Cable flexural rigidity influence on suspension bridges static properties

In order to figure out the cable flexural rigidity influence on suspension bridges,a contrast model experiment is made:a chain cable model with no flexural rigidity and a wire cable model with some flexural rigidity.And then,four finite element models of a same long-span suspension bridge with different cable element are set up to be analyzed.Both experimental and numerical simulation results show that,with the increase of the span and the decrease of sag-span ratio,the influence of the cable flexural rigidity is significant.The difference of nodes displacement reaches more than 10 cm in construction analysis,which will bring some trouble to the construction.And the difference of the maximum section edge normal stress may reach 15%,which may have an adverse impact onto the bridge.Therefore,considering the cable flexural rigidity is necessary on some analysis of suspension bridges.

Study of Vertical Seismic Response of Concrete Self-Anchored Suspension Bridges

Based on the variational prineiple of incomplete generalized potential energy with large deflection, the vertical nonlinear vibrational differential equation of self-anchored suspension bridge is presented by taking the effect of coupling of flexural and axial action into consideration. The linear vertical equation is obtained by omitting the nonlinear term, and the pseudo excitation method(PEM). Taking the self-anchored concrete suspension bridge over Lanqi Songhua river for an example, the expected peak responses of main beam, towers and cables are calculated. And the seismic spatial effects on vertical seismic response of self-anchored suspension bridges are discussed.

Mechanical Properties of Laterally Driven Microresonance with a One-Side Straight-Leg Suspension

The mechanical properties of lateral polysilicon comb-driven microresonators suspended from one-side straight-leg beams, which are widely used in linear microvibromotors, are investigated in this paper. The lateral vibration of the microresonator was modeled assuming that the symmetry of the microstructures and the applied loads are different. Methods were given to calculate the stress, lateral displacement, spring coefficient, and resonant frequency. The results show that the simple mechanical model is a superfluous system with three unknown variables. The results differ from pervious results for a microresonator suspended from double-side straight-leg beams, which has been commonly used to design linear microvibromotors.

微小电磁器件扭矩校准技术研究

扭矩是惯性导航系统微小电磁器件重要的特征参数,一般在毫牛米(mN·m)级至微牛米(μN·m)级。为了测量惯导系统微小电磁器件微牛米级的扭矩量值,研究了扭矩校准测量范围达到微牛米级的扭矩校准测量装置。装置采用了弹性挠性支承与零刚度理论相结合的扭矩校准测量新技术,设计了超薄型一体式限位保护结构的挠性支承,实现了装置零刚度支承结构,解决了挠性支承的多自由度扭转变形难题,使微小扭矩测量范围从mN·m级向下扩展到了μN·m级。实现了微小扭矩自动加载技术,提出了毫克(mg)级砝码逐级自动加卸载思路,解决了异型砝码设计和自动加卸载难题,消除了传统小扭矩装置手动加卸载产生的冲击干扰因素对装置测量结果的影响,实现了装置全量程范围自动校准和测量,提升了校准装置量传可信度。通过试验验证,该装置的量程范围达到5~500μN·m,测量不确定度优于1%(k=2)。

大跨度弯扭钢箱拱拉杆悬桥结构施工技术

华彩·海口湾广场项目主体结构由A,B座塔楼和C,D座裙房组成,C座裙房屋面设有大跨度弯扭钢箱拱拉杆悬桥结构,并与A,B座塔楼相连。该悬桥结构具有造型新颖、主要构件多为弧形等特点,且形式较复杂,构件截面多变,施工难度大。根据悬桥结构形式、特点与现场实际情况,对施工重难点进行分析,并研究钢格栅、拱脚节点、内拱、水平拉杆与外拱、斜拉杆与弧形悬桥关键施工技术。通过施工模拟与过程控制相结合的方式,保证工程质量与安全,缩短工期并节约成本。

