基于断裂力学的横隔板弧形切口CFRP加固参数研究

横隔板弧形切口疲劳开裂为正交异性钢桥面板的主要疲劳病害之一。为研究该部位的疲劳性能,分析碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)参数对加固效果的影响,首先,建立钢梁节段模型,在弧形切口应力幅最大处引入初始裂纹,基于断裂力学理论得到疲劳荷载作用下横隔板弧形切口处的开裂模式及疲劳寿命;然后,建立CFRP板加固模型,改变各加固参数,对比不同初始裂纹条件下裂纹扩展过程中的应力强度因子变化规律,探究CFRP板长度、宽度、厚度、弹性模量以及胶层剪切模量等参数对加固效果的影响;最后,给出推荐加固参数组合。研究结果表明:横隔板弧形切口处疲劳裂纹为I型裂纹,疲劳寿命约为576.42万次;CFRP板加固能有效降低裂纹尖端应力强度因子幅值,但是CFRP板长度与宽度存在加固的临界尺寸,当尺寸大于这一临界值时,其对加固效果影响极小;CFRP板厚度、胶层剪切模量对加固效果的影响随参数增大而逐渐减弱;采用长×宽×厚为45.0 mm×30.0 mm×2.0 mm、弹性模量为460 GPa的CFRP板进行加固后,裂纹将不再扩展,疲劳寿命显著提高。

结构拓扑优化的Q学习-元胞方法研究

传统的拓扑优化算法均基于灵敏度分析的方式求解,如渐进结构优化法(Evolutionary Structural Optimization, ESO)和变密度法(Solid Isotropic Material with Penalization, SIMP)等,灵敏度分析依赖于严谨的数学模型,结果可信度高,但面对不同的结构和约束条件都需要反复重新推导单元灵敏度,对使用人员的数学能力有较高要求,而且也导致了收敛速度慢、迭代步数多的问题。针对现有优化方法中存在的缺陷,结合强化学习Q学习理论和元胞自动机原理,提出一种新的拓扑优化方法:Q学习-元胞法(Q-learning-Cellular Automaton, QCA),尝试为工程构件的优化设计提供一种新思路。这种方法以有限元单元作为元胞,将所有元胞的智能行为集成为一个Q-learning智能体。训练过程中,各个元胞首先完成对自身环境的感知,然后调用智能体进行决策并通过环境交互得到反馈,智能体也借此得到大量数据来学习更新,整个过程不涉及数学模型推导,通过智能体和元胞的不断探索即可完成优化。在此基础上,探讨元胞的选择及其邻域和状态的描述方式,针对元胞的动作空间及收益函数进行比选,进而编制相关拓扑优化软件。优化算例表明,QCA方法优化后的拓扑构型与传统优化方法的构型基本一致,迭代步数较SIMP法降低了64%,且柔顺度更低。Q学习-元胞法在结构拓扑优化中具备良好的可行性,计算效率高且具有迁移优化能力,在结构拓扑优化领域极具潜力。

堆载下深厚软土侧移分析及响应面预测方法研究

为预测路堤堆载作用下的土体侧移,为土位移法计算既有高铁桥梁桩基内力及侧移提供条件,本文采用Midas GTS建立二维有限元模型,计算路堤填筑产生的土体侧移,分析土体参数、路堤参数及堆载空间位置等因素对土侧移的影响。对各因素进行敏感性分析,采用响应面法,以5次多项式构建土体侧移与各因素之间的显式关系式。结果表明:路堤填筑后,土层总位移呈“灯泡”形,侧移沿深度方向呈现“弓”形;土体最大侧移随着土体泊松比、路堤堆载等级、路堤填筑宽度增加而增大,随距路堤中心距、土体弹性模量增大而减小;土体侧移对土体泊松比、路堤堆载等级、土体弹性模量、路堤填筑宽度、距路堤中心距离较敏感,对下层岩体的泊松比等因素不敏感;拟合得到的响应面函数可准确预测不同堆载等级下深厚软土土体侧移。研究结果便于快速估算堆载下土体侧向位移。

