公路隧道箱型预制仰拱变形破坏的模型试验研究

基于自主设计的新型箱型预制仰拱结构,采用室内物理模型试验,结合数字照相量测技术,研究该箱型预制仰拱的力学特性及破坏模式,通过数值模拟研究实际工况中衬砌与仰拱共同作用的受力规律.结果表明:竖向荷载作用下产生的拉张效应是预制仰拱裂纹产生及发展的主要原因,水平压力对预制仰拱的裂纹发展作用不明显.预制块接缝处以及各个预制块中柱转角处是预制仰拱结构的最薄弱部位,接缝处和转角处影响预制仰拱结构的安全.预制仰拱位移变化关于中轴部位呈对称分布,位移由大到小依次为中间预制块、左1预制块、左2预制块、左3预制块.箱型预制仰拱破坏可以分为加载压密、弹塑性变形和塑性破坏3个阶段.当仰拱与衬砌共同作用时,仰拱的上部主要承受拉应力,仰拱的下部主要承受压应力.试验结果表明,所设计仰拱结构具有良好的受力性能.

槽形钢箱梁涡振性能及抑振措施试验研究

为提高槽形钢箱梁桥的抗风性能,对槽形钢箱梁的涡振性能及抑振措施进行试验研究。以某人行景观桥槽形钢箱梁为背景,通过主梁节段模型风洞试验,研究+3°、0°、-3°风攻角下均匀流与紊流风场中槽形钢箱梁的涡振性能,分析交替封闭栏杆、将栏杆楔形扶手改为圆形扶手、提高阻尼比等措施的抑振效果。结果表明:原槽形钢箱梁断面涡振性能不满足规范要求,均匀流风场中,3个风攻角下均出现了超限的竖弯涡振,+3°和-3°风攻角下出现了不同程度的扭转涡振,最不利风攻角为-3°;紊流风场中,最不利风攻角下原断面竖弯涡振振幅降低了23%,未见明显扭转涡振;楔形扶手栏杆交替封闭使结构竖弯涡振振幅增大,主梁涡振性能降低;单独改变栏杆扶手形状为圆形对主梁涡振性能影响不大,在此基础上交替封闭栏杆能够有效抑制主梁涡振;提高结构阻尼比能有效抑制主梁涡振,阻尼比为7‰时,主梁竖弯涡振振幅可降至规范限值的一半左右。

流量控制阀K形金属密封圈结构参数优化

流量控制阀K形金属密封圈结构参数较多,且不同结构参数对密封性能影响程度存在较大差异。以密封面接触压力、密封面有效接触长度及最大Mises应力为约束条件,采用正交试验设计研究影响K形金属密封圈密封性能结构参数之间的主次关系,确定了唇部长度、悬臂内张角与悬臂厚度3个因素作为响应曲面法的设计变量;通过正交试验和回归分析得到接触压力、最大等效应力及有效接触长度与设计参数关系的二次回归方程,并基于响应面法对密封结构进行优化分析。优化后K形金属密封圈的接触压力增加了8.09%,有效接触长度增加了14.73%,最大等效应力减少了13.44%,表明优化后K形金属密封圈密封面接触压力分布更加均匀,有效提高了金属密封圈的密封性能。

仿生蛋形箱梁力学性能研究

通过测量统计多组禽类蛋的长轴、短轴获得禽类蛋的几何特征参数,通过分析仿生蛋形截面与传统矩形截面的惯性矩设计出拥有与矩形箱梁相同截面惯性矩的仿生蛋形箱梁,同时利用有限元法分析两种箱梁的抗弯性能和抗屈曲能力,获得两种箱梁的力学性能与几何特征参数间的规律。最终,根据蛋形几何特征重新设计门式起重机主梁并分析两种主梁在危险工况中的刚度和强度。通过门式起重机主梁的应用,证明仿生蛋形箱梁拥有与传统矩形箱梁相似的结构力学性能的同时,其重量能够比传统矩形主梁轻11.11%。