基于两端固支的短吊杆频率计算研究

为了分析抗弯刚度对短吊杆频率的影响,解决短吊杆索力自振频率计算精度较低的问题,基于现有两端固支考虑斜拉索非线性振动的自振频率计算公式,以某实际工程中64 m下承式系杆拱桥为实验分析对象,通过实际张拉测出的实测数据并结合有限元软件建立考虑吊杆抗弯刚度的模型,分析抗弯刚度对不同长度吊杆索力的影响;引入理论自振频率修正公式的方法,拟合出理论频率的修正公式,应用到83 m下承式系杆拱桥施工监控中。算例表明,相较于传统的频率计算公式,使用该方法吊杆张拉误差更小,且对短吊杆的误差均在±5%以内。

主梁抗弯刚度对斜拉-悬索协作体系桥力学性能影响研究

为了解主梁抗弯刚度对斜拉-悬索协作体系桥力学性能的影响,以甬舟铁路西堠门公铁两用大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立该桥初步设计方案主桥有限元模型,分析9种主梁抗弯刚度情况下,桥梁结构的竖向位移、竖向转角、梁端伸缩量、主缆缆力、桥塔顺桥向弯矩以及端吊索的活载索力幅等力学性能的变化规律。结果表明:当主梁抗弯刚度增大为原来的10倍时,桥梁结构的竖向位移、竖向转角、梁端伸缩量、主缆缆力、塔底顺桥向弯矩以及端吊索的活载索力幅最大分别降低38.9%、50.0%、13.5%、0.4%、13.2%、56.4%,主梁抗弯刚度对斜拉-悬索协作体系桥主梁竖向转角和端吊索的活载索力幅影响很大,对主梁竖向位移、梁端伸缩量、桥塔顺桥向弯矩的影响较大,对主缆最大缆力的影响较小。

蟹脚型微谐振器的横向振动分析

在结构和受力的对称性并非完全相同的认识基础上 ,建立了蟹脚型静电微谐振器横向振动的简化力学模型 ,分析了其蟹脚型挠性支承杆的受力情况 ,发现其属五次静不定问题 ,据此导出了相关应力、横向位移、弹性常数和谐振频率等设计计算方法 ,与已有静定力学模型的分析结果相比 。

混凝土自锚式悬索桥竖向自由振动的理论研究

基于大位移非线性弹性理论的广义变分原理,考虑了加劲梁的压弯耦合、剪切应变能和扭转应变能的影响,建立了三跨自锚式悬索桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函,通过对竖向位移约束变分,推导出自锚式悬索桥的竖向挠曲振动微分方程,忽略非线性项的影响,进而得到线性振动微分方程。以一座主跨240m混凝土自锚式悬索桥为例,求出了竖向振动方程自振频率的解析解,并与数值解作了比较,吻合较好。这一理论和方法为自锚式悬索桥的固有振动特性分析提供可靠的理论依据。

虚拟激励法在自锚式悬索桥竖向地震反应分析中的应用

考虑压、弯耦合效应 ,建立了自锚式悬索桥的竖向地震动方程 ,并利用虚拟激励法来求解 ,由于虚拟激励法自动计及了参振振型的互相关项和激励之间的互相关项 ,是快速精确的CQC算法 .文中以兰旗松花江混凝土自锚式悬索桥为例 ,计算了主梁、主塔和主缆的期望峰值响应 。

纳米电机驱动大行程超精密工作台的设计研究

介绍了一种由压电陶瓷拨爪电机驱动的一维纳米级定位精度工作台的工作原理及其设计。压电陶瓷拨爪电机可以避免使用传统的粗精两级定位机构,直接实现纳米级驱动定位。针对压电陶瓷拨爪电机的特性,设计了低摩擦的磁悬浮导轨,并采用分体式结构和柔性铰链,将驱动系统与定位工作台隔离,从而有效减少了压电陶瓷拨爪电机在驱动时产生的高频震动对定位精度的影响。固定在工作台上的直光栅实现了对工作台位移的高精度闭环检测。经测试,工作台可以实现0-200mm范围,10nm分辨率的快速、高精度定位,满足纳米测量的要求。

