大跨度钢管混凝土拱桥非线性整体稳定性研究

从非线性有限元的基本原理出发,以有限元软件Ansys为平台,采用计算模型详尽地对某桥施工阶段及运营阶段的线弹性及弹塑性稳定问题进行分析和计算,得到各种工况下第一类稳定安全系数、失稳模态及第二类稳定安全系数,并比较多种非线性因素下结构的稳定安全系数及各类非线性问题对稳定性的影响。     

高墩大跨刚构桥施工稳定性分析研究

研究目的:高墩大跨度连续刚构桥悬浇施工中,最大悬臂状态下结构的稳定性至关重要。本文以牛角坪双线特大桥为工程背景,考虑结构的几何非线性和材料非线性,对施工过程中的主墩及最大悬臂状态进行了非线性屈曲分析,研究高墩大跨连续刚构桥施工阶段稳定性。研究结论:采用ANSYS有限元程序,建立了本桥最大悬臂状态实体单元模型,综合考虑了双重非线性的影响,研究该桥最大悬臂状态施工过程中可能出现的9种工况的施工稳定性,研究结果表明,该桥主墩纵向弯曲刚度小于横向弯曲刚度,墩相对较易发生纵向屈曲失稳,但稳定特征值大,其主墩自体稳定性及最大悬臂施工状态施工稳定性好,施工过程中结构不会发生稳定性破坏,对于工程实践具有实际指导意义。     

云桂铁路南盘江特大桥主拱圈非线性稳定性评估

为探讨大跨度劲性骨架拱桥主拱圈的非线性稳定性能,以云桂铁路南盘江特大桥为工程背景,运用西南交通大学自主研发的LSB软件建立主拱圈有限元模型,考虑几何与材料非线性的影响,计算施工全过程共46个工况下的结构非线性稳定系数,并评估主拱圈在施工过程中的变化趋势。结果表明:钢管骨架拼装阶段主拱圈非线性稳定系数在2.2～26.3,拼装与拱顶合龙段相邻的19#节段时非线性稳定系数为2.2,钢管骨架合龙时非线性稳定系数为3.9;灌注钢管内混凝土阶段主拱圈非线性稳定系数在2.6～3.8,灌注下弦外侧钢管内混凝土时非线性稳定系数为2.6,随着钢管内混凝土逐渐达到其设计强度,非线性稳定系数保持相对稳定;浇筑外包混凝土阶段非线性稳定系数在2.1～4.6,浇筑边箱底板第3,6,9段外包混凝土时非线性稳定系数为2.1,是施工全过程主拱圈非线性稳定系数的最小值;施工全过程主拱圈失稳形态以面内失稳为主,其非线性稳定系数均大于安全临界值2.0,非线性稳定性能满足要求。     

等效锥度曲线非线性特性及影响研究

服役动车组跨线失稳显示转向架横向稳定性不但与名义等效锥度相关,等效锥度曲线非线性特征也对其有很大影响。定义了非线性因子并修正名义等效锥度,得到了非线性等效锥度指标。通过线路试验、仿真分析、主要服役踏面外形的长期跟踪,研究了车辆稳定性、跨线失稳与非线性等效锥度的关系。研究表明:非线性等效锥度结合了轮轨非线性特征与名义等效锥度值,更准确地反映我国动车组服役稳定性演变规律;动车组从哈齐线跨线至哈大线出现转向架失稳,非线性等效锥度过大是导致转向架失稳的原因。通过动车组踏面磨耗跟踪,踏面凹磨将导致非线性等效锥度增加并降低车辆稳定性。     

斜拉桥面内整体失稳分析

本文按极值失稳问题，考虑几何非线性和材料非线性的影响，对斜拉桥面内整体失稳分析方法进行了研究。推导出考虑两种线性影响的压－弯杆单元刚度矩阵，建立了结构失稳判别准则，采用基于有限元理论的数值分析方法。最后，用此法对一座斜拉桥进行计算，计算结果说明所介绍的分析方法是合理可用的。     

混凝土灌注阶段钢管混凝土拱肋的时变行为研究

拱肋混凝土灌注是钢管混凝土拱桥施工过程中一个必不可少的重要阶段。在此施工阶段,钢管混凝土拱桥的结构体系和材料性能均随施工进度和时间而变化,属于非线性施工时变结构。目前,关于混凝土灌注阶段钢管混凝土拱桥的结构非线性时变行为的研究尚不多见。依据时变结构力学的原理,采用时间冻结法将拱肋混凝土灌注阶段的时变结构转化为时不变结构体系进行分析和研究。     

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。     

宽叠合梁斜拉桥屈曲稳定分析

针对宁渡甬江特大桥的联塔四索面斜拉桥工程,详细分析了各施工阶段的失稳模态,结果表明该桥各施工阶段稳定安全系数满足规范值,有较高的稳定安全系数.分析结果为设计提供了理论依据,并为联塔斜拉桥的稳定分析提供参考.     

单薄壁空心矩形墩连续刚构桥非线性稳定研究

研究目的:随着我国交通事业的迅猛发展,全国修建了大量的高墩大跨连续刚构桥,由于该类桥梁墩身高、跨径大,施工过程中的非线性稳定问题非常突出,因此本文以一典型单薄壁空心矩形墩连续刚构桥——王家坝大桥施工监控项目为依托,研究单薄壁空心矩形墩连续刚构桥的非线性稳定性,分析对比各施工阶段下桥梁的稳定特征值和非线性极限荷载值。研究结论:(1)特征值屈曲计算求得的荷载为桥梁结构极限稳定荷载的可靠上限;(2)考虑几何非线性、材料的非线性以及初始缺陷等因素影响的非线性稳定分析得出的荷载,更符合实际情况;(3)最高墩最大悬臂施工工况为高墩施工中稳定最不利工况;(4)本文研究结论可为高墩大跨连续刚构桥的施工监控、设计和理论研究提供参考。     

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.     