新建并行道路对高铁桥墩位移响应的可靠性研究

为了研究软土地区新建并行道路对既有高铁桥墩位移的时变影响,以沪宁杭高速铁路某工程为背景,构建三维有限元模型并进行桥墩位移的参数敏感性分析,利用时变响应面法得到桥墩位移与敏感系数较大的土体参数的相关关系,根据响应面函数进行桥墩位移的概率分布计算,并评估桥墩位移的可靠概率。研究结果表明:桥墩位移对土体泊松比、回弹曲线斜率、临界状态斜率的敏感性系数较大;高铁桥墩位移响应面函数预测值与有限元模型计算值的相对误差在5%以内,响应面函数预测结果可靠;随着土体固结时间延长,桥墩最大横向位移不断减小,稳定后大部分桥墩的横向位移保持在2 mm以内;通过时变响应面函数拟合有限元计算结果,可以提高计算效率,获得考虑软土固结效应时既有高铁桥墩位移的可靠概率,为类似桥墩位移的预测提供一种较实用的方法。

自锚式悬索桥地震响应及减震控制分析

以长沙三汊矶湘江大桥为研究对象,对自锚式悬索桥的动力特性、地震响应及粘滞阻尼器的减震效果进行分析。基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应。分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响。计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达117.492MN.m,对自锚式悬索桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大90%,横向弯矩减小60%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小10%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小83%,塔底纵向弯矩减小62%,达到良好的减震效果。

自锚式悬索桥的粘滞阻尼器减震控制

以长沙三汊矶湘江大桥为工程背景,基于桥梁地震动方程建立空间非线性有限元模型,研究粘滞阻尼器参数、安装位置对自锚式悬索桥减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下主梁和塔顶纵向位移及塔底纵向弯矩均较大,对自锚式悬索桥的设计起控制作用;选择合理的阻尼器参数能够对结构的位移及内力进行有效控制;阻尼器的安装位置对减震效果影响很大,设计过程中应充分考虑不同控制截面内力及位移的变化情况来对阻尼器进行合理设置.

加劲长悬臂板混凝土箱梁施工阶段受力状态优化

加劲长悬臂板预应力混凝土箱梁桥在施工过程中,其节段线处悬臂板常常出现横向、斜向裂缝。为了制定合理措施来优化受力状态从而避免裂缝的出现,文中对裂缝的开展机理进行了研究,利用MIDAS FEA软件建立桥梁节段模型,进行自重和预应力作用下的剪力滞效应分析。通过将有限元计算结果与工程实测结果进行对比,验证了有限元模型的正确性;通过改变预应力筋的张拉顺序,研究了不同工况下的截面应力状态,并用于指导工程实践。研究结果表明:剪力滞效应造成的悬臂板端部压应力储备不足是导致悬臂端产生裂缝的原因之一,可通过悬臂端加配筋予以改善;通过合理地改变预应力筋的张拉顺序,可以有效改善结构的预应力储备,优化应力状态,减少施工过程中裂缝的出现。

构思:21世纪大学生“计算机能力结构”

在关于21世纪大学生计算机素质和能力表述的讨论中,我们提出用三种能力(基本素质和能力、专业应用能力和研究创新能力)取代过去三个层次的提法,这无疑是个进步.

