表明,拱形部分荷载分布主要受爆高、跨度、观测点角度的影响,荷载分布形式是以拱顶为对称轴的马鞍形。爆高与跨度的比值越大,结构上的荷载分布越均匀,反之,则越集中;边墙部分荷载分布主要受爆高、跨度、边墙高度影响,从墙顶开始沿着墙体逐渐衰减,最终趋于均匀。在此基础上,给出了自由场地下大跨度拱形结构荷载的计算方法,并计算了拱形结构上的荷载系数,发现沿着拱形荷载系数并不是固定值,在拱顶最小,近似等于1.5,且随拱角的增加而变大。

基于有限元法的周期拱形结构振动特性

设计一种新型低频隔振系统,该系统利用拱形的结构特点,将拱形结构重组设计后沿竖直方向周期化排列,形成周期拱形结构。运用有限元法结合Bloch定理对周期拱形结构的振动传播特性进行理论推导,并讨论尺寸和材料参数对振动带隙的影响规律。讨论发现,拱形高度对隔振频率范围没有影响,这能够很好解决工程实际中在某一方向有空间尺寸限制的问题,实现此方向小尺寸隔振的目的;隔振频率的降低可以通过增加结构长度、减小材料厚度、降低材料弹性模量和密度来实现。通过有限元分析软件和试验测试证实了周期拱形结构带隙算法的有效性。分析和测试结果证明,周期拱形结构具有小尺寸抑制该方向低频振动的能力,这对工程实际中的低频隔振技术具有参考价值。

爆炸载荷作用下地下拱形结构动态分析

应用有限元方法分析了爆炸载荷作用下地下拱形结构与土介质的动力相互作用问题。结构与介质均假定为弹塑性，并用Ｍｉｓｅｓ屈服准则描述，且考虑其几何非线性的影响。使用了人为阻尼边界，并使计算模型的几何尺寸满足限制性条件，从而大大提高了计算精度。还对几种解进行了比较，对影响结构应力场的因素也进行了讨论。

侧向爆炸作用下地下拱形结构动力响应

当爆点偏向结构一侧时,结构会发生部分受荷的情况,从而导致结构的内力及破坏形式发生变化;讨论爆点位于侧向时结构的受荷范围,给出荷载计算公式;将地下结构与周围介质的相互作用关系等效成为一种阻尼作用,从而在结构动力方程中加入相互作用因素,通过方程求解得到结构振动响应的解析解;利用这种方法推导出远场任意角度爆炸荷载作用下结构的响应计算公式,并在侧向爆炸条件下得到结构的位移和最大弯矩分布曲线。

大跨拱形结构等效静力风荷载

基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.

地下拱形结构爆炸响应计算二维和三维模型比较

数值计算是研究地下拱形结构在爆炸荷载作用下动力响应问题的一种较好方法,数值计算过程中将三维(3D)模型简化为二维(2D)模型能提高数值计算效率,同时也会造成一定的计算误差。为了研究二维计算模型能否等效三维计算模型以及等效的前提条件和范围,采用数值计算分别对3D模型和2D模型爆炸冲击作用下地下拱形结构动力响应进行比较分析。计算结果表明:在两种计算模型中,自由场压力峰值的计算结果在装药周围差异较大,随着装药距离的增加趋于吻合;在2D模型中拱形结构的约束条件被增强,导致2D模型计算得到的应力、应变和质点振动速度偏小;当比例爆距大于一定值时2D模型和3D模型的计算结果吻合较好,计算表明该临界值为临界比例距离为2.76 m/kg1/3。

装药爆炸下地下拱形结构变形及破坏特征分析

地下拱形结构侵彻爆炸下涉及许多复杂的物理过程,即装药的爆炸、弹坑的形成、冲击波的传播、应力波在岩石介质中的传播以及岩石与结构的相互作用。为了解决上述复杂问题,利用非线性动力有限元软件LS-DYNA对常规武器侵彻爆炸作用下地下拱形结构的动力响应展开研究。通过数值模拟可较直观地了解应力波的传播过程,及爆炸应力波在拱形结构物中传播及与周围围岩的相互作用。对爆炸应力波作用下拱形结构的变形和破坏特点进行了分析。数值计算结果表明,在爆炸应力波作用下钢筋混凝土结构内侧受反射拉伸波作用产生震塌破坏,加大药量时结构的震塌破坏程度加重,大约在距拱中心线1/4处产生应力集中,形成塑性铰。可为工程设计、改造加固及战时快速抢修提供有益的参考。

