深江铁路洪奇沥公铁大桥主桥设计关键技术

研究目的:洪奇沥公铁大桥是深江铁路的控制性工程,主桥采用主跨808 m公铁合建斜拉桥一跨跨越洪奇沥水道,上层布置8车道城市快速路,下层布置4线铁路。结合建设条件、结构特点及使用性能,对主桥结构体系、主梁横断面及结构形式、索-塔锚固结构、施工方法等关键技术展开研究,确定技术合理可行和经济节约的设计方案。研究结论:(1)首创了短边跨叠合板-桁组合梁斜拉桥结构体系,主桥长度减少20%,节省工程投资;(2)首次在4线铁路公铁合建斜拉桥上采用倒梯形双主桁截面,桥面布置紧凑、受力明确;(3)提出的边跨主梁采用矩形钢管混凝土叠合板-桁组合结构,集结构受力和锚固压重于一体,施工便捷;(4)发明了“自平衡交叉锚固+齿块锚固”的索-塔混合锚固方式,技术经济性高;(5)钢主梁创新采用“纵向大节段+横向分块”施工方法,解决了超宽超高超重整节段钢桁梁运输受既有桥净空限制的难题;(6)本研究成果可为公铁合建桁梁斜拉桥设计提供参考或借鉴。

牂牁江特大桥上横梁制造技术

带正交异性桥面板横梁制造过程中的焊接变形控制问题一直是行业难题。牂牁江特大桥上横梁为带超短正交异性桥面板的工形结构,窄长的结构形式比其他相似结构更难控制变形问题。横梁上下焊接量不均衡会导致焊接变形极难控制,且上横梁是该桥主横桁架的组成部分,与主桁、桥面板纵梁及U肋、横架腹杆间均为高强螺栓连接,对其外形尺寸和栓孔连接精度提出了更高要求。根据制造难点,本文研究了横梁腹板预拱度设置、桥面块体分步组装、倒装法组焊上横梁、整体组焊修合格后数控钻制主体孔群等制造方案。实践证明,该方案合理、可行。

新型加肋钢筋桁架混凝土叠合板受弯性能试验研究

设计制作了5块混凝土叠合板进行受弯性能试验,分析在均布荷载作用下混凝土板的破坏形态,研究加肋尺寸对预制板力学性能的影响。结果表明:叠合板加肋可明显提高预制板的刚度,初始刚度提升最大可达2.97倍,采用带肋板可有效解决预制板施工阶段挠度过大问题;同时混凝土肋对板的开裂荷载和抗弯承载力也有较大提升,开裂荷载最大提升幅度达到2倍,极限荷载提升幅度最大达4.18倍。在试验研究的基础上,给出了考虑上部受压作用的加肋钢筋桁架混凝土叠合板施工阶段短期刚度的计算公式,与试验结果较吻合。

基于长短期记忆网络的桁架车身结构轻量化设计优化

为满足特种无人车辆高可靠机动、低成本研制等要求,在特种无人车辆的桁架车身结构设计早期阶段引入结构轻量化思想。为实现车身结构轻量化,提出基于长短期记忆网络的设计优化方法(LSTM-DO),利用LSTM-DO的快速搜索、高精度优化能力解决车身结构设计优化中收敛慢、局部最优等问题。建立了某无人车辆桁架车身参数化模型与有限元分析模型,采用代理模型技术提高设计优化过程中车身结构性能评估速度,结合LSTM-DO优化方法快速准确地生成方案。对比了常用的梯度优化算法与启发式优化算法,所提LSTM-DO方法在最优方案性能、收敛速度和鲁棒性方面均展现出明显的优势。

基于桁架-拱模型的钢筋混凝土短柱抗剪承载力尺寸效应分析

为了研究钢筋混凝土柱抗剪承载力尺寸效应,对6个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱进行单调和低周反复加载试验.试验结果表明:钢筋混凝土柱抗剪承载力的安全储备系数随截面尺寸的增大而降低.采用桁架-拱模型理论,分析了钢筋混凝土短柱的受剪机理,认为抗剪承载力的尺寸效应是由混凝土引起的,提出了考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式,研究表明:采用考虑截面尺寸效应的抗剪承载力计算式得到的大小构件安全储备系数趋于一致.

