爆炸荷载下钢箱梁桥动力响应机理与关键参数研究

为了探讨钢箱梁桥在爆炸荷载下的动力响应机理及关键参数对其影响规律,基于流固耦合方法,建立了钢箱梁桥、空气和炸药有限元模型,分析了爆炸荷载下钢箱梁桥动力响应机理。随后针对钢箱梁桥的关键参数,分析了各参数对钢箱梁桥的动力响应影响灵敏度,提出了钢箱梁桥在抗爆设计时参数选取规律。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,钢箱梁桥的破坏主要分为三阶段。钢材性能由Q345提高为907A钢,钢箱梁桥的凹坑深度和塑性变形区面积减小了33.91%和27.93%;截面形式和爆炸位置两个关键参数的改变涉及纵横隔板对主要迎爆区薄弱位置的加固,能够明显提高钢箱梁桥的抗爆能力。比例距离0.1 m/kg^(1/3),爆炸位置相同,约束形式由简支改为固支,对钢箱梁桥抗爆性能提升几乎无影响。

崩塌落石冲击埋地油气管道的动力响应机理研究

高位崩塌落石是造成长输埋地油气管道破坏的主要地质灾害之一。本文通过111处山区管道崩塌案例分析,归纳出崩塌与埋地管道相互作用的3种模式:冲砸管道、牵引管道及埋没管道,其中冲砸管道的危害性最大,并建立了崩塌与管道相互作用的地质力学模型。采用有限元仿真软件系统模拟了落石冲击、土体与管道变形响应过程及影响因素,发现落石冲击管道的作用过程是一个瞬态过程、持续时间约0.1 s,揭示了土体和管道动态响应规律及管土相互作用机理,发现管土变形经历了从协调变形到非协调变形的发展演化过程。在此基础上通过不同的落石速度、管道埋深、内压、落石形状以及防护工程等影响因素分析,提出了崩塌区管道防护设计建议,管道埋深设计2.0 m以上、盖板厚度不小于0.2 m,可有效降低管道遭受落石冲击破坏的风险。

连续刚构桥动力数值模拟及减震技术研究

以京沪铁路大跨度箱形截面连续刚构桥为研究对象,运用ANSYS大型有限元分析软件对其动力特性进行了数值模拟分析,通过比较纵横向地震波作用下的桥梁动力响应,得出连续刚构桥在进行动力分析时需要同时考虑两种方向波对结构的不同影响.以此为基础,分析了采取不同抗震、减震措施时对该桥梁结构力学性能的影响.分析结果表明:支撑体系的刚度对结构的动力特性影响较大;圆角空心墩的减震效果好于矩形空心墩;桥墩的刚度越大,地震作用下的结构内力越大.

变压器—套管体系的动力模型及抗震加固分析

为研究变压器—套管体系的动力响应机理,提高其抗震性能,建立了某220 kV变压器加固和未加固时的精细化有限元模型,并输入满足IEEE 693—2005需求反应谱的地震波进行计算。提取了加固前变压器—套管体系的振型及各关键点的加速度,分析了各关键点加速度的反应谱;采用支撑升高座的方式来加固变压器,对比加固前后套管的地震响应,发现支撑对控制升高座摆动效果明显。进一步分析可得到如下结论:变压器—套管体系X、Y方向的前两阶振型以套管—升高座的耦合振动为主,对系统的动力响应起主导作用;变压器箱体可简化为刚体,升高座和套管可简化为欧拉梁,箱体—升高座和升高座—套管之间的连接可简化为转动弹簧;支撑可以很好地限制升高座绕箱体的摆动,提高体系基频,减小升高座顶部的加速度放大系数,同时安装方便,具有很好的适应性。

路基振动压实动力学响应机理研究

为研究路基振动压实过程中振动轮动力学响应的产生机理,进而为连续压实监测技术中的谐波比类指标提供理论支撑,基于有限元方法,分别考虑了纯弹性和弹塑性2种土体本构模型,针对振动压实过程中的加速度信号进行了仿真分析,分别研究了几何非线性、接触非线性以及材料非线性对加速度信号畸变的影响,探讨了加速度信号频谱中谐波分量和次谐波分量的产生机理,并对其随弹性模量、黏聚力等土体参数的变化规律进行了分析。其中,弹性模型在发生跳振之前,可以分析几何非线性和由于接触面积变化引起的接触非线性的影响,在发生跳振之后,可以用来考虑由于脱空引起的接触非线性的影响,弹塑性模型可以反映材料非线性的影响。研究结果表明:几何非线性对加速度信号畸变的影响不大,材料非线性和接触面积变化引起的接触非线性是加速度信号谐波分量的产生原因,而跳振引起的接触非线性是次谐波分量的产生原因。此外,随着压实过程的进行,土体模量和屈服极限同时提高,接触面积变化引起的接触非线性增强,但材料非线性的影响减弱,由于压实的中后期土体弹性因素占据了主导地位,塑性变形量很小,同时由于局部脱空的影响,导致实际工程中,随着压实过程的进行,二次谐波分量呈增大趋势。最后,跳振不仅会引起次谐波分量,还会导致谐波分量量值的减小,同时跳振发生前后加速度波形并不是连续变化,而是发生了突变。

突变风载作用下高速列车运行安全性分析

大风条件下高速列车通过部分防风设施过渡段时,车体往往会在横向突变风载作用下产生明显的瞬态横向振动和侧滚振动。实车线路试验发现:这种瞬态振动会经由车辆悬挂向下传递,可能引起轮轨力的变化,从而影响到高速列车的运行安全性。针对这一现象,结合实车试验和仿真计算,分析了高速列车在运行过程中遭遇横向突变风载情况下的动力学响应机理,在此基础上研究了运行安全性指标随车速和突变风载大小的变化规律。