论合同解除后恢复原状请求权的性质——以物权变动模式的选择为基础的考察

就合同解除后恢复原状请求权的性质,旧有的学说大都在理论逻辑上难以自圆其说或者失之偏颇。对此问题不能一概而论,而应当结合物权变动模式的选择以及合同解除的标的详加分析。在意思主义和债权形式主义的物权变动模式下,该请求权为物权性质的所有物返还请求权;在物权形式主义的物权变动模式下,则视合同解除的标的而定:若解除的是物权合同,该请求权仍为物权性质的所有物请求权,若解除的是债权合同,该请求权则为债权性质的不当得利返还请求权。

四种杀虫剂影响七星瓢虫搜索烟蚜行为的研究

利用Y形嗅觉仪,观测了4种杀虫剂影响七星瓢虫对烟叶和烟叶与烟蚜复合体的选择行为。结果表明,在正常生长状况下,烟叶释放的挥发物对七星瓢虫无明显引诱作用,而烟叶受到蚜虫危害后所释放的挥发性次生物质则对七星瓢虫有明显的招引作用;在杀虫剂处理后,20%康福多、3%莫比郎乳油和40%氧乐果乳油会抑制七星瓢虫的搜索行为,但氯氰菊酯则明显有利于七星瓢虫寻找猎物。

铁路超细粉煤灰预应力混凝土梁疲劳性能试验

通过9组32m铁路预应力混凝土标准梁的缩尺模型,对掺用超细粉煤灰的预应力混凝土梁在重复荷载作用下的力学性能进行研究,探讨粉煤灰掺量,混凝土等级以及养护条件等因素对铁路桥梁粉煤灰预应力混凝土梁力学性能的影响。试验结果表明:经200万次重复加载后,模型梁静力及动力特性与加载前相比基本不变,超细粉煤灰的合理掺用对梁体疲劳性能没有不利影响,为铁路桥梁粉煤灰预应力混凝土设计参数的选取及应用提供技术支持。

基于试验和数值仿真的软土群桩基础m值研究

在设计软土地区高铁桥梁时,规范给定的群桩基础地基系数的比例系数(m值)取值范围较大,合理取值难以把握。以江苏南沿江城际铁路常州至太仓段白茆河特大桥工程为依托,通过现场试验和数值仿真,进行软土地区群桩基础m值研究。结果表明:试验所得m值随承台顶位移增加而降低,二者成幂函数关系;根据m值-承台顶位移拟合公式,承台顶位移为6 mm时,该场区群桩基础的m值为2600 kN·m^(-4),较规范建议值偏小;数值仿真所得m值-承台顶位移曲线与试验结果基本吻合,因此对于没有条件采用试验确定m值的工点,可采用数值仿真并综合考虑规范建议取值,获得合理的群桩基础m值。

自锚式悬索桥主缆线形计算方法及施工过程分析

自锚式悬索桥缆索系统线形的计算采用有限元方法或索段数值计算均有一定的局限性,文章结合两者的特点,通过建立非线性有限元模型,并结合索段数值计算方法迭代求解自锚式悬索桥线形及内力。湖南长沙三汊矶自锚式悬索桥通过在中跨临时墩处顶升主梁后进行吊索的无应力安装,避免了反复张拉吊索的过程。利用所编制程序对大桥成桥阶段主缆线形及缆索架设过程中的受力状态进行计算,计算结果表明施工过程中主缆、吊索及主梁内力变化均匀,支座无负反力出现,验证了施工方法的可靠性。长沙三汊矶大桥所采用的缆索架设方法及计算过程可为同类型桥梁的设计及施工提供参考。

几种杀虫剂对烟蚜茧蜂搜索烟蚜行为的影响

利用Y形嗅觉仪观测了4种杀虫剂影响烟蚜茧蜂对烟叶及烟蚜复合体的选择行为。结果表明,在正常生长状况下,烟叶释放的挥发物对烟蚜茧蜂无明显引诱作用,而烟叶受到蚜虫为害后所释放的挥发性次生物质则对烟蚜茧蜂有明显的招引作用;在杀虫剂处理后,20%康福多、3%莫比郎乳油和40%氧乐果乳油会抑制烟蚜茧蜂的搜索行为,但氯氰菊酯则明显有利于烟蚜茧蜂寻找猎物行为。

