极端温度对高寒高烈度区连续梁桥地震响应的影响

为研究极端温度作用对高寒高烈度区组合连续梁桥抗震性能的影响,以某(5×50)m波形钢腹板连续箱梁桥为背景进行分析。采用CSi Bridge有限元软件建立该桥非线性模型,考虑极端温度对隔震橡胶支座和桥墩等构件关键力学参数的影响,分析桥墩墩底弯矩、墩顶位移、支座滞回特性等地震响应,并与常温工况进行对比。结果表明:地震作用下,根据现行规范计算的极端低温时桥墩墩底弯矩偏小,极端高温时桥墩墩底弯矩偏大,设计中应予重视;极端温度对隔震橡胶支座力学参数的影响会引起桥墩和上部结构连接刚度发生改变,导致桥墩和支座地震响应变化显著,桥墩墩顶位移响应与温度呈负相关,支座耗能情况与温度呈正相关;极端温度引起支座刚度、桥墩混凝土材料参数的改变,使结构内力、位移响应较常温工况最大改变分别超过30%和20%。

新型波形钢腹板组合箱梁等效阻尼比计算方法

为确定新型波形钢腹板组合箱梁等效阻尼比的合理取值,基于阻尼等效前后复频率相等原则,利用复频率和组合结构材料阻尼比之间的关系,提出新型波形钢腹板组合箱梁各阶模态等效阻尼比计算方法。采用有限元软件建立3个新型波形钢腹板组合箱梁的动力分析模型,利用该方法计算得到该新型组合结构等效阻尼比并与实测结果进行对比。结果表明:采用该方法求得的新型波形钢腹板组合箱梁等效阻尼比与试验测试结果吻合较好,进一步可说明该方法物理意义清晰明确,能够较准确地反映新型波形钢腹板组合箱梁的阻尼耗能特性。建议在对新型波形钢腹板组合箱梁进行动力特性分析时,等效阻尼比取为0.03。

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法.对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证.结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布.是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略.混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.

西宁文汇桥加劲梁体系转换方案优化

西宁文汇桥为主跨158 m双塔混凝土自锚式悬索桥,采用“先梁后缆”法施工,加劲梁采用逐节段支架现浇法施工。该桥加劲梁体系转换原方案为三轮吊索张拉,由于原方案施工周期长、施工措施费用高,提出将原方案优化为两轮吊索张拉(优化方案)。为分析优化方案的优化效果,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析优化前、后2种体系转换方案的结构内力和变形。结果表明:与原方案相比,优化方案在第1轮吊索张拉时,吊索的竖向位移均在控制界限范围内,无需临时接长,可节省施工成本;主缆和索鞍间的抗滑移安全系数和桥塔应力均变化平稳,简化了计算分析过程;优化方案可以减少一轮吊索张拉,并在缆索架设阶段进行部分二期恒载施工,提高了施工效率。

大跨度单索面曲线悬索桥人致振动舒适性及减振措施研究

随着桥梁美学和城市景观的追求以及新型轻质高强材料的运用,人行桥梁的跨度不断增大,基频不断降低,带来的人致振动问题也日益突出。以厦门山海健康步道节点二桥梁——单塔单索面曲线悬索桥为背景,通过行人激励下人致振动响应,分析人致振动峰值加速度和侧向锁定及其临界人数,并对安装调谐质量阻尼器(TMD)减振方案进行参数优化。结果表明:在人致振动竖向敏感频率范围内,即3 Hz以内,共有19阶模态,且模态振型耦合现象严重,不仅有主梁与桥塔、主缆耦合振型,还有主梁竖向与侧向耦合振型;第10阶和第15阶人致振动加速度峰值分别为2.127 m/s^(2)、3.778 m/s^(2),超出CL1级舒适性指标,第7阶临界锁定人数为236人,小于设计人数1235人;提出安装TMD并优化其基本参数,安装TMD后桥梁满足人致振动CL1级舒适性要求。

15跨一联PC连续梁桥支座纵向预偏量设置研究

湖北荆州市楚都大道海子湖特大桥为15跨一联的变截面PC连续梁桥,全长1434 m,主梁采用悬臂现浇法施工,利用挂篮在吊架上逐步合龙。该桥经6次分段合龙施工后才能最终合龙,合龙后梁体在多种因素影响下产生纵向变形,导致桥墩活动支座产生纵向偏移,需对影响支座纵向预偏量设置的各种因素进行研究。利用MIDAS有限元软件建立全桥施工模型,研究预应力、混凝土收缩徐变及温变因素对支座伸缩变形的影响,给出各活动支座预偏量设置值。结果表明:混凝土收缩与徐变对支座预偏量设置的影响最大,宜根据实测弹性模量和成桥10年计算支座的纵向位移;合龙温度偏差对支座纵向位移产生较大偏差;距离固定墩越远,各因素对支座的纵向位移量影响越大;综合考虑各影响因素的影响,A0台和A15台支座预偏量分别为-214.9 mm和182.9 mm。