受拉构件的索、梁特性变化参数研究

为研究受拉构件的索、梁特性变化关系,推导了具有抗弯刚度的受拉杆件在不同边界条件(两端铰接、两端固结及一端固结另一端铰接)下的线形计算公式,并利用张力刚度的概念,分析了索特性参数对受拉杆件线形的影响。分析结果表明:随着索特性参数数值的增加,构件的索特性增强;即使构件具有较大的弯曲刚度,当其承受巨大张力作用时,也可作为悬索来计算;在对结构进行有限元计算分析时,将构件简化为索单元将比梁单元节省存储空间和计算时间,索特性参数可作为简化依据。通过某空心梁算例验证了当张力增加时,杆件逐渐由梁特性表现为索特性,并最终与索结构理论计算结果趋于一致。

基于悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力分析

为较精确地分析悬索桥成桥线形下索夹对主缆弯曲次内力的影响,基于成桥状态下的分段悬链线理论,考虑索夹的套箍作用修正成桥线形,使其更接近于实际线形。修正后的成桥线形近似为各段悬链线与短直线段交替连续的混合线形。以三汊矶大桥为例,利用有限元法计算出索夹端面处主缆的主拉应力及索夹相对转角,代入WYATT公式,计算出主缆在各个索夹端部的二次弯曲应力及索夹在吊杆力作用下的纵向弯曲应力。计算结果表明:桥塔附近索夹端部主缆二次应力较大;当荷载作用于一个边跨或半中跨时,加载跨索夹端部主缆二次应力较大;各索夹纵向弯曲应力分布较稳定,均符合结构实际受力特点。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥基础微分方程近似推导

按连续体的方法描述自锚式斜拉-悬索协作体系桥在竖向荷载作用下的结构静力行为。基于分区广义变分原理,考虑了主梁和主塔的压弯耦合效应,建立了三跨自锚式斜拉-悬索协作体系桥的大位移不完全广义势能泛函,通过变分导出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥的基础微分方程。以一座自锚式斜拉-悬索协作体系桥为例,求出其解析解,并与数值解相互比较,二者比较接近。所得基础微分方程可以用于自锚式斜拉-悬索协作体系桥的初步分析,并为阐述此类桥型的结构静力行为提供理论依据。

不同型式支撑的静电硅微谐振器的性能比较

针对直脚型、蟹脚型、之字型和弓型四种支撑梁结构型式的静电梳状谐振器,介绍了符合问题实质的五次超静定力学模型,给出了横向谐振频率、弹性系数和位移随谐振器结构参数和材料参数变化的函数关系。经与试验结果对比,各类谐振器横向谐振频率的理论值与实测值吻合较好,最大误差为11.62%。比较分析表明:在特征尺寸相同的情况下,直脚型、蟹脚型、之字型和弓型静电梳状谐振器的横向谐振频率依次减小,且都与谐振器的厚度无关;在特征尺寸和驱动电压相同的情况下,直脚型、蟹脚型、之字型和弓型静电梳状谐振器的横向位移输出能力依次增加;直脚型、蟹脚型、之字型和弓型静电梳状谐振器的横向弹性系数,均只与材料的杨氏模量和支撑梁的几何参数有关,而与横向位移无关。

悬浮式P-S波速测井技术在海洋工程勘察中的应用

剪切波波速是工程场地地震安全性评价和地震小区划工作中必测的参数之一。和室内剪切波波速测试方法相比,剪切波波速原位测试技术可以提供准确和更详细的波速测试资料,具有操作简单、方便、快速等特点。因此,在陆地工程勘察中得到了广泛应用。由于海上作业环境的特殊性,剪切波波速原位测试技术在国内海洋岩土工程勘察中尚未广泛应用。介绍了英国RG公司的悬浮式P-S波速测井系统的基本构成和测试原理,并将该波速测试系统在海洋岩土工程勘察中进行了测试应用。测试结果与室内的剪切波波速测试结果进行对比,对比表明测试结果具有可靠性,且其具有测试间隔小、数据量大和可快速提供测试结果等特点,在海洋岩土工程勘察中具有宽广的应用前景。

