弧形自浮式防撞装置运动响应及受力特性分析

针对弧形自浮式防撞装置导向机构在日常运行过程中易发生塑性变形的问题,建立了基于三维势流理论的弧形自浮升降式防撞装置水动力分析模型,对不同入射角的波浪与水流共同作用条件下装置的运动响应及导向机构的受力特性进行分析,结果表明:水流的持续作用有利于减小防撞装置的运动响应;浮筒下游侧导向机构的刚度较大导致了该部分机构受力过于集中而其他导向机构未受力或者受力较小的现象;波浪入射角对导向机构的受力影响较大,当波浪入射角与水流流向的夹角较小时,波流的叠加效应会增大,造成下游侧导向机构受力陡增。

注水式城市应急防洪箱挡水受力特性分析

注水式城市应急防洪箱是一种高分子材质的防汛应急抢险新装备,采用理论分析和有限元计算结合的方法,对防洪箱挡水过程中的受力稳定条件以及箱体的应力、应变特性进行分析,结果表明:由防洪箱在挡水过程中的受力特性可知,在同一注水条件的不同挡水高度下,防洪箱的最大应力和变形均发生在迎水面,其中最大应力在迎水面底部,最大变形发生在迎水面中部。

中风化粉砂岩地层大直径顶管受力特性试验研究

为了研究中风化粉砂岩地层大直径钢筋混凝土顶管施工过程中的力学特性,依托黄冈明珠大道综合管廊顶管工程,对管节的接触压力、泥浆压力和应变进行了现场监测;分析了接触压力、泥浆压力及管节应力的变化规律与相互之间的联系;提出了一种通过管节应变计算顶进力的方法。结果表明:顶管施工过程中,接触压力的大小与变化主要受泥浆压力控制。管节轴向应变主要为压应变,且轴向应变对管节偏转较为敏感,较小偏转即会引起轴向应变的变化,偏转较大时轴向会出现拉应变。而接触压力与环向应变在管节偏转较大时才会出现明显变化。同时,由注浆压力引起的接触压力变化对环向应变的影响较小。通过管节轴向压应变平均值乘以受压区面积得到的顶进力与实测值具有较好的一致性。

多点荷载作用下钢筋混凝土梁受力特性及损伤演化规律研究

钢筋混凝土结构因其具有较好受拉和抗压性能,在各种建筑领域中被广泛使用。钢筋混凝土结构作为现代建筑工程中广泛采用的一种关键结构形式,其在服役期间的损伤特性一直是工程领域关注的重点。该文利用ABAQUS有限元数值软件,建立多点荷载作用下钢筋混凝土梁的数值仿真计算模型,对钢筋混凝土梁的多点荷载作用下受力特性及损伤演化规律开展研究。研究发现,钢筋混凝土梁在竖向位移荷载作用过程中,拉应力集中于梁下部,压应力区在梁上部;随外部荷载持续作用,纵向受力钢筋上形成的应力会传递至环向的箍筋上;钢筋混凝土梁在纯弯段受压区处,混凝土的应变大于材料的最大压缩应变,导致受压区内的混凝土出现损伤破坏;在钢筋混凝土梁受力过程中,混凝土的强度等级和受拉钢筋的强度等级对梁体的整体强度有决定性作用。

水平泥砂互层围岩隧道受力特性及稳定性分析

水平层岩结构特殊,分布广泛,施工中极易发生离层、掉块等工程事故,分析互层状水平层岩隧道的受力特性和稳定性对于隧道设计和施工意义重大。从水平层岩的结构特点出发,对拱顶的离层及塌落拱的形成进行理论分析,建立简化的梁模型和薄板模型,对水平互层围岩隧道受力特性和稳定性进行系统性对比分析,推导出了水平层岩可承受的最大正应力、最大剪应力和最大变形值表达式,较好的解释了拱顶水平层岩受力后的变形以及破坏过程。模型计算与现场实测、数值模拟结果,在量级与趋势上基本一致,显示出及时支护、控制拱部变形的重要性。