拱形结构注浆控制煤矿采空区地表沉陷的机理初探

拱形结构注浆是一种新型的煤矿采空区注浆施工方法,该方法与采空区充填注浆的不同之处在于:它不仅从材料学角度加固地层,更重要的是结合结构力学原理,用拱形结构来承载上覆土压力和阻隔采空区上覆岩层变形向地表扩展。利用数学力学分析法和数值模拟法初步探讨了拱形结构注浆控制煤矿采空区地表沉陷的力学机理,得出了拱形结构注浆的相关注浆参数及其之间的数学关系,以及理想状况下的注浆效果,为进一步研究该注浆方法的关键技术奠定了基础。

基于模态应变能与神经网络的地下拱形结构损伤诊断

地下拱形结构是人防工程的重要结构形式,其损伤诊断是人防工程进行安全性评定的一个重要环节。基于地下拱形结构损伤前后动力特性的分析,证明模态应变能变化对单元损伤的敏感性。定义单元模态应变能变化率,并将其作为人防结构损伤诊断的标识量,通过标识量对损伤进行初步定位,然后采用BP神经网络来确定受损位置的损伤程度。以一典型的人防工程为算例,通过对其在不同损伤情况下计算结果的分析和讨论,说明本文所提出的方法是有效可行的,它可以准确完成地下拱形结构的损伤诊断。

爆炸荷载作用下地下拱形结构动力响应样条小波有限元研究

采用小波有限元方法研究爆炸荷载作用下地下结构的动力响应,克服在模拟过程中由于材料的奇异性、地质条件的复杂性和加载的快速性出现的应力集中和计算效率低下,根据样条有限点法,构造了单向和双向区间B样条圆环扇形小波单元,用尺度函数作为插值函数;结合工程实例,通过Matlab软件编程对爆炸荷载作用地下拱形结构的动力响应进行了数值模拟,并与应用传统有限元程序模拟结果进行对比。结果表明,小波有限元用很少单元取得了较高的精度,计算效率比传统有限元提高一倍。

爆炸载荷作用下地下拱形结构应力分析

该文应用有限元方法分析了在爆炸载荷作用下地下拱形结构的应力场。结构与土介质均假定为弹塑性，并用Ｍｉｓｅｓ屈服准则描述，而且考虑其几何非线性的影响。文中使用了人为阻尼边界，并使计算模型的几何尺寸满足限制性条件，从而大大提高了计算精度。文中还对几种解进行了比较。

蜻蜓翅膀拱形结构静力学分析

[目的]探索起拱在蜻蜓翅膀空间结构中的重要作用。[方法]应用有限元分析软件ANSYS对各模型在不同载荷作用下的变形情况进行静力学分析,研究蜻蜓翅膀的拱形结构对刚度的影响。[结果]在相同载荷条件下,2种网格模型的结构刚度都随起拱高度的增加而增大。当载荷及拱高相同时,有膜网格的变形小于无膜网格,刚度明显增强;无论有膜网格还是无膜网格,在相同载荷条件下,六边形网格的变形总大于组合网格模型。[结论]该研究可为温室结构仿生设计和应用提供新思路。

拱形结构在20世纪音乐中的体现

拱形结构(包括拱形思维)是一种在音乐作品中长期并广泛存在的现象。尤其在20世纪,拱形结构作品的大量涌现,进一步引起了人们的思考,已经成为分析音乐作品不容忽视的一个现象。本文通过对20世纪音乐中拱形结构体现形式的分析和梳理,阐述其引申、发展、演变的形态。

天然地基上大跨度拱形结构抗推压基础设计

大跨度拱形结构基础常需设置倾斜基础底面，基础不仅产生竖向沉降而且还会发生水平 方向位移。基础的位移对上部结构的内力产生很大影响，因此，正确评估基础位移量以及准确分 析它与上部结构内力的相互影响是设计工作中一个非常重要的问题。作者针对上述问题进行了 分析，并提出了解决办法和应注意的问题。

选择性化学机械抛光制作微拱形结构

为克服平面微机械结构无法释放残余应力、刚度小、跨度小,平面牺牲层工艺成拱出现非光滑台阶状边缘而造成器件失效或能量泄漏的缺点,改进现有成拱工艺在器件尺寸、结构稳定性及可靠性等方面的不足,提出一种用选择性化学机械抛光技术制作微拱形结构的方法。该方法是在化学机械抛光过程中,加入对牺牲层材料和硅材料抛光速度具有差异性的选择性抛光液,在牺牲层和硅材料的边界处利用滑动摩擦过程中的物理和化学作用,在牺牲层处形成连续平滑的拱形凸起,最后在其上制作微拱形结构。实验结果证实:微拱形结构有一定的曲率,拱起高度约为3.5μm,跨度大于100μm,微拱形表面光滑且为连续的曲面。该方法可为MEMS传感器、微型压电驱动器、薄膜体声波谐振器及滤波器的微拱形结构的制作提供参考。