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。

静电梳状硅微单侧直脚谐振器的力学性能

建立单侧支撑直脚型静电梳状硅微谐振器的三次超静定简化力学模型,给出该模型中谐振频率、弹性系数和横向最大位移的计算公式。与五次超静定系统的双侧支撑直脚型静电梳状硅微谐振器的各力学性能参数的计算公式对比发现它们有显著差别。分析表明,与双侧支撑直脚型静电梳状硅微谐振器显著不同,单侧支撑直脚型静电梳状硅微谐振器的谐振频率、弹性系数、横向最大位移会随两根支撑梁的间距变化而改变,并当此间距超过某一值后,上述三变量的变化均很小且趋向于一定值。同样,后者的谐振频率会随支撑梁厚度的变化而单调改变,这也是前者所没有的现象。为此从两者因为超静定次数不同而约束冗余度不同的角度,对此现象进行了物理意义上的解释。经与试验结果对比,单侧支撑直脚型静电梳状硅微谐振器横向谐振频率的理论值与实测值吻合较好,最大误差为12.07%。

腰大肌拉伸与脊柱伸展应力关系的生物力学研究——动物实验报告

目的：探讨腰大肌拉伸带动脊柱伸展应力的生物力学关系。背景资料：脊柱三维结构之六大自由度是刚体运动，未包括肌肉动力作用的纵轴伸缩运动。人类椎曲形成于二足支撑诱导的应力功能性适应，未知主要源自何肌力。颈腰痛导致脊柱所致力学改变问题远未解决。方法：取家兔12只，分3组，每组4只，解剖后保留枢椎以下完整之脊柱及骨盆、髋关节、股骨，不损伤脊柱前纵韧带及所附着之腰大肌、以及附着于脊柱背侧的肌肉韧带。置于生物力学拉伸测试仪（日本岛津制作所产AGS-J系列）上端十字头分别夹枢椎（颈胸腰段）。第1胸椎（胸腰段）和第12胸椎（腰段）下端十字头夹股骨上部，分别作有腰大肌状态下和切断腰大肌状态下，股髋自屈曲位到过伸带动脊柱自屈曲位到过伸位拉伸试验，测定两种不同状态下脊柱各节段的伸展应力（N／mm^2）。结果：有腰大肌状态和切断腰大肌状态下，股-髋-脊柱拉伸后脊柱伸展应力分别为：颈胸腰全段平均为306．6675N／mm^2：78．7167N／mm^2胸腰段为680．8417N／mm^2：373．0375N／mm^2；腰段为1990．7944N／mm^2：523．0608N／mm^2经统计学分析，具显著性差异，P〈0．01。结论：腰大肌拉伸对脊柱伸展应力影响显著，是脊柱伸展运动主要作用力，颈胸腰段占75％、胸腰段占45％，腰段占74％的伸展应力源自腰大肌。脊柱运动在腰大肌作用下产生纵轴伸缩活动度；二足步态在腰大肌拉伸脊柱伸展一过伸动态下形成颈、腰曲；牵引下肢、过伸悬吊腰椎可解决因病所致脊柱力学紊乱临床问题。

某长江大桥抗风联杆弯曲破坏成因分析

针对某长江大桥桁架梁抗风联杆的弯曲破坏现象,对抗风联杆的弯曲破坏分布规律、荷载试验、结构计算和协调变形等多方面进行了分析,探讨了抗风联杆的弯曲破坏成因,结果表明,使用荷载工况抗风联杆不会因为设计强度不足导致弯曲破坏,而施工误差产生的不协调变形是导致抗风联杆弯曲破坏的主要原因。