大跨PK断面钢箱梁斜拉桥涡振性能及优化措施研究

红莲大桥主桥为主跨580 m的双塔斜拉桥,中跨主梁采用PK断面钢箱梁,该类主梁断面易发生涡振,需对其涡振性能及抑振措施进行研究。基于该桥有限元动力特性分析结果,制作PK断面钢箱梁1∶60缩尺比节段模型进行测振风洞试验,研究桥梁原始设计断面主梁的涡振性能,讨论增加结构阻尼比(增加至0.010和0.027)措施的涡振抑振效果,并对增设稳定板、水平导流板、部分封闭桥面栏杆等不同气动优化措施及组合对主梁涡振性能的影响进行分析。结果表明:原始设计PK断面钢箱梁的涡振振幅明显超过规范限值;增大结构阻尼比虽然可以有效抑制涡振响应,但阻尼比增加至0.027时竖弯涡振振幅仍然显著;在桥面检修栏杆上缘外挑1.6 m宽水平导流板可将涡振振幅降低到可忽略的水平;采用在检修栏杆上缘外挑1.1 m宽水平导流板、优化桥面燃气管道位置、调整防撞护栏下部封闭高度为0.42 m,或移除检修道栏杆底座、错列布置封闭检修道栏杆和防撞护栏等组合措施,虽不足以完全抑制涡振的发生,但可将涡振振幅控制至明显小于规范限值。

早期琴的考古发现与形制演变

考古发现的半箱式琴与传世古琴是什么关系?在半箱式琴之外,是否存在全箱式“中原琴”?有证据表明,海昏侯墓出土的半箱式琴来自中原;桓谭《新论》所言琴制也具有半箱式琴的独有特征;半箱式琴的图像资料直至三国时期都有发现。而乐器学的分析则发现,传世古琴与早期半箱式琴之间存在密切的、排他的继承与演变关系。故东汉之前文献中的琴指的就是半箱式琴;半箱式琴及其全箱化后代是早期琴史中的主流,是传世古琴的唯一前身;所谓全箱式“中原琴”在东汉之前可能并不存在。半箱式琴从春秋早期开始,经过一系列继承与演变,至晚在东汉中晚期完成全箱化,形成“全箱窄尾琴”和“全箱直边琴”两种基本类型,并在东晋之前定型为今制。

基于FLD成形极限理论的盒型冲压件质量控制的研究

为研究复杂盒形件成型质量的控制,使用USIBOR1500高强钢,通过SIS系统建立了盒形件有限元模型,对冲压过程进行了仿真模拟,通过在压料板上添加拉延筋结构对比成形结果,分析拉延筋对盒形件冲压成形的影响。仿真结果表明,通过增加拉延筋可以改变材料流动,减少拉延过程中材料起皱的程度。同时,提取了冲压成形过程中的行程曲线,确定拉延过程所需成形力和压边力大小,为模具设计提供依据,也可为其他同类冲压制件的成形提供参考。

防撞梁吸能盒多目标参数优化研究

吸能盒是汽车低速碰撞重要的被动安全部件,对减少低速碰撞维修成本具有重要的意义。吸能盒仿真实验利用ANSYS有限元软件完成,以选定截面形状的吸能盒为研究对象,以吸能盒的结构尺寸为输入参数,吸能量、侵入量以及加速度峰值为评价参数,进行敏感度分析,采用中心点组合法生成设计参数点,拟合吸能量响应面和加速度响应面和加速度响应曲线,完成响应面优化。最后通过仿真探究引导槽的形状和数量对加速度峰值的影响。以此为依据改变吸能盒结构参数,研究增大吸能盒吸能量并降低加速度峰值的方法。探究吸能盒评价参数之间的耦合性,为后期吸能盒的设计提供依据。

大幅变宽连续箱梁桥受弯性能研究

为研究大幅变宽度连续箱梁桥的宽跨比对其力学特性的影响,以湖南省长益高速公路互通匝道变宽预应力混凝土连续梁桥为工程背景,分别建立梁格模型与单梁模型,对其弯矩、挠度及应力进行分析。研究结果表明:在仅考虑自重与二期荷载作用下,随着宽跨比的增加,各纵梁沿横截面承担的弯矩逐渐趋于均匀,各纵梁承担的应力相对平均偏差增大,空间效应明显;与增加箱室宽度而变宽的主梁相比,通过增加箱室数量而变宽的主梁的挠度与弯矩分布更加均匀。