横向地震作用下异型钢管混凝土拱桥地震易损性分析

为了研究异型钢管混凝土(CFST)拱桥在地震作用下的易损性,以一座城市异型钢管混凝土拱桥为研究对象,通过MIDAS/Civil软件建立全桥非线性有限元模型并进行增量动力分析(IDA).分别以桥墩和拱肋曲率延性比、支座位移延性比为损伤指标,建立了主要构件地震易损性曲线.并基于一阶、二阶界限估计法得到了全桥系统的地震易损性曲线.结果表明:在横向地震作用下,该异型钢管混凝土拱桥整体抗震性能较好,支座和桥墩较拱肋在地震作用下更易出现损伤,为该桥的易损构件;该桥拱肋在地震作用下表现出良好的强健性,最易损伤区域位于坦拱拱脚,应加强其构造处理.

抽拉速率对DD15单晶高温合金组织和力学性能的影响

采用不同的抽拉速率制备了第四代单晶高温合金DD15,研究了抽拉速率对合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,随着抽拉速率的增加,铸态合金的一次枝晶间距和二次枝晶间距减小,共晶含量增加,枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸减小。不同抽拉速率合金热处理后都未见残余共晶,随着抽拉速率增加,γ′相尺寸稍有减小,γ′相立方化程度增加。合金的拉伸性能和持久性能随着抽拉速率的增加而升高。

DD15单晶高温合金900℃的热腐蚀性能

在高温度梯度真空定向凝固炉中制备了第四代单晶高温合金DD15,在900℃下研究了DD15单晶高温合金热腐蚀性能。采用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪对腐蚀产物进行了分析。结果表明,DD15合金铸态组织由枝晶组成,枝晶间存在大量共晶组织。合金经过热处理后,获得立方化较好的γ′相组织。腐蚀过程中,腐蚀均匀、无剥落、无腐蚀坑。开始时腐蚀速率稍大,随着时间增加,腐蚀速率逐渐降低。燃气腐蚀条件下,合金100 h的平均腐蚀速率非常低,DD15合金具有优异的热腐蚀性能。腐蚀100 h后产物分为三层,外层为不规则棱形、紧密排列的NiO,中间为混合氧化物,内层为硫化物。内层中有薄片的NiS生成。

罗家沟自锚式悬索桥体系转换方案研究

为优化自锚式悬索桥的体系转换方式,以主跨为115 m独塔不等跨罗家沟大桥为工程背景,考虑桥塔混凝土徐变效应对结构的长期影响,结合施工现场实际情况,提出2轮吊索张拉的体系转换方案.为分析方案效果,采用有限元软件Midas Civil建立全桥模型,分析了结构在体系转换过程中的内力及变形.结果表明,方案实现了梁体的体系转换,减少了在施工中索鞍顶推的次数,吊索无需临时接长,对塔梁设置预偏,减少了运营期间对结构的调整.

预应力效应对预应力混凝土简支梁动力特性的影响

为研究预应力对简支梁竖向基频的影响,以预应力混凝土简支梁为研究对象,运用能量变分法与Hamilton原理推导出简支梁在预应力作用下的竖向振动微分方程,并求出预应力对频率影响的解析解公式,从理论上证明了预应力可以提高简支梁的竖向自振频率.预应力混凝土简支梁竖向自振频率的影响因素主要有阶数、预应力大小和预应力筋截面面积.采用DOE实验设计方法对影响竖向自振频率因素的优先级进行分析,结果表明,阶数的影响大于预应力大小以及预应力筋截面面积的影响.最后利用ANSYS建立有限元模型与本文理论计算结果进行比较,结果表明预应力引起的轴向效应在计算竖向一阶自振频率时是不能忽略的.

薄壁箱梁的剪切附加挠度分析

从薄壁箱梁弯曲剪力流出发,分析箱梁的应力应变关系,并与初等梁理论相结合,导出适合薄壁箱梁的合理剪切参数,从而简化箱梁腹板剪切附加挠度的计算.采用对剪切附加曲率的积分及能量变分法,导出腹板剪切附加挠度和考虑全截面剪切变形的箱梁挠度计算公式.通过剪切附加挠度与弯曲挠度的对比,分析影响翼板和腹板剪切变形的主要因素.建立了ANSYS空间模型算例,结果表明,按本文的计算式所得挠度与ANSYS结果吻合良好;当宽跨比、高跨比较大时,均布荷载作用下的简支箱梁跨中因剪切变形产生的附加挠度将达弯曲挠度的22%以上,应予以重视.

