基于极限平衡法的危岩倾覆稳定性三维计算方法

目前危岩防治工作中,危岩稳定性评价主要以简化后的二维剖面作为计算模型。由于自然界中的危岩形态极不规则,采用二维剖面计算模型并不能真实反映危岩受力情况。为了研究危岩稳定性三维计算方法,在前人研究基础上,基于极限平衡理论,提出了由后缘裂缝抗拉强度控制的危岩倾覆稳定性三维计算公式,采用数值积分和空间几何方法给出了在危岩单体三维模型基础上求解危岩后缘岩体抗拉力、水压力及其力矩计算公式和实现流程。以三峡库区瞿塘峡吊嘴危岩为实例开展了应用,并通过数值分析进行了验证。通过不同形态危岩的三维稳定性分析,讨论了三维与二维稳定性计算结果的关系,对比发现危岩形态对稳定性计算结果有明显影响,三维计算较二维计算更准确和实用。

跨线转体桥施工抗倾覆技术研究现状及展望

在我国交通强国战略背景下,伴随公共交通建设力度的进一步提升,交叉线路变得越来越频繁。在跨越既有铁路开展桥梁工程建设时,为不影响铁路线路的正常运营,大多选用桥梁转体施工方案。为保障转体桥梁施工的安全,亟需系统梳理和总结桥梁转体施工抗倾覆难点及现有抗倾覆关键技术。通过调研国内外平转型转体桥工程实例及对相关文献进行分析与研究,分别从桥梁结构不平衡因素、转体结构所受外荷载影响及转体桥梁的施工工艺三方面进行研究,分析现有跨线转体桥梁施工技术抗倾覆难点,结合当前最新研究成果及较为先进的施工工法,总结专家学者提出的桥梁转体施工抗倾覆关键技术。最后对桥梁转体施工抗倾覆新技术进行展望,提出基于北斗技术下桥梁转体姿态实时动态监测技术与基于机器学习算法下,对转体桥梁的动态位移及结构损伤快速且精确识别的构思,为平转型桥梁转体施工抗倾覆研究的进一步发展提供了一定的研究思路,对平转型桥梁转体工程建设抗倾覆具有一定参考与借鉴意义。

基于频域分析的高速列车侧风倾覆机理

侧风作用下列车的动态环境以轮轨相互作用为主向,以空气动力作用为主演变,列车的侧风倾覆行为成为威胁列车行车安全性的主要诱因.首先,采用精细化车-轨耦合模型开展列车侧风倾覆的频域特性分析,以明确侧风倾覆响应对列车模型的敏感性;基于考虑模态特性的频域分析框架,推导脉动风及轨道不平顺与列车倾覆动力响应间的传递函数,结合相应参数进行分析,以直观揭示列车的侧风倾覆机理.结果表明:列车倾覆行为受绕车体下心侧滚模态和车体沉浮模态控制影响,其风荷载影响要明显大于轨道不平顺;在轨道不平顺激励下,第一阶模态贡献主要由轨向不平顺引起,第二阶模态贡献主要由高低不平顺引起,在脉动风荷载激励下,其顺风向脉动风分量起主要贡献;车速、风速和风向角的增大都会引起列车动力响应的增大,进而降低列车安全运营时的最大允许风速;失效概率的增大会降低动力响应的极值,进而提高安全运营风速.

框架承担倾覆力矩的合理计算方法

为理清框架倾覆力矩的相关概念区别,并给出各自合理计算方法,对计算框架、支撑、框架+支撑、局部框架或者局部框架+支撑倾覆力矩的统一解法进行总结,给出相应的力学法。指出框架倾覆力矩和框架承担倾覆力矩之间的显著区别,给出两者的异同以及建筑结构中框架承担倾覆力矩的计算原则,并进一步给出合理计算框架承担倾覆力矩的方法,即修正的统一解法。修正的统一解法适用于一般建筑结构和带竖向构件转换的结构,也适用于带伸臂框架-核心筒结构。最后对典型结构算例的框架承担倾覆力矩进行计算分析,结果合理可行。

高压煤油恒速液动机转子倾覆现象的理论研究

介绍了高压煤油恒速液动机(简称“液动机”)的转子倾覆现象,分析了机理,并按照发生的原因将倾覆现象分为主动倾覆和被动倾覆。重点研究了主动倾覆,基于对转子柱塞组件的受力分析,提出了倾覆条件的数学表达,引入了无量纲的倾覆安全系数,以定量表达倾覆风险。分析了被动倾覆的原因,并提出了解决被动倾覆的方法。在产品设计中应避免出现主动倾覆和被动倾覆。