岩溶区桥基拱形结构跨越方案设计

岩溶地区桥梁基础的处理是国内外高速公路建设的重大技术难题之一。当桥基下方存在溶洞时,传统方案一般采取充填溶洞、改变桥墩跨度、桩基穿越溶洞、绕避等措施,但当桥址位置不能变更且不可避免要经过大型溶洞时,传统方案从经济、施工难度上考虑都不甚合理,而拱形结构跨越溶洞方案可以有效地解决此类问题。本文以坳背湾大桥为例,重点探讨了在该岩溶区桥基采用拱形结构跨越溶洞方案时合理拱型、拱轴线、拱高的选取方法,通过自行开发的拱结构内力计算程序,分析了主拱圈内力的大小和分布情况,并对坳背湾大桥拱形结构进行了设计,结果表明该方案切实可行且具有推广性,对岩溶地区和采空区的桥梁建设有一定的参考意义和使用价值。

完美的音乐建筑 巴托克《第二钢琴协奏曲》拱形结构分析

《第二钢琴协奏曲》是巴托克三部钢琴协奏曲中最成功的一部，作品在结构设计方面完美体现了作曲家的拱形结构理念。本文通过对作品结构的分析，展示出作曲家严密的逻辑性，巴托克在材料内容选择上紧紧围绕结构形式，他成功运用材料呼应及变化发展的创作手法，不仅使钢琴与乐队的联系更加紧密，而且乐章问统一的主题材料由内而外有力的支撑了拱形结构，使拱形结构更为平衡稳定。

高速磁浮列车流线型头部拱形结构对列车与隧道耦合气动特性的影响

采用重叠网格方法,基于三维非定常可压缩的N-S方程和SST k-ω湍流模型,探索时速600 km/h高速磁浮列车流线型头部拱形结构参数对列车与隧道耦合气动特性的影响。分析单拱、双拱和三拱3种不同拱形结构列车穿越隧道时车体表面压力、初始压缩波、微气压波和气动升力。研究结果表明:头车拱形结构能有效改善高速磁悬浮列车的空气动力学参数,拱形结构参数对车体表面及隧道壁面最大压力峰值的影响较小,但对隧道内初始压缩波的影响较为明显,相比单拱磁悬浮列车,双拱磁悬浮列车和三拱磁悬浮列车通过隧道时,隧道内初始压缩波压力梯度分别减少5.67%和8.75%;磁悬浮列车拱形结构的增加对隧道出口的微气压波幅值也有缓解作用,相较单拱磁悬浮列车距隧道出口20 m处的微气压波峰值,双拱和三拱磁悬浮列车微气压波峰值分别减少10.9%和14.0%,相较单拱磁悬浮列车距隧道出口50 m处的微气压波峰值,双拱和三拱磁悬浮列车微气压波峰值分别减少12.5%和16.7%;拱形结构数量的增加使得头车和尾车的气动升力分配更加均衡,相较单拱磁悬浮列车,双拱磁悬浮列车头车和尾车的气动升力分别减少3.80%和增加6.19%,三拱磁悬浮列车头车和尾车的气动升力分别减少8.86%和增加17.01%。

髋臼转盘截骨术纠正髋臼畸形重建髋臼拱形结构

目的： 探索髋臼转盘截骨术对髋臼畸形的治疗效果． 方法： 采用髋臼转盘截骨术治疗多种病变引起的髋臼畸形１８例（２０髋），纠正并重建髋臼拱形结构，增加髋臼对股骨头的覆盖，改善髋关节的生物力学效应，以获得无痛、稳定和正常活动的髋关节． 随访时间１ ａ～５．５ ａ． 依据患者髋关节的疼痛、步态、功能、活动范围、Ｘ线结果进行疗效评估． 结果： 大部分患者术后疼痛基本消失，关节活动度无减少，无固定性畸形，头臼关系正常，负重良好，Ｓｈｅｎｔｏｎ 线连续，ＣＥ角大于２５°．结论： 髋臼转盘截骨术对纠正髋臼畸形是一种较好的术式，在术前要仔细设计，严格掌握手术适应症．