膝骨关节炎患者膝内收力矩特征变化临床应用分析

膝骨关节炎是临床上常见的骨关节退行性疾病,因其病因尚不明确且受影响因素较多,目前尚无非常完善的分级标准及根治方法。在诸多影响因素中,肌骨力学变化影响为其主要因素,其中,较高的膝内收力矩(KAM)是疾病进展的重要危险因素之一,然而其变化与临床症状及运动功能变化是否具有一致性还需进一步研究。从膝内收力矩发生变化的原因,不同影像学膝骨关节炎分级的膝内收力矩变化特征,及其与疼痛和步态变化等临床特征的关联,探讨其在膝关节炎临床治疗评估及力学辅具制作开发中的意义。

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数

为研究部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激动力放大效应,以某3跨连续部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为研究对象,通过桥梁冲击系数定义求得桁梁桥挠度冲击系数与轴力冲击系数。对比分析了不同车速、桥面不平度、车重、填充系数等因素对桁梁桥冲击系数的影响,并采用MATLAB软件对共867个冲击系数进行拟合优度检验,得到95%保证率下桁梁桥冲击系数统计值。结果表明:部分填充混凝土后能有效降低矩形钢管组合桁梁桥下弦杆动力响应,但并没有降低桁梁桥在车辆荷载作用下的动力放大效应;车速对桁梁桥冲击系数的影响规律不可预测;桥面不平度是影响冲击系数的重要因素,桁梁桥关键截面冲击系数随桥面恶化显著增大,最大增幅约为400%;随着车重降低,桁梁桥关键截面冲击系数增大,最大增幅约为200%;随着混凝土填充系数的增大(下弦杆混凝土填充长度增加),由于桁梁桥下弦杆相对刚度提高,其冲击系数值略有增大;桁梁桥关键截面轴力冲击系数大于挠度冲击系数。在95%保证率下,该部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数统计值为0.223,小于美国规范、澳大利亚规范、英国规范和加拿大规范中的冲击系数取值,但大于中国规范中的冲击系数取值,应引起桥梁设计者的高度重视。

C含量对单晶高温合金再结晶的影响

采用选晶法在真空定向凝固炉中,制备了C含量分别为0. 019%、0. 048%、0. 074%和0. 094%的单晶高温合金,合金表面吹沙后分别在1 250、1 300℃进行真空热处理,研究不同C含量对单晶高温合金再结晶的影响。结果表明:随着合金中C含量升高,碳化物含量增多,其形态由块状转变为骨架状、发达骨架状;随着C含量增加,合金再结晶层深度无明显变化趋势,这表明碳化物对合金再结晶无明显的抑制作用,随着热处理温度升高,再结晶厚层深度明显增加; C对单晶高温合金再结晶抑制作用与形成碳化物的形态和密度有关,在合金表层形成高密度的碳化物,从而对再结晶晶界形成钉扎作用,阻碍晶界的迁移,能够起到抑制再结晶的作用。

钢纤维混凝土栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度分析

为建立钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete,SFRC)栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度设计计算方法,结合已有文献推出试验,采用ABAQUS显式准静态求解技术进行非线性有限元分析,仿真计算结果与文献推出试验结果基本吻合。以橡胶套高度、橡胶套厚度、混凝土强度和栓钉直径为影响参数,分析组合连接件抗剪刚度变化规律,并结合现有栓钉抗剪刚度计算式拟合出SFRC栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度设计计算公式。结果表明:ABAQUS显式准静态求解技术能较好地实现组合连接件推出试验数值模拟;采用橡胶套包裹栓钉后会大幅降低连接件抗剪刚度,抗剪刚度最大降幅约为60%;当橡胶套高度为25 mm、厚度为2.5 mm时,即可显著降低连接件抗剪刚度;钢纤维混凝土强度对抗剪刚度影响较小;组合连接件抗剪刚度与栓钉直径近似呈正比关系;提出的抗剪刚度设计计算式能较准确预测钢纤维混凝土栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度,为工程设计提供参考与借鉴。

零件图表达方案程式化确定的方法分析

零件图是制造业实际生产过程中的重要技术依据,正确、合理的绘制零件图是制造业技术人员的重要技能。如何高效的确定零件图表达方案,以准确表达零件的结构形状,成为绘制零件图的关键。各种机械制图专业书籍对于零件图的绘制过程有很多相关描述,大多从理论层面来进行分析,然而在面对实际零件图表达方案确定时,设计人员据此并不能做到有章可循,从而影响了设计效率。文章总结了多年教学、实践经验,在对零件图表达方案的有效确定作了大量的分析研究的基础上,提出了零件图表达方案确定的新思路,基本实现了零件图设计过程中表达方案的快速有效确定。在这个思路的基础上,设计人员对于零件图表达方案的确定可以达到条理清楚、有据可依。

