非线性曲面梁形态优化及恒压支撑装置设计

基于超前支护设备顶梁支撑结构研究一种恒压支撑装置的设计方法,恒压支撑装置由正刚度线性弹簧、负刚度非线性平面曲梁及承压气囊组合而成。通过对巷道顶板应力场分析,得到支撑结构的边界条件;利用B样条曲线简述负刚度非线性平面曲梁的特点;基于遗传算法与非线性有限元法对负刚度非线性平面曲梁进行形态优化设计;依据恒压支撑装置的工作原理,对线性螺旋弹簧刚度/强度特性进行分析与设计;对恒压支撑装置的零部组件进行设计,实现支撑装置输出压强大小恒定及自我保护功能。恒压支撑装置设计方法为综掘巷道超前支护研制提供了有力技术支撑。

温度荷载作用下混凝土曲线箱梁桥支座位移研究

本研究基于武汉城市桥梁健康监测项目,对某大型互通立交曲线匝道梁桥长期监测数据进行分析。利用支座位移及环境温度监测数据相关性分析了桥梁病害情况,并给出相应的维修加固建议,对于保证桥梁结构的安全运营具有重要意义。首先,分析了曲线梁桥的平面受力与变形的特点,并阐述了温度对曲线梁桥变形的影响特性。其次,分析了环境温度与支座位移的相关性,并结合预警机制,制定了针对支座位移的桥梁结构健康监测预警流程。最后,基于一个实际案例,结合支座位移与梁缝工作状态空间联动性,成功预测到了桥梁结构的病害。本研究针对曲线梁桥的特点,提供了一种新的基于支座位移监测数据的健康诊断思路,以保证桥梁结构的安全运营。

中墩单点铰支承小半径曲线梁桥预偏心设计研究

中墩单点铰支承小半径曲线梁桥弯扭耦合效应明显且抗扭能力弱,若设计不当会造成巨大的安全隐患。以湖南省长沙市机场大道改造工程某互通立交匝道桥为背景,采用Midas civil软件建立了桥梁有限元模型,分析了曲线半径分别为40、60、80、100 m时中墩预偏心设置对边墩内外侧支座反力分配、中支点和梁端扭矩以及支点和跨中扭转变形的影响,并针对不同曲线半径给出了中墩预偏心建议取值。当曲线半径为40、60、80、100 m时合理的中墩预偏心为0.50、0.35、0.30、0.25 m,分别为边墩支座反力均衡所对应中墩预偏心的45.0%、49.5%、57.6%、60.3%。相关研究结论为类似小半径曲线梁桥预偏心设计提供了借鉴。

弹性支承曲线梁在移动荷载作用下动力响应研究

为探究弹性类支座对桥梁结构振动机理的影响及进一步发展曲线梁的车致振动理论,提出一种将弹性支承曲线梁振动形式考虑为弯曲变形和刚体位移组合的方法,建立简化计算模型,利用Garlekin法和积分变换法推导移动荷载作用下弹性支承曲线梁的动力响应解析解,并验证本文方法的正确性。通过数值算例分析弹性支承曲线梁在移动荷载作用下的振动机理,以及支座刚度、曲率半径等相关参数对弹性支承曲线梁动力响应的影响规律。研究表明:曲线梁的支座约束情况发生变化会对桥梁结构的动力特性和动力响应造成差异明显的非线性影响,其支座竖向刚度越小,桥梁动力响应越大,不可直接将其简化为刚性支承梁;小半径弹性支承曲线梁与直线梁相比,其曲率半径对桥梁动力响应的放大效应十分显著,同样不可忽略。