冲击载荷下浮放包装件摇摆特性和倾覆风险研究

浮放包装件运输过程中,在冲击载荷下可能产生倾覆,严重威胁着运输安全,分析浮放包装件在纵向冲击载荷下的倾覆风险对于确保运输安全十分重要。采用基于指数函数的分段函数模拟车辆制动产生的单峰值钟形冲击加速度,构建浮放包装件在纵向冲击载荷下摇摆运动方程式。对于宽高比角度α较小的包装件,线性化运动方程式,分别在β≠pT和β=pT两种情况下推导包装件摇摆运动方程式和倾覆边界条件,分析结果表明,在自由响应阶段,包装件更容易倾覆。对于宽高比角度α较大的包装件,基于对包装件摇摆运动方程式的能量分析,构建包装件非线性摇摆倾覆边界条件,模拟结果表明,该近似分析法具有良好的准确性。

面向光伏电站除尘作业的移动机械臂抗倾覆稳定性研究

对光伏电站移动机械臂倾覆稳定性的研究是其安全、高效作业的前提。采用重力法分析移动机械臂在水平路面和倾斜路面的静态稳定性,以倾覆力矩为标识对移动平台与机械臂耦合状态下的稳定性进行分析,并利用Matlab和Adams仿真验证移动机械臂的稳定性,结果表明移动机械臂在水平路面上进行作业运动时处于稳定状态;通过分析移动机械臂在倾斜路面上的稳定性,确定其可安全操作的最大路面倾斜角度。

重载与中强地震联合作用下的曲线独柱墩桥梁倾覆性分析

为探讨移动车辆和中强地震联合作用对曲线梁桥的抗倾覆影响,建立车-桥-地震分析模型,提出考虑地震作用的曲线梁桥车-桥耦合振动分析方法。以多跨曲线连续梁桥为研究对象,对比分析中强地震和重载车辆偏载组合作用下的支座反力和主梁倾覆时整体转角大小。研究地震动类型、峰值、车辆关键参数等因素对曲线梁桥倾覆稳定性的影响。结果表明:不同车辆和地震荷载组合会改变桥梁的受力情况,纵向间隔2 m的3辆100 t车辆以3 m/s速度行驶时,三跨曲线梁桥的倾覆最明显;综合考虑重载及地震联合作用,对抗倾覆性规范中的稳定系数计算公式进行了修正;分析了五跨曲线梁桥中墩支座偏心距对抗倾覆稳定系数的影响,计算结果表明中墩两相邻支座设置偏心时曲线桥最大抗倾覆系数为1.55。

基于液压控制技术的船舶自动应急抗倾覆装置设计

船舶在航行过程中受到波浪影响容易发生倾覆事故,对人员安全造成极大威胁。本文在研究Conolly船舶横摇模型的基础上,提出一种基于液压控制技术的船舶自动应急抗倾覆装置的设计方案,使用减摇鳍来降低船舶的横摇幅度,并通过DSP控制器+Conolly船舶横摇模型的闭环控制方案实现船舶自动应急抗倾覆的目的。通过升力传感器、行程反馈和角度反馈的信号,然后计算出最优的控制信号发送给液压缸并驱动减摇鳍,产生与船舶横摇方向相反的力矩,系统能够动态响应海况变化和船舶运动,对自动应急抗倾覆装置进行仿真,结果表明,系统具有较好的适应性和实时性。

断层地震动作用对双层隔震体系倾覆特性的影响

为研究双层隔震体系抗倾覆性能受近断层地震动的影响,将中间隔震层分别设置在第三层、第六层和第九层,建立双层隔震体系,输入不同运动特征的近断层地震波,探讨双层隔震体系的抗倾覆性能。研究表明:近断层脉冲型地震动严重影响双层隔震体系的抗倾覆性能,随着地震动加速度峰值增加这一影响会更明显,含速度脉冲的滑冲效应和破裂向前方向效应容易使结构发生倾覆破坏。近断层地震动作用下,双层隔震体系隔震层的压应力不会超限,但隔震层位移和拉应力会超出限值导致隔震层倾覆,且双层隔震体系包含的两个隔震层中,基础隔震层倾覆风险更大;中间隔震层设置在第三层时,双层隔震体系的抗倾覆性能表现最优。

超高钢砼风电塔筒分段电液提升的抗倾覆控制

超高风电机组是我国中东部地区高效利用风能的关键风电装备。2020年新颖的风电塔筒安装电液提升技术首次成功应用于轮毂中心高170 m的超高风电机组的安装施工。低吊点高重心大负载塔筒安装的电液提升系统由提升子系统和导向子系统2部分组成,导向子系统用于提升初期上下吊点垂向距离较大的场合,在上下吊点位置处设置导向机构可产生较大的稳定力矩,克服定常载荷引起的倾覆力矩;提升后期上下吊点垂向距离变短的工况下。文中通过提升子系统的承载差异化方式,克服脉动风等非定常载荷引起的倾覆力矩。通过这2种子系统的垂直度组合调控方式,可有效控制风电机组的提升姿态,使电液提升系统具有较强的抗倾覆能力,保证了施工作业的安全性,为电液提升技术在超高风电机组安装领域应用提供了技术支撑。

