广州白云站高架层组合楼盖人致振动及车致振动舒适度研究

广州白云站铁路站房高架候车层采用钢-混凝土组合楼盖结构体系,最大跨度为28.5m。针对其振动舒适度问题,通过数值模拟研究高架层人行激励和承轨层列车激励下结构的动力时程响应。人致振动研究考虑了多种行走激励,对结构施加固定单人步行、移动单人步行、随机多人步行和固定多人步行等工况,分析其振动舒适度。车致振动研究采用一种简化的列车荷载模型模拟列车激励,研究了列车行驶速度、行驶位置以及列车激励同人行激励耦合对高架层楼盖振动响应的影响。数值模拟结果表明:随机多人步行方法和考虑荷载折减的固定多人步行方法较适合模拟实际人群荷载;列车激励对高架层组合楼盖峰值加速度的影响不可忽略,应通过整体分析进行考虑;各人行激励工况以及列车激励同人行激励耦合工况下的结构振动舒适度均满足规范要求。

低高度预应力UHPC-RC组合箱梁桥设计研究

针对福建某人行天桥的工程背景,基于UHPC的优异性能,研究开发了低高度预应力UHPC-RC组合箱梁桥。研究进行了组合箱梁的设计与计算分析,并根据模型试验获得新型结构的基本受力性能。随后,利用经试验结果验证后的有限元模型,针对新型结构的不同参数对结构受力性能,尤其是承载力的影响进行了深入分析。研究结果表明,采用UHPC-RC材料设计的桥梁,其强度、挠度以及自振频率计算均能满足现行桥梁规范的要求。同时,UHPC在人行天桥中可有效减轻自重、减小结构尺寸,提升桥梁结构的刚度和稳定性,充分发挥其材料特性。采用预制拼装施工方法,可充分利用UHPC的抗拉强度,增大预制块大小,减小预应力及普通钢筋的配置,实现优化结构设计。

非结构因素对钢-玻璃组合人行结构模态参数的影响

基于模型现场试验测试,研究了环境温度与运营环境状态(附加质量、行人步行频率)等非结构因素对钢玻璃组合人行结构模态参数的影响;建立了温度与结构模态参数之间的数学模型,分析了附加质量与行人步行频率对结构模态参数的影响规律。结果表明:一天内温度变化引起的结构模态频率变化可达2.17%,阻尼比变化达87.1%,同时给出了前3阶竖向模态频率关于温度变化的一次线性拟合表达式;附加质量作用下由结构端部到跨中,结构模态频率逐渐减小,阻尼比逐渐增加,且随着附加质量的增加模态频率降低,阻尼比显著增大;由大量试验数据统计规律可知行人作用下步频对结构模态频率影响较小,结构频率略有减小,模态阻尼比显著增加。因此分析非结构因素对结构模态参数的影响对结构健康检测和损伤识别具有重要意义。

复合材料发动机罩的行人头部保护研究

为研究聚丙烯复合材料发动机罩的行人保护性能,应用ANSA软件建立发动机罩和行人头部冲击器的有限元模型;参照欧盟EC 78/2009行人保护法规要求,选取碰撞危险点;应用LS-DYNA有限元分析软件研究相同结构下聚丙烯复合材料发动机罩和钢制发动机罩的行人保护能力以及静态刚度,比较不同配比材料发动机罩的吸能特性和头部碰撞损伤的相关加速度值,并针对铰链处进行结构优化设计。研究表明:所设计的新的聚丙烯复合材料发动机罩在保证刚度的条件下,有明显减重效果,并在头部碰撞区域对行人头部有较好保护效果。

新型自锚式悬索-连续梁组合体系人行桥理论分析及设计

由于常规对称布局的索-梁组合体系难以适用于城市人行桥的设计,为跨越非对称复杂地形,提出了一种新型自锚式悬索-连续梁组合体系的概念.该组合体系是基于三维空间中的弹性变形与刚体扭转的组合机制,采用新式的连接件进行索、梁、塔的三位一体连接组合.全面分析了该组合体系的静力、动力及稳定性等力学行为,提出了改善结构力学性能的方法,并对该组合体系进行了减振设计;最后采用多目标遗传算法(MOGA)对新组合体系结构进行了优化.研究结果表明,该体系在有限地形中布局桥梁结构具有较大优势,MOGA优化设计方法可实现该体系桥梁结构的合理布局、安全受力.研究成果可为复杂地形边界条件下的人行桥设计及其结构优化提供参考借鉴.