天基光学监视的GEO空间目标短弧段定轨方法

利用两个短弧段的天基测角资料实现对GEO空间目标的轨道确定是天基空间目标监视系统需解决的重要问题之一。将短弧段的主要测量信息表示为弧段属性,构造约束空间目标距离和径向速度的容许域,采用桁架平衡法对第一个短弧段的容许域三角剖分采样,以这些采样点的轨道预报第二个短弧段的弧段属性,通过分析预报值与实际值的差异,优先选取多个采样点的轨道作为初轨,分别对各初轨进行轨道改进。仿真结果表明,该方法能成功解算最小二乘轨道。

钢筋混凝土约束短柱抗剪承载力计算

根据 12根配有中间筋的钢筋混凝土约束短柱试验与分析 ,建立了弯、剪、压复合应力状态下构件受力分析的力学模型 ,由此导出了考虑中间筋作用的构件抗剪承载力计算公式。通过对比表明 ,公式计算值与试验值吻合较好 ,对于钢筋混凝土约束短柱的抗剪设计与计算具有实用的参考价值。

钢筋混凝土无腹筋短梁受剪承载力计算的软化桁架模型

提出了集中荷载作用下无腹筋混凝土简支短梁斜截面受剪承载力计算的软化桁架模型.该模型考虑了斜裂缝出现后混凝土应力-应变软化的特性,满足平衡方程和协调方程,理论计算结果与所收集到的试验结果对比符合较好.

应用简化的软化桁架模型设计钢筋混凝土短牛腿

阐述了简化的软化桁架模型的传力途径、设计步骤.用简化的软化桁架模型对钢筋混凝土短牛腿进行抗剪强度分析和设计,考虑的参数包括混凝土强度、剪跨比和水平箍筋的数量.通过对一个钢筋混凝土短牛腿的实例进行了验算,与混凝土结构设计规范(GB50010-2002)规定方法的计算结果是一致的,证明了所提出的简化的软化桁架模型的有效性、实用性.

主跨588 m非对称矮塔公铁两用斜拉桥设计研究

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥受建设条件限制,主桥设计为主跨588m的非对称矮塔斜拉桥。主梁采用双层桥面箱—桁组合结构钢梁,下层铁路桥面为钢箱结构,上层公路桥面为密横梁体系的正交异性钢桥面板结构。该主梁结构具有强箱弱桁的受力特性,解决了该桥塔矮、索平以及主梁水平轴力大的问题。斜拉索采用抗拉强度2000MPa的高强度锌铝合金镀层平行钢丝拉索,以承受高达1.5×10^4kN的斜拉索轴力。将斜拉索锚固于主梁下弦,使斜拉索获得相对较大的倾角从而提高结构体系刚度。芜湖侧桥塔墩基础采用平面尺寸为65m×35m的大型设置沉井基础,克服了该侧桥塔墩基础深水、裸岩的困难建设条件。

钢筋混凝土连续短梁受剪承载力计算

分析了钢筋混凝土简支短梁和连续短梁受力特征的异同,提出了集中荷载作用下钢筋混凝土连续短梁受剪承载力计算的组合桁架模型(combinedtrussmodel),该计算模型考虑了斜裂缝出现后混凝土应力—应变软化的特性,满足平衡方程和协调方程.根据该模型,推导了混凝土连续短梁受剪承载力的理论计算公式,理论计算结果与所收集到的试验结果符合较好.

混凝土短梁斜向开裂后的有效剪切刚度与变形

为了研究钢筋混凝土短梁有效剪切刚度的计算,根据以往试验资料分析了短梁开裂后的斜裂缝形态及其发展,探讨了此阶段的剪切刚度变化规律;在变角桁架模型的基础上运用内插法得出混凝土从斜向开裂至0.8F_u阶段的有效剪切刚度,进而计算出相应的剪切变形和挠度,并与试验结果进行比较;此外,将计算值与其它三种方法的计算值进行了对比分析.结果表明,按本方法计算出的挠度值与试验值符合较好;相对于其它方法,本方法能较好地预测短梁自斜向开裂至0.8F_u阶段的变形,且提高了计算精度.

应用简化的软化桁架模型分析短肢剪力墙

简化的软化桁架模型源于拉压杆的概念,满足带裂缝混凝土的平衡条件、相容条件和本构关系,阐述简化的软化桁架模型的传力途径、设计步骤等.影响钢筋混凝土短肢剪力墙的因素较多,为了分析短肢剪力墙的抗剪强度,分别应用软化桁架模型法、现行规范方法计算短肢剪力墙的抗剪承载力,同时与试验结果加以比较.软化桁架模型法可以估算短肢剪力墙抗剪承载力,并且比现行规范方法准确.验证了所提出简化的软化桁架模型的有效性、实用性.