基于多点支撑体系匝道桥抗倾覆加固方法及理论研究

单柱墩桥梁具有较弱的抗倾覆力矩和较差的横向稳定性,倾覆事故的风险相对较高。文章以某互通独柱墩匝道桥为依托,应用Midas Civil构建全桥有限元模型,分析最不利车道偏载下桥梁的支座受力状态和抗倾覆稳定性系数,并针对倾覆破坏的机理提出了新型基于多点支撑体系的桥梁加固措施。结果表明:该加固方式可在有效降低失稳效应的同时显著提升桥梁的整体抗倾覆能力,桥梁的横向抗倾覆稳定系数提升6.5倍,桥梁的抗倾覆稳定性可满足我国现行规范要求。研究可为独柱墩桥梁的抗倾覆理论计算方法及加固方案提供指导性建议。

新型防落梁、抗倾覆球钢支座力学性能分析及应用

针对桥梁在地震和极端偏载条件下的落梁与倾覆问题,提出了一种新型防落梁、抗倾覆球钢支座装置。传统防落梁措施如挡块和防落链存在结构可靠性差、易损伤、施工费用高及影响美观等问题,而现有支座研究多集中于防落梁性能,对抗倾覆性能研究较少。为解决这些问题,以典型城市超宽大悬臂钢梁为案例,在结构地震和抗倾覆分析的基础上,设计了一种集防落梁与抗倾覆功能于一体的新型球钢支座。该支座在传统球钢支座基础上增设了抗剪销、侧向钢挡块和锚固拉杆,通过多道防线设计提升防落梁性能,并利用柔性缓冲和水平抗力可定制设计等特点,确保支座在地震和极端偏载作用下的稳定性和安全性。研究通过参数敏感性分析、抗震防落梁性能分析及抗倾覆性能分析,验证了新型支座在控制主梁位移、减小墩底内力及提升抗倾覆能力方面的显著效果。研究结果表明,采用新型防落梁球钢支座后,主梁位移和主墩内力均控制在合理区间,避免了落梁与相邻联碰撞的风险,同时显著提升了桥梁的抗倾覆性能。此外,该支座还具有结构简单、易维护、更换及成本适中等优点,已获实用新型专利并成功应用于实际工程,为桥梁工程的安全性和耐久性提供了有力保障。

缆上柔性轨道负载走行架梁设备横向抗倾覆稳定性研究

针对设备在负载行走过程中存在的倾覆风险,建立了缆上柔性轨道负载走行架梁设备的基本力学模型,从设备一般受力状态、横向抗倾覆稳定性分析方法、稳定性影响因素、结构优化、姿态调控措施等方面开展了深入研究。首先,将容许最大不平衡吊点力作为设备横向稳定性的评估指标,分析了7种稳定性影响因素与2种失稳方式,推导出了简化的稳定性计算公式,并给出了数值计算方法,计算误差在2%左右;然后,通过参数敏感性分析提取出设备稳定性的关键影响因素,9个敏感参数中,行走小车结构尺寸对设备横向稳定性的影响最大,风荷载、吊点荷载及行走承重索张拉力次之,行走小车自重、行走承重索张拉力不均匀系数的影响最小,并以此为基础对设备结构形态与质量进行了优化设计,将设备的横向抗倾覆稳定性提高了9.4%;最后,制订了4种典型工况下的设备姿态控制标准,为保证设备运行安全,负载时应控制设备与猫道不发生碰撞,空载时控制横向偏转角度不超过5.39°,并结合参数敏感性分析结果,提出了2条设备横向姿态控制措施,可及时有效地修正设备姿态,使其始终保持在最佳的行走姿态。

高速铁路重力式路肩挡墙抗倾覆稳定性对路基面动变形影响

路肩挡墙支护能力对路基面动变形有重要影响。构建高速铁路无砟轨道-路肩挡墙路基的空间结构有限差分模型,针对以倾覆破坏为主导模式的岩质地基重力式挡墙,基于正交试验方案,分析路堤高度、墙胸坡度、墙背倾斜、墙土摩擦、墙体位置、抗倾覆稳定系数共6个因素对路基承受列车荷载的动变形影响效应。通过引入反映路肩挡土墙约束路基能力的动变形指数R_ω,建立路基面动变形与显著影响因素之间的关系式。研究表明:列车荷载下路基面动变形以压缩变形为主,跟随变形与墙顶水平动位移近似呈线性正相关;挡墙抗倾覆稳定系数K_0和墙背倾斜tanα是影响路基面动变形的2个显著因素,R_ω与K_0和tanα之间服从二元三次曲面关系;以路肩挡墙路基面动变形ω不大于标准断面路堤相应值δ,即R_ω=δ/ω≥1.0为控制条件,墙背由俯斜渐变为仰斜,路肩挡墙抗倾覆稳定系数限值[K_0]非线性增大。研究成果对优化高速铁路路肩挡墙设计具有参考价值。