多室箱梁桥横隔梁的拉压杆模型及其自动实现

为解决现有规范中单箱多室箱梁支点横隔梁缺乏系统的拉压杆模型建立方法的问题,首先利用拓扑优化功能得到横隔梁拉压杆模型的初步构形,然后根据应力迹线图对模型中的杆件进行补充修正,得到合理的拉压杆模型.研究了支座间距、支座宽度、横隔梁宽高比等参数对拉压杆模型的影响,根据支座间距和横隔梁宽高比将单箱三室支点横隔梁的拉压杆模型分为3类,并采用遗传算法实现该3类拉压杆模型的自动构建.结果表明,自动构建方法生成的拉压杆模型与有限元应力积分的计算结果比值在0.95~1.35之间,可以满足支点横隔梁的设计要求.所提出的方法可以实现自动构建多室箱梁横隔梁的拉压杆模型,对支点横隔梁的受力分析及设计计算具有一定的实用价值.

无背索斜塔斜拉桥的稳定性分析

以长沙市洪山大桥为工程背景,采用每个单元有14个自由度的梁段单元,根据薄壁杆件力学及势能驻值原理推导了其单元刚度矩阵,并对无背索斜塔斜拉桥主梁的稳定性进行了分析.

堆载作用下高铁桥梁轨道形位变化的可靠度研究

依托合福(合肥—福州)高铁附近某堆土造景工程,建立土体-桥梁-轨道一体化有限元模型,分析高铁轨道形位变化的单因素敏感性,采用Box-Behnken试验设计和二次回归正交设计拟合轨道形位不平顺的响应面模型。使用Bootstrap法对样本扩大得到土层信息的分布特征,将响应面模型作为结构功能函数,采用蒙特卡罗法进行107次抽样,得到轨道形位变化计算结果的可靠概率。研究结果表明:轨道形位变化对堆载等级和堆载距离敏感度最大,在设定的参数范围内,响应面的预测结果与有限元计算结果的最大偏差为7.53%,响应面模型可以较好地代替有限元计算。该方法可方便地用于获得不同轨道形位限值下计算结果的概率分位,为类似工程轨道形位变化的快速估算提供一条新途径。

基于碰撞仿真的新型装配式护栏防护性能

针对现有混凝土刚性护栏吸能缓冲能力不佳、给行车安全带来危险等问题,提出一种新型装配式防撞护栏。为验证其可行性,利用LS-DYNA有限元软件建立护栏-桥面板协同受力模型,模拟小客车和40t大型货车在不同速度下与护栏的碰撞过程。数值模拟结果表明:碰撞过程中车辆未翻越栏杆,爬升高度和驶出角度较小,新型护栏改善大货车的导向效果优于小客车;驾驶员位置处横向加速度峰值明显降低,最大降低幅度达60.8%;新型护栏受到的纵横向碰撞力峰值均得到减小,纵向力最多降低49.2%.新型护栏导向性好,具备更佳的吸能缓冲效果,能有效提高乘车安全性,可为实车碰撞试验提供参考。

我国农村集体土地所有权制度之积弊及其改革

我国农村集体土地所有权制度自新中国成立以来虽经几度变迁,却仍然无法适应当前市场化改革的社会整体形势,出现了主体缺位、内容扭曲和异化等新问题,亟待改革。农村土地按份共有方案或者直接私有化方案,都不符合我国当前的实际情况,并可能诱发更严重的社会问题。而通过包括置换在内的多种方式实现集体土地国有化,同时建立和完善基层村民自治制度,则是一个既能解决实际问题又契合时代背景的理想方案。

请求权分类的理论证成与实效分析

对请求权进行分类,是基于澄清这一概念在理论上的混乱而运用分析实证主义法学的方法对之加以体系化整理的需要。整理的结果乃是基础性请求权与救济性请求权的划分,其证成的理论根据则在于义务与责任的区分理论。这两类有着不同的性质与特征的请求权的区分,对于消除请求权概念体系内部的混乱以及澄清其与相关概念之间的混淆,尤其是正确认识请求权与债权之关系,具有非常重要的意义。