环保型隧道结构优化与工程应用

公路隧道建设应与自然环境保护相协调,隧道设计应遵循因地制宜,顺势而为的原则.根据这一基本思想,以江苏宁(南京)淮(安)高速公路南京江北段老山公路隧道为依托,结合交通部公路工程相关技术标准,提出了一种环保型结构--新型棚洞.采用大型通用有限元软件ANSYS对5种不同棚洞结构形式进行了优化比较.在南京老山二号隧道出口采用锚喷支护与棚洞结构相结合的傍山隧道结构型式,形成互为补充的完整受力体系和边坡防护工程,减小了刷坡范围.在路线走廊困难地段、沿河岸沟谷地、路线傍山布置地段,构造物应顺应地形,提倡设置棚洞、半隧道结构,达到保护边坡和自然环境的目的.     

边坡主动减压超前支护结构抗震性能

主动减压超前支护结构是一种基于岩土体自身强度发挥的新型边坡支护结构。为降低边坡在地震过程中的破坏程度,运用FLAC3D软件,采用动力时程法对主动减压超前支护结构进行数值模拟分析,考察在地震作用下,随着减震层厚度变化桩身位移、剪力、弯矩的变化规律。结果表明:当减震层厚度超过15 cm,随着减震层厚度的增大,桩身震后最大位移、最大剪力、最大弯矩以及震中峰值位移、峰值剪力、峰值弯矩均减小。建议在考虑抗震作用时,主动减压超前支护的减震层厚度应大于15 cm。     

落石冲击下旧轮胎缓冲层性能研究

棚洞是交通线路防落石工程中普遍采用的一种结构,常设有缓冲层以缓冲落石冲击,耗散冲击能量。基于此提出了一种旧轮胎缓冲层,发挥旧轮胎径向变形空间大的优势,有效缓冲落石冲击作用。构筑了放置废旧轮胎缓冲层的钢筋混凝土结构模型,进行人造落石冲击缓冲层试验,根据落石质量和下落高度以及轮胎内填充介质的不同,试验分4组12次进行。结果表明:棚洞顶设置旧轮胎缓冲层可以缓冲落石冲击作用,有效降低落石冲击下棚洞顶板的加速度峰值和最大冲击力;旧轮胎缓冲层内填充砂石可以提高其刚度,使其具有一定吸能效能,但砂石比重大,对缓冲效果有一定影响;相同落石能级下,旧轮胎缓冲层对质量较小落石的缓冲效果好于质量较大的落石。     

海底隧道强震动力响应及其极限状态研究

以某海底沉管隧道为例,利用强度折减法对沉管隧道在强震作用下的动力响应进行分析,采用钢筋混凝土等效模型,以极限应变值分析沉管隧道的整体破坏极限状态。研究结果表明:水平地震荷载作用下,由于受到周围土层的约束作用,沉管水平向位移变化不大;但在地震、海水及淤泥等荷载的共同作用下,沉管顶板两端的素混凝土单元将产生拉伸、剪切破坏,钢筋混凝土等效单元产生剪切破坏。此外,还得到了强震作用下海底沉管隧道的整体破坏极限状态及其相应的安全系数。研究成果可为海底隧道抗震设计提供参考。     

悬索桥在静风荷载作用下的非线性计算分析

为了防止悬索桥在风荷载作用下产生过大变形甚至发生失稳,有必要对其进行非线性计算分析,以确定结构主要构件在风荷载作用下的变形特点,并判断其静风稳定性是否满足要求。以一中等跨径的悬索桥为实例,利用节段模型试验采集三分力系数,采用大型有限元程序ANSYS对其进行静风稳定性非线性计算,得到了悬索桥在递增变化的风荷载作用下的顺风向位移,以及最终发生静风失稳时的临界风速。计算结果表明,桥梁各构件位移随风速的增大而增大,横向屈曲最大风速大于临界风速,该桥的静风稳定性满足要求。     

Kagome点阵夹层板吸能性能的数值模拟

建立了Kagome点阵夹层板在爆炸冲击荷载作用下的数值模拟模型，计算分析了夹层板的面板厚度、夹芯层杆件半径以及爆炸冲击荷载峰值压力和作用时间对Kagome点阵夹层板吸能性能的影响。发现在给定的爆炸冲击荷载作用下，夹层板只有在合适的几何尺寸下才能使夹芯层的塑性变形能占整个结构塑性变形能的大部分，从而体现出该夹层板主要由夹芯层塑性变形耗能的优势。     