合成射流对串列双圆柱受力特性及流场特性影响的数值模拟

合成射流能够通过改变单个圆柱尾部的旋涡脱落模态有效抑制其涡致振动,但对多圆柱结构的控制效果尚待研究。采用数值模拟研究了对称布置在上游圆柱尾部的水平合成射流对串列双圆柱的受力特性和尾流特性的影响。在研究中,来流的雷诺数恒定为150,合成射流的位置角度为45°,2个圆柱中心之间的间距比为2~10。研究结果表明,水平合成射流能够同时降低上、下游圆柱的升、阻力系数,但过大的合成射流动量系数反而会导致上、下游圆柱的阻力系数均大于无合成射流控制情况下的值。当动量系数为2和4时,上游圆柱的尾迹完全由水平合成射流主导,变得完全对称;但下游圆柱的尾部始终存在交替脱落的旋涡。

混凝土箱梁桥湿接缝受损受力特性研究

为了研究不同湿接缝连接方式对混凝土箱梁受力特性的影响,文章依托某高速公路混凝土箱梁桥,借助Midas Civil有限元软件,采用梁格法建模,模拟了混凝土箱梁桥湿接缝在偏载和中载作用下的受力情况,并分析了不同湿接缝损伤程度下的横向分布系数。结果表明:湿接缝的连接方式对箱梁横向连接状况由直接影响;横向增大系数随着湿接缝损伤程度的增大而增大,为混凝土箱梁桥湿接缝的设计和维护提供参考和借鉴。

不同仰拱深度的公路黄土隧道仰拱受力特性分析

仰拱是隧道衬砌结构的重要组成部分,不同仰拱深度设计很大程度上直接影响衬砌结构的承载性能、稳定性和耐久性。合理设计公路黄土隧道仰拱结构不仅可以减少衬砌结构病害的发生,而且可以提升衬砌结构的耐久性,延长其使用寿命。通过有限差分软件建立不同仰拱深度的公路黄土隧道三维分析模型,研究不同仰拱深度的两车道公路黄土隧道仰拱结构的受力特性,相关研究成果对科学设计公路黄土隧道的仰拱深度具有重要的技术指导意义。

新型铝合金人行天桥结构的受力特性分析

在铝合金承载桥梁应用较不广泛的现在,以福州首座铝合金人行天桥为背景,建立桥梁有限元模型,通过多种工况下的受力情况分析,探究新型铝合金天桥的结构受力特性。结果表明:该结构在严格控制加工、施工质量后,结构整体受力满足规范要求;在多种工况下,结构主跨跨中处上下弦杆轴力大,相比跨度小的边跨跨中处上下弦杆轴力大百分之30左右;同时该结构在多种工况下支座处下弦杆弯矩值较其他位置处大,后期设计中应予以重视。在结构受多种工况下,结构位移最大仅为13.4mm,满足规范要求,同时因荷载变化,结构各处位移也均有不同程度变化。结构在现有恒荷载以及多种活载分布情况下的结构安全系数均大于规范规定值,满足安全要求。

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明:非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。

强风化软岩地层盾构隧道荷载及受力特性分析

为探明既有隧道衬砌设计理论能否较好契合强风化软岩盾构隧道并获取管片实际受力特性,依托南昌地铁1号线北延段区间盾构隧道工程开展现场测试,对管片所受外荷载及结构内力进行长期监测。同时,建立相应的盾构管片精细化数值模型,并与实测数据对比验证,进一步探究管片受力特性。结果表明:1)管片环外水土压力受同步注浆影响最显著是在脱环5环内,隧底土压力小于隧顶,水压力占总土压力的绝大部分;2)管片所受竖向土压力呈“中间大、两头小”的分布模式,拱顶附近实测值最大,与太沙基理论、普氏理论、隧规法计算值分别相差近20%、30%、42%,故该地层下隧道竖向土压力按太沙基理论计算较为合适;3)数值模拟所得管片内力与实测值吻合较好,管片弯矩整体呈“蝴蝶形”,拱顶弯矩值略大于拱底。