深圳科技馆(新馆)曲线楼梯结构设计与舒适度分析

深圳科技馆(新馆)位于深圳市光明区,在3~4层之间设置了一个旋转270°的大跨度曲线楼梯。首先对楼梯结构方案进行介绍,提出吊挂悬挑梁结构方案,其次采用MIDAS Gen软件基于壳元的空间有限元模型分析梯梁支座形式、踏步支座形式以及由于约束扭转导致的翘曲对楼梯承载能力和变形性能的影响,最后对楼梯舒适度进行分析。结果表明:梯梁和踏步两端支座形式对楼梯的承载能力和变形有较大影响,梯梁上支座的影响比下支座更大,固接踏步不仅可以传递楼梯荷载,也可以协调内外梯梁的受力和变形,应优先考虑梯梁和踏步两端支座均固接的连接方式;不可忽视翘曲对构件应力的影响,否则会有安全隐患;采用吊挂悬挑梁方案可实现用更小的梯梁尺寸满足承载力、变形和舒适度等设计要求。

小半径曲线连续梁桥温度场效应分析

文中选择合理的抗倾覆支座布置形式,开展了为期1年半的实桥温度应力监测,并利用Abaqus建立全桥精细化计算模型.计算结果与应力实测数据对比准确性后,进一步采用二次开发的温度场子程序来模拟最不利温度效应.结果表明:对于小半径曲线梁桥,在1年中最不利温度效应作用下,中墩支座采用点铰支承的布置形式,会引起梁体径向位移过大,向外偏移而失稳;采用抗扭双支座,更利于曲线连续梁保持抗倾覆稳定性.

损伤状态下预应力混凝土简支梁的模态挠度和模态刚度试验研究

为快速检测评估不同损伤状态现役混凝土桥梁的承载能力,以某实际高速公路改扩建工程中拆除的16 m跨径预应力混凝土单片简支空心板梁为研究对象,将模态测试技术和静力加卸载试验相结合,探讨实测模态挠度和模态刚度在实际工程中评估现役桥梁承载力的适用性和准确性。设计简支试验梁14个不同损伤程度的静载试验加卸载工况和环境激励模态测试工况,实测简支试验梁的静载挠度和各损伤程度梁体的试验模态参数,预测简支梁在逐级静力荷载下的模态挠度,对比分析不同损伤工况试验梁的荷载-位移曲线切线刚度和模态刚度。结果表明,开裂前试验梁的实测加卸载静挠度与荷载大致成线性关系,开裂后随着梁体损伤程度加重,荷载-位移曲线的线弹性阶段逐渐缩小,非线性阶段逐渐增大,表现出明显的刚度退化趋势。当试验梁处于开裂前较轻损伤状态和开裂后初始加载阶段的较大损伤状态时,实测前两阶振型预测的模态挠度与静载挠度的相对误差基本上不超过10%,模态刚度与静载试验荷载-位移曲线初始刚度的相对误差基本在10%以内,损伤程度低于较大损伤的试验梁模态刚度近似等于梁体的初始切线刚度。开裂前较轻损伤简支梁的模态刚度与设计弯矩切线刚度的相对误差均在10%以内,说明结构实测模态刚度能够比较准确地评价曾经承受4倍设计荷载而较大受损预应力混凝土简支梁的初始刚度状态,也能够准确评价曾经承受2倍设计荷载而较轻损伤未开裂简支梁桥的设计结构刚度。这对实测模态挠度和模态刚度的工程实际应用具有重要的参考指导意义,而且扩展了模态测试在桥梁健康状况技术评价中的应用范围。

220 kV高压线下曲线现浇连续梁施工技术

国内某快速路工程是杭州亚运会的配套设施。现依托背景为快速路的220 kV高压线下大体积曲线现浇连续梁,上方穿既有220 kV青里、青九线,交叉角度分别为67°、48°,电力线在这两处,分别距离原地面的最小高度为23.5 m、23.92 m。针对220 kV高压线下大体积曲线现浇连续梁,提出了一套完整的施工方案及流程,对其现浇梁钢管贝雷支架结构体系进行结构设计与计算,确保ZXH146-149大体积曲线现浇连续梁满足施工安全,为后续类似高压线下现浇梁施工提供参考借鉴。