探究复合材料发动机罩的行人保护作用

为有效达成复合材料发动机罩行人保护的作用,需在发动机罩结构设计及优化的基础上,进行静态和动态性能的仿真分析,即在达到发动机罩静态性能指标的前提下,尚且要满足动态行人保护头部碰撞的要求.由于动静态的性能要求难以同时达到,则需要不断地进行结构设计和仿真计算,最终形成符合静力学和动力学性能要求的设计方案,从而有效实现发动机罩部件的轻量化并提高整车的动力性能.

窄扁拱形组合网架桥的静力特性

为研究混凝土面板的作用以及混凝土施工对窄扁拱形组合网架桥的影响,比较线性与非线性分析结果之间的差别,对一典型工程进行有限元分析。结果表明,在混凝土面板参与工作前后,线性分析过高地估计了混凝土的作用。混凝土面板参与工作使混凝土面板与网架之间出现相对位移。混凝土面板加强了网架的抗扭转屈曲能力,提高了最小几何非线性屈曲荷载。

混凝土面板及施工对窄扁拱形组合网架桥稳定的影响

一座长50m宽4.5m的扁拱形人行桥采用了由双层网架和混凝土面板组成的组合网架结构.在施工过程中安装完的网架作为混凝土面板的施工支架使用.为研究混凝土面板和施工对屈曲荷载的影响,利用AN SY S的单元生死功能对结构进行了非线性对比计算.分析表明,混凝土面板施工对最小几何非线性屈曲荷载系数λ影响不明显.混凝土面板可以明显加强网架的抗扭转屈曲能力,对λ影响较大.

GFRP人行桥设计探索

为研究复合材料在桥梁工程中的应用,以天津某复合材料人行桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立该桥空间有限元模型,对其进行结构验算与分析。分析结果表明,通过合理的结构设计和材料设计,复合材料桥梁可以满足现行的规范要求。最后探讨了复合材料桥梁设计面临的技术困难——结构设计准则和结点连接技术,并根据当前国内外复合材料的发展和环境恶化的加剧,对复合材料桥梁的应用前景做了展望。

免除锈水性乳液在人行钢桥铺装中的试验研究

为考察水性防锈乳液在人行钢桥铺装中的免除锈防腐性能,以水性丙烯酸酯乳液为防腐底漆,研究不同养护时间下防腐层与钢基面的粘结强度,并通过人行钢桥铺装组合结构的粘结强度试验评价铺装层与钢基面的粘结强度。试验结果表明:防腐层与钢基面的粘结强度为3.15 MPa,组合结构的粘结强度为1.20 MPa,水性丙烯酸酯乳液可实现人行钢桥的免除锈防腐,在人行钢桥铺装领域具备一定应用可行性。

波形钢腹板-钢管混凝土组合结构人行天桥的动力性能研究

利用大型通用有限元软化分别对波形钢腹板钢管混凝土组合人行桥与等钢量的平钢腹板钢管混凝土组合人行桥分别进行了人致振动分析,人行荷载取简化后的半波正弦荷载,将其视为一移动荷载作用在桥面上,进行两种人行桥的动力响应分析。分析表明,波形钢腹板组合人行桥的竖向和侧向的动力性能均要优于平钢腹板组合人行桥。

空间倾斜塔柱曲线人行斜拉桥设计关键技术

无锡市映月湖人行桥造型新颖独特,结构形式为三跨独塔双索面异形斜拉-刚构桥,两根圆形细长塔柱各自独立空间倾斜设置,双塔呈V字形,斜拉索为空间布置.主梁横向及纵向均呈波浪形,全桥呈现为S型反对称的空间形态,倾斜塔柱长径比达到35.6.本桥主塔及梁体皆为空间结构且尺寸较小,受力复杂,稳定与平衡问题突出,建筑形态与结构的矛盾较为尖锐.结构设计时针对梁体反扭形态所带来扭转作用力,通过调整索力控制梁体平衡,并在桥塔位置采用圆形承台形式抵消扭矩.通过合理布置跨径增大桥梁刚度,减少中支点负弯矩值.钢-砼组合梁桥面板采用预应力群钉锚固技术,并针对人行桥的舒适度问题进行了专题研究,预留阻尼器连接构造措施.文中介绍了该斜拉桥结构设计中的关键技术问题及措施.

环形人行天桥的结构设计

贵阳市大十字人行天桥的桥面为圆环形（外径D＝60m，内径d＝44m)。该工程首次成功地将组合网架结构（网架上弦杆仍保留）应用到城市人行天桥上。实践表明，这一新型桥梁结构具有平面构成效果好、受力合理、刚度较大、节省材料、施工方便、工期短以及施工期间对桥下的交通影响很小等优点。本文结合该工程介绍了组合网架作为桥梁结构的一些技术方法、结构的静动力分析、构件设计及经济指标。