斜拉桥试验模型相似性推导与动力问题的数值分析

采用结构试验模型的相似理论,应用方程分析与量纲矩阵分析相结合的方法,推导了岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥模型的静力和动力模型的各种相似关系,以及模态参数的相似比和相似判据。采用有限元技术,对比分析实桥与模型结构的自振特性与在地震波作用下的动力响应;通过数值分析得出满足刚度相似的模型数值结果,通过在模型结构上施加合理的配重后即可获得满足工程精度要求的原型结构的动力特性与动力响应;针对大跨度斜拉桥模型结构的配重问题,比较塔和索的配重对结构自振特性和在三向地震波作用下动力响应的影响。研究表明,在对桥梁结构进行静、动力分析时,桥梁结构的模型设计主要应满足刚度相似,试验结果可以根据相似比和相似判据通过配重进行修正,从而为结构的设计与动力试验提供依据。     

基于裂缝参数的钢筋混凝土预裂梁刚度试验研究

为研究钢筋混凝土简支梁桥跨中开裂后的刚度特性,开展不同裂缝名义损伤比下跨中预裂梁的力学试验。试件为现浇钢筋混凝土预裂梁,考虑了跨中3种不同长度a(a=8、18和26 mm)的预制裂缝。试验研究8 m标准跨径混凝土简支梁不同荷载级别下跨中预裂梁抗弯刚度折减系数k随裂缝名义损伤比λ和裂缝张开度w的演化规律。研究表明,不同试验工况下,k均随λ和w的增加而降低,且k的降低幅度在裂缝长度小于钢筋保护层时变化较小,在裂缝长度接近钢筋高度时快速降低,而在高于钢筋位置后则降幅减缓。在此基础上,提出跨中开裂钢筋混凝土简支梁桥抗弯刚度折减系数的计算公式。研究结果为该类梁桥跨中开裂后刚度性能的准确预测与评估提供了依据。     

多约束的桥梁结构拓扑优化

基于ESO (Evolutionary Structural Optimization)的拓扑优化方法,本文提出了一种适应于桥梁结构的拓扑优化方法。引进了两种性能指标公式来确定最佳拓扑设计。另外,为了更有效地尝试改进最终设计的细节,而又不进行更精细有限元网格的完整分析,这里提出了一种精细网络设计方案。再者,结合细啃技术,完成了考虑应力、位移、频率约束的斜拉桥优化设计。通过几种桥梁的设计优化,表明该方法的可应用性、简洁性和有效性。     

武汉江汉四桥主桥施工控制计算

武汉江汉四桥主桥为主跨２３２米的独塔不对称Ｐ．Ｃ．斜拉桥。本采用平面杆系结构模型分析江汉四桥的力学性能,模拟主桥施工过程,并对结构设计参数进行了有效识别,对温度影响进行了分析,经实践检验,本的施工控制方法是成功的。图１,表３,参３。     

一种考虑性别特征的遗传算法

分析了实数编码遗传算法处理高维优化问题收敛速度太慢的原因,提出了一种新的种群划分方法模拟生物系统多物种同时进化,指出最优种子的获得不但需要一个好的个体(父体),而且需要一个好的进化方向(母体),通过增加母体的方法加速最优物种的进化;高维数值实验结果验证了该算法的有效性.     

考虑时变因素修正的混凝土斜拉桥换索前初态模型

为准确掌握混凝土斜拉桥换索施工前的索力和主梁受力状态,建立的换索施工前的初态分析模型,需要对其运营期间混凝土收缩徐变、预应力索应力松弛、恒载性超载等因素产生的影响进行评估。而混凝土弹性模量、徐变、收缩及预应力筋松弛等因素具有与时间历程和应力历史紧密关联的材料非线性特征,采用有限元增量分析是合理的选择。为此,在时间历程划分的基础上,推导了考虑材料徐变、松弛、收缩影响的弹塑性有限元求解方程,建立了时间增量步内单元计入徐变、收缩、松弛影响的数值函数表达式,给出了斜拉索损伤刚度修正的具体措施和恒载性超载影响计入的分析方法,建立的初态模型分析技术进一步改善了混凝土斜拉桥运营期的桥梁状态评估方法。     

悬索桥主缆初始位形的悬链线方程精细迭代分析法

悬索桥非线性有限元法采用悬链线单元精度高,推导了基于自重约束方程,求解两种设计条件下主缆初始位形的悬链线精细迭代法公式,该方法能够计算主缆变形后自重荷载集度的变化。根据索鞍的受力特点,推导了不平衡索力与索鞍预偏量之间增量函数形式的显式刚度方程,导出了索鞍弧顶主缆曲线的无应力索长的精确计算公式。算例结果表明,方法精度高,计算稳定且收敛快。     

销轴连接结构的接触应力分析

销轴连接结构是工程中最为常用的一种传力结构,对其进行细致的接触应力分析,研究各参数对接触应力大小和分布的影响,对此类传力结构的设计与应用显得尤为重要。该文以佛山东平大桥为例,在验证有限元模型接触参数设置的基础上,计算东平大桥在竖转脱架状态下销轴连接结构的接触应力,计算结果与实测结果相比,基本反应了接触应力的大小和分布,证明了有限元模型的可靠性。在此基础上,研究了提升力大小、材料本构关系等参数对销轴连接结构接触应力大小和分布的影响,得到以下结果:材料本构关系和提升力大小的选取是影响销轴连接结构接触应力大小和分布的关键因素;接触区域的摩擦因数对计算结果几乎无影响。     

考虑时变因素修正的混凝土斜拉桥换索前初态模型

为准确掌握混凝土斜拉桥换索施工前的索力和主梁受力状态,建立的换索施工前的初态分析模型,需要对其运营期间混凝土收缩徐变、预应力索应力松弛、恒载性超载等因素产生的影响进行评估。而混凝土弹性模量、徐变、收缩及预应力筋松弛等因素具有与时间历程和应力历史紧密关联的材料非线性特征,采用有限元增量分析是合理的选择。为此,在时间历程划分的基础上,推导了考虑材料徐变、松弛、收缩影响的弹塑性有限元求解方程,建立了时间增量步内单元计入徐变、收缩、松弛影响的数值函数表达式,给出了斜拉索损伤刚度修正的具体措施和恒载性超载影响计入的分析方法,建立的初态模型分析技术进一步改善了混凝土斜拉桥运营期的桥梁状态评估方法。     

振弦式应变传感器的温度影响修正

在介绍振弦式应变传感器工作原理的基础上,探讨了温度对应变测试的影响规律,提出了振弦式应变传感器在混凝土以及大气中温度影响修正实用公式,并成功应用于湖南益阳茅草街大桥施工控制的实践中,取得了良好的应用效果。