采场支架-围岩关系新研究

以砌体梁结构的“Ｓ－Ｒ”稳定理论为指导，运用相似模拟试验和数值计算等方法，对采场直接顶岩体的受力边界条件、位移场分布特征、ｐ－Δｌ关系曲线等进行了研究．视直接顶为可变形体，得到传统的ｐ－Δｌ双曲线关系并不适用于厚度为６倍采高时的直接顶．本文的研究结果是对传统支架围岩关系的补充和完善．

梁板桥拓宽后新桥各主梁沉降变形分布模式研究

为提出宽幅空心板梁桥拓宽后新桥各主梁合理的沉降变形横向分布模式,以京沪高速公路(江苏段)扩建工程中某宽幅空心板简支梁桥为背景进行试验研究与有限元分析。制作1∶4实体缩尺试验模型,监测新旧桥基础沉降差分别为1,2,3mm时新桥各主梁的沉降变形,并利用Origin软件对沉降变形数据进行拟合分析处理;利用MIDAS FEA软件建立全桥体单元有限元模型,进一步分析并拟定该沉降变形横向分布状态的曲线方程。结果表明:宽幅空心板梁桥拓宽时,在新桥基础沉降作用下新桥各主梁的竖向沉降变形横向分布模式与以往假设为线性分布模式时偏差比较大,应予纠正;综合考虑相关性和精度问题,在新桥基础沉降作用下新桥各主梁的沉降变形横向分布模式假定为二阶曲线比较合理。

城际铁路小半径现浇简支弯梁设计与研究

研究目的:以新建武汉至孝感城际铁路重点工程府河特大桥为例,对曲线半径500 m的32 m双线无砟轨道现浇简支弯梁的结构形式、受力特点、倾覆稳定性及工程数量进行详细地设计与研究,通过平面与空间分析比较,验证32 m简支弯梁的分析方法的可靠性,为同类型桥梁设计提供参考。研究结论:(1)计算结果表明32 m简支弯梁各项指标满足规范要求,结构安全可靠;(2)简支弯梁的结构计算采用直线梁模型偏不安全,应采用曲线梁模型并考虑强度安全系数稍留富余;(3)"弯扭耦合"效应导致简支弯梁曲线内外侧受力不等,箱梁底板外侧压应力较小且控制设计,除此之外,受力特点与直线梁并无太大差异;(4)支座布置不影响简支弯梁的内力分配,本梁横向有整体外移的趋势;(5)简支弯梁腹板尺寸可与相邻直线梁尺寸保持一致,不需增大腹板尺寸;(6)弯梁梁长较长,二恒较大,梁部工程数量较直线梁稍大,但均在合理范围之内,工程造价经济;(7)该梁型可广泛运用于同类型城际铁路,研究方法和结论可为其他简支弯梁设计提供参考与借鉴。

双曲拱桥横向分布系数研究

采用三维实体有限元法、弹性支承连续梁法及实测方法 ,研究双曲拱桥的横向分布系数 ,结论是 :宜采用弹性支承连续梁法计算双曲拱桥横向分布系数。

基于模态曲率差归一化的简支梁损伤识别

为了研究以模态曲率差归一化为基础的简支梁损伤识别,对振型曲率差进行归一化,理论推导基于模态曲率差归一化构建的指标与损伤识别的关系,再将归一化的结果进行数据融合,得到新的损伤判别因子,并对简支梁进行损伤识别分析.提取模态曲率差最大值构造损伤评估曲线,并利用其进行结构剩余寿命预测.采用简支钢梁为数值算例,考虑在单个损伤和多个损伤下7种不同程度的损伤工况,分别利用指标DF^(j)与新指标DDF进行识别损伤.采用简支钢梁试验证明了DDF指标识别具有良好的鲁棒性和精确性.

