强风地区接触网动力稳定性分析

以兰新线强风地区某段接触网为研究对象,根据接触网的结构特点,利用通用有限元分析软件ANSYS建立单个锚段的支持结构与线耦合的有限元模型。采用Davenport功率谱模拟了适用于接触网结构特点的风速时程,应用非线性有限元法获得接触网在不同平均风速下脉动风荷载作用的风振响应时程;根据特征响应点的风振响应时程,运用Budiansky-Roth准则和动态增量法分析比较接触网结构特性对接触网动力稳定性的影响。分析结果表明:由于兰新线百里风区的最大风速达到了74m.s-1,因此选用跨距小于50m、承力索张力大于15kN的接触网结构较为适宜;通过适当增加承力索张力、减小接触网跨距和降低接触导线高度等措施可有效改善接触网结构的抗风稳定性,而增加吊线数对提高接触网动力稳定性的效果较小。     

高速铁路(110+208+110)m连续梁-钢管混凝土拱屈曲分析

以高速铁路桥梁比较方案(110+208+110) m连续梁-钢管混凝土拱组合结构桥为背景,探求几何非线性及几何-材料双重非线性对大跨度钢管混凝土拱屈曲失稳的影响程度,研究考虑上述非线性因素后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子的衰减系数。结合相关规范和文献,采用空间有限元软件CSIBridge,以钢管混凝土统一理论为材料本构模型建立全桥空间模型,对结构按实际作用荷载工况进行弹性及弹塑性屈曲分析。结果表明:材料非线性对钢管混凝土拱屈曲失稳的影响比几何非线性的影响大得多,考虑几何-材料双重非线性后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子衰减系数约为0.55。桥式方案中钢管混凝土拱弹性及弹塑性稳定系数均满足国家标准及行业标准要求。     

常州站钢结构屋盖整体稳定分析

研究目的:常州火车站屋盖为大跨度空间钢结构,主要由钢箱梁拱和面外的刚性系杆、支撑组成,跨度较大。为了获得结构的整体稳定性能,指导结构设计,在多种不利荷载组合作用下,对该工程分别进行特征值屈曲分析和非线性稳定分析。研究结论:考虑几何非线性、材料非线性,按最不利原则施加初始几何缺陷,计算结构的非线性稳定屈曲系数,特征值屈曲分析和非线性有限元全过程跟踪分析结果表明:结构的几何非线性很强,且对结构有利;结构的失稳均为整体失稳;在最不利荷载组合情况下,整体稳定分析的结果均能满足规范要求;考虑几何和材料非线性的结构整体稳定分析,真实反应了结构的整体特性,分析结果可为结构设计提供可靠的理论依据。可为类似工程提供参考。     

TPZ/48钢箱梁式架桥机施工状态下屈曲稳定性研究

采用有限元软件ANSYS建立某大跨度钢箱梁式架桥机在浇筑施工状态下弹塑性有限元模型。基于非线性屈曲理论,采用位移控制的弧长法加载跟踪结构平衡路径,对含初始几何缺陷的架桥机结构进行非线性屈曲分析。通过对失稳特征点的荷载—位移曲线分析,确定该型架桥机施工状态下的极限承载力、局部稳定和整体稳定的安全系数。架桥机的极限承载力为3 755t,大于设计施工荷载1 600t,整体稳定安全系数为2.35,但局部稳定安全系数仅为1.32;失稳位置发生在支座以及跨中的底板、横隔板、腹板等处。由非线性屈曲分析结果与特征值屈曲分析结果的对比分析得到:对于复杂结构,由于结构内局部发生屈曲后荷载会发生转移,其结构并未失去整体承载能力,因此由非线性屈曲分析得到的临界载荷可能大于由特征值屈曲分析得到的临界载荷。     

曲杆结构非线性分析中的首梁单元和曲梁单元

采用直梁单元，编制了杆系结构的几何非线性有限元程序。通过2个曲杆结构的实例，对采用直梁单元和多种曲梁单元的有限元计算进行了对比。结果表明，采用两类单元的计算结果没有明显的差别。因而，在杆系结构的非线性分析中，可以采用直梁单元来模拟曲梁，进行屈曲分析。     

高速铁路隧道接触网混凝土工作性能分析

接触网轨槽的预安装方式、锚固材质、锚固区混凝土受力性态影响高铁隧道运营安全。以兰新铁路第二双线高速铁路隧道内接触网布置形式为例,计算分析了隧道内接触网荷载,对接触网预埋滑道轨槽和锚钉受力状态进行有限元分析,对衬砌混凝土基材截面受力及安全性进行评估。通过《混凝土结构后锚固技术规程》对各项强度指标的检算表明,高速铁路接触网安装对隧道二衬结构(素混凝土)安全性无重大影响;为保障混凝土有一定的强度承担锚栓传递的接触网荷载,必须强制执行混凝土强度等级不小于 C20,亦不宜大于 C40的规定;为提高主体结构整体安全性,基材内应配置必要构造钢筋。     

冲击载荷作用下重载敞车结构分析

为解决重载货车在纵向冲击载荷作用下车辆自重增加问题,利用材料塑性变形后的强化性能和采用非线性有限元法,对出口澳大利亚的轴重40 t重载矿石敞车进行结构强度计算与分析.采用基于材料非线性理论的设计方法,根据Q450NQR高强度低合金钢应力一应变曲线,按Von Mises各向同性强化模型建立材料的本构关系,对车体结构进行弹塑性有限元分析;并结合非线性屈曲分析进行结构优化,使得该车的自重系数仅为0.16,实现了车体结构轻量化的设计思路,产品已批量生产并投入实际运用.     

桥梁结构非线性静力分析

从能量变分原理导出梁单元的平衡方程，并由此建立了桥梁结构几何非线性分析的有限元列式，并指出文献「２」的不足。采用位移控制法给出非线性迭代解法，编制了相应的程序，可分析桥梁结构在极限载荷、屈曲等情况下的非线性响应。通过算例表明该方法具有较好的精度，能满足工程实际的需要。     

大跨度钢箱梁式架桥机施工状态下的静强度及稳定性能研究

大跨度架桥机在整个施工过程中系统受力状态十分复杂,为保证其安全,需深入研究其在各施工工况下的静强度、稳定性及变形情况.依托某大跨度钢箱梁式架桥机施工工程实测建立了整体弹塑性有限元模型.采用商业有限元软件对该架桥机在各施工工况下的应力状态及变形规律进行了计算分析.采用非线性屈曲分析法,对含初始缺陷的架桥机结构稳定性能进行研究并得出架桥机屈曲失稳规律,并据此提出了加固建议.     

接触网系统最不利地震动输入方向分析

以电气化铁路常用的三角腕臂接触网系统为原型,建立5柱6跨接触网系统有限元模型,采用反应谱法,通过对接触网系统有限元模型不同方向施加地震荷载,展示不同地震动输入方向接触网系统各部分的地震响应,得到最不利地震动输入方向为纵向地震,抗震计算时也应考虑横向地震与竖向地震对悬挂结构产生的较大振动,为接触网系统抗震研究提供参考.