合理选择结构方案是抗震区高层建筑结构概念设计中的重要环节

一、概述 概念设计随着抗震设计的发展应运而生，也随着结构抗震设计的越来越重要而变的尤为突出，概念设计是各种震害分析结果的总结。地震发生时，各个建筑物所受震害往往不同，震害较为严重的建筑在结构设计上往往是存在着诸多缺陷，尽管结构工程师也进行了结构抗震设计和计算，但由于对地震作用下建筑结构的地震反应规律认识不够，在总体方案和构造措施上未采取正确的构思和加强，即未进行抗震区结构概念设计所致。     

爆炸荷载作用下组合箱形结构响应的数值分析

为提高结构杭力的要求，克服现有防护结构厚重苯大的缺点，将箱形钢板—钢筋混凝土组合结构引入到抗爆炸领域中，运用ANSYS大型有限元软件对该结构和普通钢筋混凝土结构在相同爆炸荷载下的响应进行数值分析，进行了变形和钢筋应力两方面的对比，得出了这种新型结构在抗力、变形方面均具有明显优势的结论，说明该结构在抗爆炸领域中具有一定的实用意义和价值。     

基于MIDAS的大跨度斜拉桥行波效应分析

针对宜巴段三塔四跨斜拉桥工程实例，结合MIDAS软件，进行动态时程分析，对比研究了行波效应对桥塔、桥墩各控制点的位移、剪力以及轴力的纵向地震反应的影响。通过施加-EL-Centro纵向地震波作用，模拟出斜拉桥控制点的位移、内力地震反应最大值，得出结论：对于多塔斜拉桥，行波效应对各桥塔塔底、各桥塔塔顶内力、位移响应的影响不同。     

基于Davenport风速谱的火箭及其发射平台风致响应分析

基于Davenport风速谱,采用M.Shinozuka法计算得到了三种不同基本风速下火箭芯级和助推器不同站点的风荷载时程样本,并调用MSC.Nastran软件对火箭及发射平台进行了瞬态响应分析,得到了停靠时不同基本风速下火箭及发射平台的位移响应。随着高度的增加,火箭芯级上各点的位移响应随之增加;不同基本风速下同一节点的最大位移之比约等于不同基本风速的平方之比。同时在脐带塔上设计了一个横拉减载结构,相同基本风速下的火箭位移响应明显减小,火箭及发射平台的抗风能力得到提高,对工程实际有较大的参考价值。     

大口径机枪结构动力学建模方法研究

总结了我国近年来关于大口径机枪结构动力学建模方法研究的主要成果,分析了目前建模方法上存在的某些问题以及对武器装备研制的影响,进一步介绍了边界条件的确定、模型正确性判别和载荷识别等方面的新技术。     

预应力与非预应力BFRP筋混凝土梁非线性有限元分析

玄武岩纤维筋（BFRP筋）是一种性能优良的新型复合材料。为研究玄武岩纤维筋在预应力结构中的应用，运用混凝土结构非线性有限元的基本理论，利用ANSYS对预应力、非预应力玄武岩纤维筋混凝土梁进行非线性全过程计算。根据荷载挠度曲线、特征荷载值、裂缝情况等结果进行对比分析，结果表明预应力玄武岩纤维筋混凝土梁具有较高的抗裂度和刚度，而变形能力却较差；在等配筋率的情况下，极限承载力与非预应力梁相当。     

基于逆传系统法的动态载荷识别研究

在载荷识别研究中,时域内载荷识别在其逆传系统载荷识别的研究,目前一般停留在最小相位可逆系统上,基于时间序列模型的逆传系统法系统动态载荷识别理论,提出了一种新的研究方法,克服了传统载荷识别方法对结构的边界条件仅仅局限于可逆系统,并利用计算机仿真验证了该方法不但适用于可逆系统,而且对不可逆系统的载荷识别同样有效.     