机器人用精密行星摆线减速器主轴承预紧量对倾覆刚度影响研究

为掌握机器人用精密行星摆线减速器主轴承的受力状态,结合减速器的结构特点,建立了同时考虑外部负载与摆线齿轮啮合力的静力学模型,对额定工况下110E型减速器主轴承受力和内部接触状态进行分析,得到符合实际的受力结果;在此基础上,针对精密减速器的高倾覆刚度要求,基于Romax Designer仿真分析软件建立减速器等效模型,分析了主轴承预紧量对倾覆刚度的影响规律。结果表明,主轴承的倾覆刚度随预紧量的增大而增大,同时满足倾覆刚度和疲劳寿命要求的最佳预紧量范围为5~20μm。研究结果对主轴承安装预紧量的选择具有一定的参考意义。

基于参数化模型的儿童推车倾覆稳定性研究

目前市场上儿童推车结构样式五花八门,家具企业、销售商家、家长对推车倾覆安全风险意识薄弱,儿童推车倾覆造成的安全事故时有发生。文章选取一款竹藤轻便儿童推车为研究对象,建立推车和儿童人体参数化模型,分析横向和纵向倾覆工况,得出21月龄和33月龄儿童在特定条件下,会使推车发生横向和纵向倾覆。前万向轮驻停位置对推车纵向倾覆稳定性影响较大,前万向轮驻停在正前方位置时,推车纵向倾覆风险会大大降低。将影响推车倾覆的关键结构参数代入参数化模型,得出关键参数的约束条件,给家具企业产品设计提供参考和借鉴。

可重构仿生四足机器人倾覆后恢复机理与特性研究

农业环境起伏多变,边界模糊,大多呈非结构化分布。四足机器人在复杂农业环境中作业时,易出现因倾覆失去运动能力的情况,因此机器人需具备倾覆后自我恢复能力。传统四足机器人倾覆后恢复多数依靠腿部运动来实现,而可重构四足机器人,可通过躯干与腿部协调运动来实现倾覆后自我恢复。本文基于可重构躯干构型多变,得到了多种仿生形态的可重构四足机器人,规划了基于可重构理论的倾覆后恢复机理。对比倾覆后可重构机器人利用躯干拱起折叠和单侧翻转折叠两种恢复方式,分析R1型、R2型可重构四足机器人恢复的运动特性。利用软件ADAMS进行仿真,对仿真数据进行分析,证明了可重构躯干比刚性躯干更有效地减少了恢复过程中的冲击。最后设计样机并进行实验,验证机理实施的可行性与稳定性,研究结果表明其可降低实现静态自我恢复的难度。

双向非对称转体连续梁桥抗倾覆稳定性研究

文章以双向非对称连续梁桥的转体施工为研究背景,基于精细化有限元分析方法,研究风荷载、结构偏斜等因素对转体桥梁抗倾覆稳定性的影响,并计算抗倾覆安全系数。结果表明:双向非对称转体连续梁桥的纵向和横向倾覆力矩及偏心距均远大于对称转体桥梁,需采用调整节段长度或设置偏心等方式抵消因自重产生的倾覆力矩;在横桥向静阵风荷载作用下,结构状态安全;上部结构偏斜超过1°时撑脚与销轴构件均已失效,偏斜角度的增大会导致抗倾覆安全系数降低。

浮放运输货物在冲击载荷下倾覆风险研究

目的对浮放运输货物在车辆冲击载荷下摇摆特性进行分析和其倾覆风险评价。方法将浮放运输的货物或包装件简化为刚性质量块,载运车辆建模为具有一定水平加速度载荷的刚性支座,推导出刚性质量块在加速度载荷下的摇摆运动控制方程,通过试验设计测取车辆减速制动工况下冲击载荷波形,建立冲击载荷波数学表达式,采用理论分析方法在近似线性化范围内分析冲击载荷下刚性质量块的动态摇摆特性与倾覆风险。结果刚性质量块在正向加速度载荷下进入摇摆,响应初始摇摆角度小于0并且倾覆是发生在自由振动状态下;绘制了刚性质量块在半正弦波冲击载荷下最小倾覆加速度频谱,存在一条边界线将频谱划分为安全区和倾覆区;刚性质量块的宽高比和稳定性呈正相关。结论通过转变为刚性质量块摇摆响应系统问题线性近似研究了浮放运输货物的摇摆特性和倾覆风险。