铁路矮塔斜拉桥W形腹板箱梁力学性能分析

W形腹板箱梁具有典型桁式体系受力特征,更符合单索面斜拉桥的受力要求,目前已在公路桥中推广应用。为指导铁路桥相关设计,通过采用有限元软件建立计算模型,对某铁路矮塔斜拉桥W形腹板箱梁设计开展系统分析,研究不同设计参数对箱梁各板件内力的影响、荷载作用下箱梁截面横向受力性能、以及箱梁截面剪力滞效应。研究结果表明,同梁高、不同斜腹板倾角的铁路W形截面顶板、内腹板均受拉,底板与外腹板均受压;随着边斜腹板倾角减小和内腹板倾角增大,顶板、外腹板轴力变大,内腹板轴力减小,底板轴力则基本不变;根据计算分析得到不同位置处的W形截面在铁路荷载作用下,预应力筋合理的布置方式;剪力滞效应方面,荷载作用下,支点及拉索附近的剪力滞效应较为明显,剪力滞系数约为1.1。通过研究,对铁路荷载作用下该种新型截面形式有了系统全面的认识,合理选择截面参数的同时应考虑剪力滞效应以提高结构经济性。

悬索-斜拉协作体系桥梁总体设计

韶关某跨江桥受航道和用地条件边界约束,桥梁跨径组合采用(23+340+23)m,全宽8.2 m,主跨恒载总重量达1500t;本桥边中跨比例远超出常规大跨桥型跨径比例范围,如何选择合理的桥型方案直接影响桥梁的安全性和经济性。为探索特殊条件下的桥梁设计方案,构造出一种新型地锚式悬索-斜拉协作体系结构;340m中跨采用单主缆悬索体系,23m边跨采用斜拉背索体系,主缆和背索通过塔顶钢锚箱平衡边中跨拉力;通过设置小角度微型抗风缆,有效解决了通航净空受限条件下抗风缆布置难题。通过方案比较和结构分析表明,在特定的条件下,采用背索斜拉-主跨悬索协作体系合理可行,为今后大跨桥梁建设,提供了可靠的参考和借鉴。

锡溧漕河改线特大桥悬臂现浇箱梁施工技术应用

工程建设中为跨越河道、沟谷,大跨度悬臂现浇箱梁桥梁逐渐增多。本文以锡溧漕河改线特大桥第4联(左幅76+115+74m、右幅66+115+68m)悬臂现浇箱梁为例介绍采用挂篮做支架施工悬臂现浇箱梁的施工方法,达到了提高工效、节约成本和降低安全风险的目的,对类似工程施工具有借鉴意义。

基于响应面法的轻质尾翼均匀挤压成形数值模拟及模具结构优化

针对轻质镁合金尾翼正挤压成形金属流动不均匀和力学性能各向异性大的问题,提出一种可调控金属均匀流动的金属蓄料池模具结构。基于Deform-3D有限元模拟分析,采用Box-Behnken响应曲面法以金属蓄料池结构参数:深度h、池壁距尾翼芯部型腔长度D 1、池壁距翼片型腔长度D 2和池壁与翼片型腔之间夹角α为变量,建立出模口金属流速均方差和成形载荷与金属蓄料池结构参数之间的响应关系。响应曲面分析结果表明:最佳的金属蓄料池结构参数为h=7 mm,D 1=13 mm,D 2=6 mm,α=11°。采用优化后的模具结构参数进行模拟验证和物理试验,金属流动不均匀和力学性能各向异性均得到改善,并成功试制出形状尺寸和力学性能指标满足要求的尾翼形零件。

基于Virtual Box非均匀点状冰路面的安全性分析

为使行车更安全,对非均匀点状结冰路面状况进行观察与模拟,将实验获得的正常路面的附着系数与非均匀点状冰路面的附着系数进行比对分析,结合理论与实际,从多方面论述了车辆在非均匀点状结冰的路面上行驶的安全状况,为行车安全提供了有价值的参考。

异形钢箱梁异形块梁底支座反力研究

文章以某市政立交桥改造项目中的某联异形钢箱梁桥为例,研究了异形端支座反力与支座处横梁截面形式的关系。文章首先对该项目及其所采用的异形钢箱梁进行了概述,其次采用Midas Civil软件进行有限元建模,并对其进行支座反力计算,发现其异形端支座反力受横梁截面形式的影响较大,且当横梁采用箱型截面时,支座反力分布情况与其他截面形式存在显著区别。因此,进一步对支座反力与横梁截面的关系进行深入研究,最终确定箱型截面为最优横梁建模截面形式。

地铁高架结构标准简支梁设计研究

随着国内城市轨道交通的发展,越来越多的高架线投入运营。地铁高架结构以简支梁为主,结构形式主要分为整体箱梁、U形梁、小箱梁等常用类型。选择一种合适的梁型,不仅要考虑经济性和美观性,还要考虑受力是否合理。文章以长株潭西环线一期工程(长沙轨道交通3号线南延线)为依托,分析了简支梁结构形式,优化其刚度及变形,可为后续简支梁设计提供参考。