非线性车辆系统的横向稳定性研究

对铁路客车横向运动稳定性进行了研究。通过数值计算，分析得知，线性化系统的临界速度通常要高于非线性系统，计算也较容易，故可以被应用来研究系统参数的优选问题，如一系悬挂定位刚度。但如果定量地研究系统的稳定性特性，则必须考虑非线性数学模型，研究非线性系统的临界速度及失稳后的极限环特性，以非线怀临界速度评定系统的稳定性。     

悬臂施工阶段大跨径刚构桥稳定性的参数分析

针对悬臂施工阶段中大跨径预应力混凝土刚构桥的稳定性问题,依据弹性屈曲理论、挠度理论、弹塑性理论和压溃理论,计算和分析几何非线性、材料非线性、初始几何缺陷以及混凝土材料的压碎、开裂、骨料咬合效应等因素的影响;研究墩身偏斜度、施工荷载形式以及桥墩系梁刚度等参数对悬臂施工阶段大跨径预应力混凝土刚构桥稳定性的影响效应。分析和研究结果表明:混凝土材料的力学特性对大跨径预应力混凝土刚构桥在悬臂施工阶段中的稳定性有明显的影响;结构稳定系数随墩顶初始横向偏位的增加而呈分段二次曲线规律减小;桥墩系梁刚度与结构稳定系数的关系遵循指数曲线规律;非对称形式的施工荷载对悬臂施工阶段大跨径预应力混凝土刚构桥的稳定性更为不利。     

改进CRD方案施工过程围岩安全稳定性分析

将有限元强度折减法应用于隧道工程围岩稳定性的分析,对改进的CRD法施工阶段围岩的安全、稳定性进行深入研究。结合哈大客运专线笔架山浅埋隧道改进CRD法施工方案,考虑围岩–结构的相互作用,应用有限元软件ANSYS动态分析施工过程中围岩的安全系数,通过等效塑性应变参数研究隧道的失稳形式。研究结果表明:有限元强度折减法可有效应用于隧道开挖阶段的安全定量评估。     

满堂支架稳定性分析中的非线性因素研究

为了准确评估满堂支架的稳定承载能力,研究稳定分析中几何、材料和连接3种非线性因素对满堂支架的影响,以一跨径23.5 m的铁路简支梁现浇用碗扣式满堂支架为研究对象,采用有限元法进行全过程稳定分析。通过对比分析支架的荷载-位移曲线,得到不同非线性因素下支架的极限承载力。研究结果表明:当以刚性模型线性屈曲分析为对比工况时,连接非线性对支架稳定性的影响最为显著,其极限荷载差值约为127.5%;在支架稳定性分析中,几何非线性效应明显,极限荷载差值约为27.3%;当支架在塑性阶段发生失稳破坏时,材料非线性的影响不大,但也不可忽略。     

管棚法加固软岩隧道合理开挖进尺研究

某铁路单线隧道经过区域岩体十分发育,围岩破碎(Ⅵ级围岩),成岩作用差,施工中易产生失稳坍塌,设计采用管棚注浆法对围岩进行加固。采用三维有限元方法,对该隧道圆形衬砌采用管棚法加固后的各施工阶段进行了分析研究,以便寻求合理的开挖进尺,为隧道施工提供合理参考。     

中承式蝴蝶形系杆拱桥受力性能分析

以中承式蝴蝶形系杆拱桥余信贵大桥为研究对象,采用有限元软件MIDAS/Civil建立了全桥杆系模型,分析了余信贵大桥在施工阶段与运营阶段拱肋、三角刚构区、主纵梁、系杆与吊杆的受力性能,并对全桥的稳定性进行了分析。结果表明:在施工阶段,余信贵大桥各主要构件受力性能满足要求;承载能力极限状态下,除三角刚构区V腿与边跨主梁交接处正截面及斜截面抗裂验算不满足要求外,各构件受力均满足要求,交接处应采用实体有限元分析其实际受力状态;拱肋及主纵梁刚度较大,满足要求;在恒载及荷载组合作用下,余信贵大桥弹性一阶失稳模态均表现为平面外反对称失稳,稳定系数分别为15. 64,13. 03,满足要求。     

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。     

基于径向基核函数逼近的河岸山坡失稳概率分析

分析了基于极限平衡模式下河岸山坡结构功能函数的高度非线性隐式特征及其在可靠度计算中的困难.利用径向基核函数的模拟能力和低维转入高维的映射方法,导出了基于核函数的高度非线性隐式函数的显式近似表达式,并进一步研究了逐步迭代的精确逼近算法.在此基础上,提出了河岸山坡失稳概率的可靠度指标分析方法.利用该方法研究了某河岸山体失稳...     

丫髻沙大桥主桥非线性分析

模拟计算丫髻沙大桥拱桥施工全过程的稳定性和几何非线性 ,比较两种不同的钢管混凝土浇灌顺序对该大桥结构稳定安全的影响 ,得出各个施工阶段稳定安全和非线性影响系数 ,分析计算结果为大桥顺利施工提供了理论指导     

大风地区铁路接触网结构的非线性屈曲分析

以新疆铁路某大风地区接触网为研究对象,考虑接触网结构材料非线性和几何非线性效应,探讨了接触网有限元建模问题.利用有限元分析软件ANSYS的非线性分析功能,以BudianskyRoth准则为屈曲失稳判据,对接触网结构进行非线性屈曲分析.对接触网施加横向风载荷后,计算并提取在结构高度、跨距、吊弦数3个结构参数不同情况下的屈...