单箱双室波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板组合箱梁剪力滞效应研究

针对单箱双室波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板组合箱梁这一新型结构,结合传统波形钢腹板组合箱梁的受力特点,基于最小势能原理,运用能量变分法研究单箱双室箱梁的剪力滞效应。通过设置二次抛物线和余弦函数两种不同的翘曲位移函数,建立了考虑箱梁剪力滞、剪切变形效应的控制微分方程及自然边界条件,推导了单箱双室简支梁在集中荷载和均布荷载作用下的截面应力和剪力滞系数解析解;同时,为验证理论分析的正确性,对制作的试验梁分别进行集中荷载和均布荷载加载试验,并将试验结果与两种不同翘曲位移函数下的理论值、有限元计算结果进行对比,分析3者的变化规律。结果表明:在集中荷载作用下,翘曲位移函数为二次抛物线的理论值与实测值、有限元计算结果吻合更好,而在均布荷载作用下,翘曲位移函数为余弦函数的理论值与实测值、有限元计算结果更为接近;在腹板与顶底板相交位置和悬臂板端部理论值偏差较大,需引进修正系数调整;同一截面的下翼板拉应力远大于上翼板压应力。在腹板与顶底板相交位置,箱梁剪力滞效应较为突出,尤其在集中荷载作用下更加明显,实际工程中应充分考虑该位置的受力情况。该研究成果可为该类新型波形钢腹板组合箱梁的应用提供借鉴。

增温对鼎湖山混交林中4 种优势树种生物量分配和 养分积累的影响

为了解未来全球变暖对南亚热带森林生态系统物种组成的影响,在广东鼎湖山采用沿海拔梯度垂直移位的方法,研究了模拟增温对木荷(Schima superba)、红枝蒲桃(Syzygium rehderianum)、红锥(Castanopsis hystrix)和马尾松(Pinus massoniana)等4种优势树种的生物量分配模式和养分(氮和磷)积累的影响。结果表明,增温使大气平均温度增加(1.28±0.60)℃,土壤平均温度增加(1.04±0.30)℃;6 a长期增温使木荷和马尾松的树高增长率分别显著提高83.0%和52.1%,基径增长率分别显著提高37.1%和76.9%,二者的茎质比都显著增加,根质比、叶质比和根冠比都显著降低,养分积累量分别显著增加100.3%和185.7%;但增温对红枝蒲桃和红锥的树高、基径、生物量分配模式和养分积累无显著影响。因此,6 a增温对4种优势树种生物量分配模式和养分积累的影响具有一定的种间差异,木荷和马尾松由于生物量和养分积累量较高,所以在长期增温条件下可能具有较强的适应性,这种差异可能会对我国南亚热带混交林中的群落结构和功能带来潜在影响。

鼎湖山天然针阔叶混交林优势树种对大气SO2的气孔吸收特征

利用树干液流技术、二氧化硫(sulfur dioxide,SO2)测定技术和气象观测手段,同步获取了鼎湖山天然针阔叶混交林群落优势树种水分利用、生物特征、环境SO2浓度及相关气象因子。根据水汽与痕量气体通过气孔双向交换的耦合关系,定量计算鼎湖山针阔叶混交林中针叶树种马尾松(Pinus massoniana,Pm)及阔叶树种锥栗(Castanopsis chinensis,Cc)、木荷(Schima superba,Ss)、华润楠(Machilus chinensis,Mc)4种优势树种的冠层气孔SO2导度(GSO2)、SO2吸收通量(FSO2)及累积吸收量(F SO2,st),并分析其特征。结果表明,在日尺度上,日间SO2浓度和GSO2最大值时间基本重叠,各树种在正午前后出现最大吸收;在季节尺度上,SO2浓度干季(10—翌年3月)平均浓度为10.11 nL·L^-1,高于湿季(4—9月)的5.45 nL·L^-1。4个树种G SO2在湿季显著高于干季(P<0.001),F SO2在干季高于湿季(P<0.001)。锥栗和华润楠的F SO2,st分别为2.16和2.50 mmol·m^-2,高于马尾松(1.70 mmol·m^-2)和木荷(1.91 mmol·m^-2)。优势树种对大气SO2的气孔吸收行为主要受水汽压亏缺(vapor pressure deficit,VPD)、光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)和SO2浓度等因素影响。该研究可为评估珠三角地区针阔叶混交林乃至粤港澳大湾区森林的SO2吸收通量提供参考,为定量计算该地区环境的变化奠定基础。