底部开口悬挂式单轨交通轨道梁扭转性能的计算与分析

目的:在国内外对底部开口悬挂式单轨线路的研究中,尚缺少针对轨道梁扭转性能的研究及对曲线轨道梁竖向荷载作用下截面变形的影响分析,需对单轨线路轨道梁的扭转性能进行深入分析。方法:在结合我国悬挂式单轨和日本单轨设计经验的基础上,介绍了悬挂式单轨PC(预应力混凝土)轨道梁的结构,对结构梁所承受的竖向列车荷载进行分析。阐述了传统符拉索夫开口薄壁梁扭转理论存在的问题,推导了考虑跨中截面剪切应变情况下轨道梁约束扭转时的初参数解。结合有限元软件建立了曲线梁模型,对不同曲线半径及顶板厚度取值时竖向荷载作用跨中截面的竖向位移及扭矩变化情况进行了分析。在跨中截面处施加集中扭矩,对轨道梁跨中右侧区段各截面的受力情况进行分析,并将理论计算值与模型模拟值进行对比。结果及结论:两端固定约束下底部开口箱型PC轨道梁在跨中处承受集中扭矩时,不应忽略其剪切变形,该类轨道梁设计时应考虑剪切应变的影响;加大曲线轨道梁顶板厚度,可提高梁截面的整体抗扭性能;在竖向静活载作用下,跨中截面处的扭转角随着曲线半径的减小而增大。

SS304不锈钢水槽拉深成型性能优化研究

针对SS304不锈钢水槽件在拉深过程中出现的零件起皱问题,采用正交试验方法研究凹模圆角半径、压边力和摩擦因数对起皱问题的影响。通过有限元分析软件Dynaform对正交试验方案进行仿真验证,考察了最大增厚率和凹模圆角半径、压边力和摩擦因数等3个成型影响因素之间的关系。试验结果表明,该SS304不锈钢盒型件的最佳成型工艺组合为R1C4F4,即:凹模圆角半径为5 m m,摩擦因数为0.2和压边力为50 kN。依据优化结果,改进了模具结构设计,从而较好地解决了SS304不锈钢盒型件的成型问题。

常泰长江大桥主航道桥索塔锚固构造研究

常泰长江大桥主航道桥为(142+490+1176+490+142)m公铁合建双塔斜拉桥,采用钢-混混合结构空间钻石型桥塔,索塔锚固区采用钢箱-核芯混凝土组合结构,S4~S39号斜拉索锚固于核芯混凝土上。为实现索塔锚固区斜拉索竖向分力的有效传递,提出方案A(钢齿块+剪力钉)、方案B[钢齿块(加肋)+剪力钉]、方案C(混凝土齿块)、方案D(钢锚箱+PBL剪力键)以及方案E(钢锚箱+承压板+剪力钉)共5种索塔锚固构造方案,从结构受力及施工工艺对5种方案进行比选,并采用模型试验及有限元分析对所选锚固构造方案进行验证。结果表明:方案E剪力钉受力分布均匀,剪力大小适中,且施工便捷,对于S7~S39号斜拉索,推荐采用方案E;对于斜拉索竖向角度较大的S4~S6号斜拉索,钢锚箱在构造和张拉空间上存在冲突,推荐采用方案C。方案E模型试验和有限元分析表明:结构应力、剪力钉受力及钢锚箱构造各板件应力均有安全储备,锚固构造处于线弹性状态,能满足规范及使用要求。

底部中空方盒形件粘性介质压力成形工艺研究

针对底部中空铝合金方盒形件塑性变形能力较差、变形不均匀等问题,提出了选用带有预制孔坯料的粘性介质压力成形新方法,通过坯料预制孔的变形缓解底部中空零件的减薄和破裂等问题。研究过程中采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对底部中空铝合金方盒形件粘性介质压力成形过程进行分析,得到了坯料预制孔形状和尺寸对成形试件壁厚分布及坯料流动的影响规律,在此基础上进行了粘性介质压力成形试验。结果表明,不同坯料预制孔形状及尺寸对材料流动规律和试件成形质量影响较大,在合适的预制孔形状和尺寸条件下,可以有效提高底部中空盒形件的成形质量和成形性能。