基于结构应变响应的高速枪击载荷识别的理论分析与实验方法

基于多自由度系统的运动微分方程和结构的几何方程推导出识别单一动态载荷的数学模型。并将此理论应用于枪击载荷的识别,获得了令人满意的结果。同时,给出了一套完整的动载识别的实验方法。     

8度区预应力混凝土框架地震反应分析

由于预应力混凝土结构自身的特殊性,其抗震性能受到广泛重视。为了考察预应力混凝土框架在高烈度区的抗震性能,根据预应力筋两阶段工作原理,利用OpenSees平台完成了两榀8度区抗震等级分别为一级和二级的预应力混凝土框架结构非线性动力反应分析,并进行了初步探讨。研究表明：在8度区严格按照国家规范设计的抗震等级为一级的预应力框架在罕遇地震作用下基本能够实现＂强柱弱梁＂,底层中柱柱脚为其薄弱部位;抗震等级二级的预应力框架对预应力梁＂超强＂的特点考虑不够充分,柱端弯矩增大系数偏低,在罕遇地震作用下柱端较梁端出铰早,转动大,可能形成层侧移机制。研究结果对我国结构设计规范优化柱弯矩增强系数取值有一定参考价值。     

新型飞行模拟器六自由运动系统结构研究

新型大负载飞行模拟器六自由度运动系统是根据大型飞机飞行模拟器的特点,结合传统Stewart六自由度运动系统结构,提出的一种由气动单元提供支撑力、驱动单元提供驱动力的新型六自由度运动系统。它能在有效地提高运动系统承载能力的同时降低驱动单元的负载,使系统安全性得到了大幅度提高,为满足大型飞机飞行模拟器六自由运动系统要求提供了一条新的技术实现途径。在ADAMS平台上建立新型电动六自由度运动系统虚拟样机,结合飞行模拟器系统要求,通过对系统进行动态仿真、自由度分析、结构运动学和动力学分析。得到各驱动单元、气支撑单元以及各铰链在不同运动状态下的驱动力、行程范围、运动速度等特性曲线,为整个运动系统的设计与制造提供依据。     

新型PVC生物填料的研制与应用研究

通过对传统的聚氯乙烯生物填料进行配方调整改性及新型结构设计，研制出一种新型生物填料。分析了填料的润湿性能、挂膜速度、比表面积及填料的抗冲击性能，考察了新型生物填料用于船舶生活污水处理的效果。研究表明，新型PVC生物填料比表面积大、润湿性能好、抗冲击性能好、挂膜速度快，研制的新型填料一体化船舶生活污水处理装置可以在船舶上推广应用。     

地震灾害应急救援队行动准则初探

从地震灾害的形成和影响地震灾害大小的因素入手，探讨地震灾害应急救援队能力界定的要素、衡量标准、影响因素等问题，规范了地震灾害救援的程序、搜救行动的持续时间、救援过程中的行动要求、救援过程中注意的事项和救援过程中二次伤害的预防等行动准则，目的是提升地震灾害救援队救援能力。     

Dynamic parameters of multi-cabin protective structure subjected to low-impact load – Numerical and experimental investigations

The dynamic response of a multi-cabin protective structure subjected to impact load directly affects the protective performance of materials; thus, studying the dynamic response and communication law of wave effect of the load plays an important role in the prediction of protective performance. In this study, the protection experiments of box-structure under air- and/or water-medium are conducted, the dynamic response of the structure subjected to low-impact load is analyzed, and the corresponding numerical simulations are analyzed using the theory of finite element method (FEM). Combined with experimental and FEM simulations, the shock strain distribution, acceleration attenuation, and signal energy in defensive materials are determined. Based on the results, the metal structure exhibits good absorption characteristics for shock vibration. Using the experimental data, we also show that the attenuation of shock wave in water medium should be significantly better than that in air medium, and the protective structure should be designed for a combination of water and air mediums. Meanwhile, the numerical simulation can provide a quantitative analysis process for dynamic analysis of defensive materials.     

水下近场非接触爆炸载荷作用下加筋板毁伤变形的数值仿真研究

采用高动态非线性有限元程序MSC.Dytran对复杂加筋板结构在水下爆炸载荷下的动态响应和变形模式进行了仿真分析和模型试验,建立了复杂加筋板架结构水下爆炸作用下动态响应的有限元计算方法.研究了加筋板在水下爆炸载荷下的不同毁伤形式,并利用有限元程序对复杂毁伤形式进行了瞬态毁伤过程分析,认为一定药量近距离爆炸时局部破坏要先于整体破坏.