基于桁架-拱模型的RC框架短柱变形分析

采用桁架 拱模型 ,利用平衡条件、协调条件、混凝土软化应力 应变关系 ,并引入虚功原理 ,分析了钢筋混凝土框架短柱的变形全过程 ,得到荷载 变形曲线 ,并分析了剪跨比、配箍率、轴压比对框架短柱延性的影响 ,与试验结果比较 。

短肢剪力墙新型多垂直杆单元模型研究

通过结合多垂直杆的轴向刚度和剪切刚度来考虑多垂直杆中正应力对剪切刚度的影响,引入剪力滞后翘曲位移函数和材料动态损伤累积指标,建立能够考虑剪力滞后和材料连续损伤累积效应影响的短肢剪力墙非线性分析单元模型.同时进行6组L形截面高强箍筋约束钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)短肢剪力墙拟静力试验研究,并对其滞回性能进行非线性数值模拟分析.结果表明:无翼缘腹板端部密配较细直径的高强箍筋能够有效抑制纵筋屈曲和翼缘腹板端部混凝土受压产生的横向变形,从而显著提高短肢剪力墙的耗能能力和延性.最后采用建立的非线性分析单元模型对所有试件进行非线性数值模拟分析,并与试验荷载-位移曲线结果进行比对,从而验证了非线性单元模型具有较高的模拟精度.

短杆钢箱桁架结构数值模拟方法探究

基于某短杆钢箱桁架渡槽实例,通过ANSYS大型有限元计算软件,分别建立了渡槽节段的实体模型和简化的梁单元模型;然后,根据渡槽实际受力情况设置了跨中集中荷载以及均布荷载两种荷载工况形式,并进行这两种工况下的位移和应力比较,找出梁单元模型与实体单元模型间计算响应的差异;最后,验证了梁单元模型在短杆桁架位移计算中得到的结果在误差允许范围内,引入了梁单元模拟短杆钢箱桁架结构时的应力包络系数,以指导类似短杆钢箱桁架结构数值分析计算。

有腹筋钢筋混凝土短梁受剪承载力计算的软化桁架模型

提出了集中荷载作用下有腹筋钢筋混凝土简支短梁斜截面受剪承载力计算的软化组合桁架模型(soft enedcombinedtrussmodel),该模型考虑了斜裂缝出现后混凝土应力—应变软化的特性,满足平衡方程和协调方程,理论计算结果与所收集的试验结果对比符合较好.

基于桁架-拱模型理论对实腹式型钢混凝土短柱受剪承载力的分析

实腹式型钢混凝土短柱是型钢混凝土组合结构的主要承重构件。目前,我国规程依据试验统计建立实腹式型钢混凝土短柱的受剪承载力计算公式,往往不考虑型钢翼缘的影响。本文采用桁架-拱模型理论对实腹式型钢混凝土短柱的受剪承载力进行了分析,将实腹式型钢混凝土短柱分为钢筋混凝土与型钢两部分考虑,然后将两部分叠加从而求得。分析钢筋混凝土部分的受剪承载力时,采用桁架-拱模型,考虑了型钢腹板和翼缘的影响;型钢部分的受剪承载力取Va=(0.58f_at_wf_w)/(λ-0.2)。本文计算结果与试验结果吻合较好。

无支撑桁架钢筋混凝土叠合板设计

针对无支撑桁架钢筋混凝土叠合板的构造要求和受力特性,归纳其刚度计算公式,详细说明桁架板在施工和使用阶段验算方法,新增桁架板规格,并给出选用表格。

预制预应力桁架式钢骨混凝土梁受弯性能试验研究

为研究预应力、弦杆及腹杆配钢率对预制预应力桁架式钢骨混凝土梁正截面受弯性能的影响,设计制作了6根预制预应力桁架式钢骨混凝土梁和1根非预应力桁架式钢骨混凝土梁进行静力受弯性能试验,研究试件的开裂荷载、极限荷载、裂缝形态及其发展规律、破坏形态等。结果表明:下部受拉区角钢屈服后,试件挠度不断增大,最终受压区混凝土压碎,呈典型的适筋破坏形态;预应力筋的配置对试件的开裂荷载有明显的提高作用;试件正截面抗弯承载力随钢骨桁架弦杆角钢截面尺寸的增大而明显提高。推导了预制预应力桁架式钢骨混凝土梁的短期刚度以及正截面抗弯承载力计算公式,与试验结果较为吻合,可供工程实际参考。