大跨度小半径曲线梁桥抗倾覆性能研究

为研究大跨度小半径独立柱曲线梁桥的抗倾覆性能,以中间墩采用独立柱单支座的曲线连续梁桥为研究对象,通过规范中的抗倾覆系数计算公式进行抗倾覆性能验算。以武汉市某立交匝道桥为例,利用Midas梁格法,建立有限元模型并进行分析计算,研究了弯梁桥曲线半径的大小、车辆荷载的超载程度及支座的布置形式等对城市小半径独立柱曲线梁桥抗倾覆性能的影响。计算结果表明:曲线半径的取值、车辆荷载的交通管控及曲线桥的支座布置形式等均对大跨度小半径曲线梁桥的抗倾覆稳定有较大的影响。

单根曲线梁法计算连续曲线梁桥影响线

基于纯扭转理论单根曲线梁法,对常见的约束扭转简支支座(即两端支座扭转受约束但转动为自由,中间支座扭转与转动均受约束)等截面连续曲线梁进行分析。基本思路:在中间支座设虚铰代之以冗力弯矩,并利用变形协调条件求出该值;形成若干单跨一次超静定曲梁基本体系,求出基本体系在单位竖向荷载P=1和单位扭矩mz=1作用下的内力影响线。并示例说明,可供手算及编制程序电算使用,具有一定的实用意义。

平曲线段大跨简支钢桁梁悬臂架设方法

针对平曲线段大跨简支钢桁梁桥,为简化施工工序,提高施工效率,以沪通长江大桥非通航孔桥112m简支钢桁梁(共26孔,其中21孔位于半径4 009.55m的平曲线上,相邻2孔桥梁中心线最大夹角1.6°)为例,提出一种平曲线段大跨简支钢桁梁悬臂架设方法。该方法根据平曲线半径、桥梁跨径等参数设计桥跨端部杆件长度和临时连接的转角;使用新型临时连接构造,将悬臂跨端部杆件与锚固跨端部杆件相连,悬臂拼装钢梁杆件;桥跨架设就位后,拆除临时连接构造。其中,新型临时连接构造由顶底板拼接板和腹板拼接板组成,顶底板拼接板是带有平面内折角的异形板件,腹板拼接板是带有平面外折角的弯折板。工程应用结果表明,这种悬臂架设方法架设精度高、简化了施工工序,避免了施工过程中的钢梁横向顶推就位施工,减少了墩顶临时施工设施及现场工作量。

混凝土曲线梁桥的温度作用效应研究

温度作用是混凝土曲线梁桥产生"典型病害"的主要原因之一。为了更真实地揭示曲线梁桥在温度作用下的反应规律,基于ABAQUS建立了某三跨混凝土连续梁桥实体单元模型,采用"间接耦合"的方法实现温度荷载的施加,对多种支座布置工况下混凝土曲线梁桥的季节温差和日照温差效应进行计算。结果表明:季节升温作用下曲线梁桥基本不会产生扭转效应;竖向升温梯度会使曲线梁桥向外扭转;而横向升温梯度,无论沿径向由内向外或由外向内引起的扭转效应非常小;合理的支座布置形式,可以改善混凝土曲线梁桥在温度作用下的支座受力状况。

斜交简支平面曲梁的实用计算

本文利用结构力学的力法原理建立任意斜交简支平面曲梁桥在常见荷载作用下的内力计算公式。其支承边界条件仍然保持曲板的特性，适应于曲梁桥、曲板桥的计算分析，便于设计应用。文中给出算例并作了讨论。

弹性支承圆弧梁内力分析

以现代桥梁及房屋结构为工程背景，提出弹性支承曲线梁计算模型，按结构力学方法推导出弹性支承圆弧梁的内力计算公式，分析讨论了竖向和抗扭弹性支承对内力的影响．

曲率和超高对曲线梁桥车桥耦合振动的影响

曲线半径是确定线路容许速度、曲线超高、曲线正矢、曲线加宽、曲线建筑限界加宽、缓和曲线长度等要素的重要参数。按35自由度的车辆模型,讨论曲线梁的车桥耦合振动问题,以32m简支梁为例研究曲率和超高对高速铁路曲线梁桥车桥耦合振动的影响。