滑坡抗滑短桩的受力特性模拟研究

抗滑短桩是滑坡常用的治理措施之一,应用较为广泛,但其承载机理尚不清晰。采用FLAC3D模拟程序建立不同长度抗滑短桩加固滑坡的数值模型,分析滑坡模型变形特征以及抗滑短桩受力特性,进一步揭示抗滑短桩加固滑坡的受力特性。研究结果表明:(1)不同长度的抗滑短桩可显著提高滑坡的整体稳定性;(2)随着抗滑短桩桩长的增加,桩身受力趋于均匀,桩-土协同作用增强,滑体最大位移逐渐降低,但降低速率减小;(3)自由段桩长与滑体厚度比值<0.6时,滑坡出现“越顶”破坏现象;(4)建议抗滑短桩的自由段长度与滑体厚度比值取为0.7~0.9。

轨道交通变截面箱梁-U形梁组合连续梁桥受力特性分析

以1座变截面箱梁-U形梁组合连续梁桥为研究对象,采用通用有限元程序ABAQUS建立该桥的数值仿真分析模型,对其在不同工况下的受力特性进行分析,探究桥梁在各项荷载作用下的应力分布特征以及结构变形情况。结果表明:单项荷载作用下,U形梁腹板在承受正弯矩的区段上部内倾、下部外倾,而在承受负弯矩的区段,变形情况则相反;荷载组合作用下,中支点处U形梁与箱梁的连接导致局部刚度突变,使得该处的道床板呈现与悬臂板类似的受力状态。

软土地区有轨电车线路复合桩板结构路基受力特性分析

目的:有轨电车线路如选用桩板结构作为其路基形式,将极大地增加工程造价。与之相比,复合桩板结构路基造价较低,且能充分发挥桩-板-土的协同受力作用,需对有轨电车线路复合桩板结构路基的受力特性进行深入研究。方法:依托上海松江有轨电车示范线工程,对深厚软土地区复合桩板结构路基的受力变形特性进行了阐述。采用数值模拟方法,详细分析了该工程在运营期和建设期的复合桩板结构路基跨中板下土体、桩体和桩土的受力变形特性,并进一步分析了不同桩长条件下复合桩板结构路基的力学性能。结果及结论:跨中板下土体的附加应力随埋深增加呈现先减小后增大再减小的变化规律,且在桩底下方1~2 m处达到峰值;桩体的承载力主要由桩侧摩阻力提供,桩侧土体与跨中板下土体间的差异沉降值与桩侧摩阻力呈正相关关系;随着荷载的增大,桩侧摩阻力自下而上逐渐达到极限值;随着桩体长度的增加,板下土体沉降量逐渐减小,且在桩体极限承载力范围内,适当减小桩体长度并不会显著减小桩体所能承担的上部荷载大小。

兰新高铁大风区低风压正馈线受力特性

为抑制兰新高铁大风区正馈线舞动,保证列车安全运行,首先,设计新型低风压正馈线,仿真获取常规正馈线和低风压正馈线在不同风载荷下的气动力参数和舞动幅值,并进行对比分析;其次,对防舞效果较佳的3种低风压正馈线建立三维有限元模型,并施加拉伸载荷,模拟正馈线舞动时的受力情况;最后,分析低风压正馈线形变及应力变化.结果表明:低风压正馈线自由端形变量远大于固定端,铝股线形变量大于钢股线,且越往外层,股线形变量越大;在绞线制造时可以考虑将钢层和铝层交替绞合,以平衡绞线的导电性和刚性.在股线相互接触的位置出现了应力集中,应力集中位置与股线绞合方向相同;在绞线制造时,可以考虑在股线表面覆缓冲层,以减缓正馈线舞动时股线之间的振荡冲击,并延长正馈线的使用寿命;低风压正馈线模型的凹槽小圆弧半径与常规正馈线半径的比值越大,最外层铝股线的形变越大,正馈线舞动时越容易断股;在低风压正馈线选型时应该综合考虑,平衡防舞有效性与使用寿命.

单向格栅软体排顺水沉排受力特性研究

单向格栅软体排是一种以单向格栅为受力构件,自下而上由反滤土工布、单向格栅和混凝土压载块3部分组成的新型软体排结构。以长江中下游护底工程为应用场景,利用有限元法模拟单向格栅软体排在顺水沉排施工条件下的受力特性,发现随着相对移船位移、水深、水流流速和压载质量的增大,单向格栅软体排体的最大应力逐渐增大;随着水流方向与沉排方向夹角的增大,单向格栅软体排所承受的最大应力逐渐减小。在各种顺水沉排条件下,铺排船翻板下端处的单向格栅软体排受力最明显,且软体排承受的最大应力位于翻板下端的软体排宽度方向上距离两侧边缘约1 m的位置,软体排中间部位受力较小。结果表明:单向格栅软体排所承受的最大应力远低于其抗拉强度,该新型软体排结构在长江中下游护底工程中具有较好的适应性,相对于传统的加筋软体排,单向格栅软体排可减少20%以上的排布成本。

断层蠕滑变形和地震作用下过活断层明钢管受力特性研究

随着大型引调水工程的设计建设,输水管线穿越活动断层的情况日益增多,地面明钢管是输水管线穿越断层较优的结构形式。结合某工程实际,采用有限元方法对过断层地面明钢管在断层蠕滑变形和地震作用下的受力特性展开了研究,探讨了结构布置方案的可行性及存在的问题。研究结果表明:地面明钢管在穿越活动断层的管段中,滑动支座的设置以及在明钢管间设置合理数量的波纹管伸缩节可很好地适应断层的蠕滑变形,其中波纹管伸缩节可吸收大部分断层的蠕滑变形;钢管结构管轴向变形受地震作用以及断层蠕滑变形的影响较大,尤其是两端都为伸缩节的管段,容易产生较大的轴向位移,需要采用固定支座对轴向位移加以限制,但固定支座的支承环易产生弯曲变形,设计中要加以重视。

梁上运梁方式对大跨度组合梁受力特性的影响

受限于运输及施工条件,山区桥梁的施工可采用整体预制-梁上运梁-整孔架设的施工方法。为了明确梁上运梁形式对组合梁受力性能的影响,现以江西祁婺高速主跨60 m的大跨度钢混组合梁为背景,建立单幅组合梁的板壳实体有限元模型,计算不同的梁上运梁施工方案下,组合梁主要板件的受力特性,并对比分析梁上运梁的不同形式对施工过程中的组合梁受力的影响。结果表明:最不利工况下,主要受力板件均处于弹性状态,强度满足要求。双车跨双幅形式下,混凝土桥面板的压应力集中更为明显,且跨中截面近护栏侧的悬臂态混凝土受力更为不利。

平面凹凸不规则高层结构弱连接楼盖在水平地震作用下的受力特性

平面凹凸不规则高层建筑由中心区和若干个伸出单肢连通过“弱连接楼盖”连接组成。由于单肢结构刚度较弱,一般不能独立存在,因此弱连接楼盖是保证单肢结构能够与其他部位结构共同工作抵御风和地震作用的关键构件。由于现行规范对这一问题尚无相关内容和规定,采用弹性有限元方法对这类结构在水平地震作用下的计算进行分析,揭示楼盖弱连接部位在水平地震作用下的受力特点,提出相应的设计建议。结果表明:弱连接楼盖单肢端截面在地震作用下不但产生了剪力,同时还产生轴拉力以及相应的面内弯矩,截面内力在顶部楼层最大,中高部楼层面内剪力较小,应重视弱连接部位面内轴拉力和弯矩,考虑双向地震作用并加强相应措施。

复合材料铺层角度对螺旋桨受力特性影响分析

复合材料螺旋桨具有高比强度、高阻尼等特性,可有效提高螺旋桨推进效率,这种特性与制作工艺中的铺层方案存在相关性。针对P4119桨,建立复合材料螺旋桨模型,采用流固耦合数值模拟方法,对复合材料螺旋桨形变、应力分布与推进效率进行计算。结果表明,复合材料铺层角度对螺旋桨的弯扭耦合效应产生明显效果,载荷集中区域局部叶型剖面螺距发生改变,进而影响整个螺旋桨径向范围内的螺距、侧斜与纵倾的分布情况。铺层角度0°~90°时,最大应力值下降41.06%~42.90%,推力系数下降4.12%~5.85%,扭矩系数下降4.49%~7.52%,效率提升0.39%~1.8%。因此,复合材料螺旋桨在大载荷下运行时,工况会发生改变,桨叶会随工况产生较大变形,影响其推进性能。调整复合材料铺层角度,可改善桨叶变形情况。