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  • 双自由度磁悬浮式桥梁振动能量采集器数值仿真和优化 免费阅读 下载全文
  • 提出了一种能利用桥梁振动能量为传感器持续供电的双自由度磁悬浮振动能量采集器(TMEH),该系统的能量采集效率远高于传统单自由度磁悬浮振动能量采集器(sMEH).推导了TMEH系统的运动控制方程和机电耦合方程;建立了TMEH的多目标优化模型,提出了基于NSGA2算法的能量采集器参数优化设计方法;最后将TMEH和SMEH在简谐振动激励和桥梁随机振动激励作用下的响应特性和能量采集效率进行了对比.研究结果表明:1)通过NSGA2算法优化设计,TMEH能获得更宽的采能带宽和更高的输出功率;2)TMEH比SMEH的采能效率有明显提高.在简谐振动激励和桥梁随机振动激励作用下,TMEH的输出功率比SMEH增加了约2倍.
  • 基于精细有限元法的车致大跨度斜拉桥整体及局部振动研究 免费阅读 下载全文
  • 为研究列车-大跨度板桁结构斜拉桥耦合振动引起的整体与局部振动响应问题,提出了基于车-桥耦合动力学的数值分析方法.首先建立桥梁结构精细化三维有限元模型,并由直接刚度法建立桥梁子系统动力方程;列车采用31自由度刚体动力学模型,轮轨之间分别采用赫兹非线性接触模型和非线性蠕滑力模型计算法向力和蠕滑力;利用自主开发软件TRBF-DYNA开展车-桥耦合系统加速度、动位移以及动应力分析.以主跨406m的三塔斜拉桥荆岳铁路洞庭湖大桥为研究对象,开展了不同行车线路、不同车速以及不同轨道不平顺条件下的耦合系统动力响应分析,研究了桥梁整体和局部动力响应,以及列车运行安全性指标和乘坐舒适性指标的变化规律.结果表明:正交异性钢桥面板的局部动力响应远大于钢桁架主梁;大跨度斜拉桥的动力系数较小,受车速和轨道不平顺谱的影响较小;钢桁架主梁下弦杆和腹杆处于高周疲劳应力工作状态,在疲劳性能研究中需要特别关注;设计速度条件下,桥梁动力响应指标以及列车运行安全性和舒适性指标均满足规范要求.
  • 一种新型可展拱桥的探索 免费阅读 下载全文
  • 提出了一种新型的救灾用可展拱桥体系,包括可展桥体系、构件、连接、展开方式等.该可展桥以三角形剪式单元作为基本可展构件,以小型机械牵引,快速展开固定.可展拱桥由可展主拱肋、吊杆、可展桥面板等构件组成,形成了兼具可展性与稳定性的空间结构.对有限元弹性和弹塑性模型进行分析,优化桥体结构,进行线性及非线性屈曲分析.优选方案的线性屈曲安全系数为5.72,非线性屈曲安全系数为2.95,验证了该可展桥的承载能力和结构性能.该可展桥具有构件轻巧、运输方便、施工快捷、承载力大等优点.
  • 考虑环境变温作用的大跨桥梁疲劳损伤分析 免费阅读 下载全文
  • 基于桥梁健康监测系统记录的温度时程数据,研究钢箱梁顶板、底板的温度变化特征和规律,利用间接耦合法将热分析的温度数据作为体荷载施加于结构多尺度有限元模型,获得了环境变温引起的结构应力,实现了从热分析到结构应力的分析.然后,利用健康监测系统记录的应变时程数据,考察车辆荷载和环境变温所引起的应变特征的差异,提取和分离出由环境变温和车辆荷载引起的应变时程,并与模拟得到的应力时程加以对比和相互验证,在此基础上利用连续介质损伤力学理论分析车辆荷载单独作用以及车辆和环境变温交互作用所引起的桥梁累积损伤.结果表明:提出的损伤分析流程可实现桥梁关键部位在考虑环境变温和车辆荷载两种因素作用下的损伤分析.环境变温单独作用所引起的疲劳损伤很小,基本可以忽略,但两者交互作用所引起的结构疲劳损伤相对于车辆单独作用下的损伤有显著差异.在服役初期环境变温的作用并不显著,随着疲劳损伤的不断增加,这种交互作用对结构疲劳损伤累积的影响会愈发明显,即环境温度变化引起的荷载会加速结构服役中后期疲劳损伤的累积速率,进而对结构疲劳寿命产生显著影响.
  • 立体停车结构抗震性能及水平阻尼支撑参数优化 免费阅读 下载全文
  • 将原研发的水平阻尼支撑应用于高层立体停车结构,以框架停车区平面剪切角及升降区平面剪切角在水平激励下的峰值响应为性能指标,使用ANSYS软件的APDL语言建立了参数化车库一阻尼器模型,通过动力时程分析,研究了支撑杆件布置方案、黏弹性材料的阻尼系数与损耗因子变化对水平阻尼支撑响应控制效果的影响,经比较分析后确定了优化后的水平阻尼支撑参数.结果表明,当支撑杆布置选取最优方案,黏弹性材料阻尼系数取200kN·s/m、损耗因子取5.0时,在不同二维地震波作用下,结构的停车区平面剪切角峰值分别下降了65.67%、51.72%、51.59%,升降区平面剪切角峰值分别减少了73.23%、72.51%、75.369/5,结构平面内梁柱变形同步性增强,升降设备工作环境稳定性明显提升,水平阻尼支撑工作状态良好.研究结果对黏弹性阻尼器应用于高层立体停车结构以及高层立体车库设计具有指导意义.
  • 网架结构竖向抗震性能评估的等效简化模型 免费阅读 下载全文
  • 为建立分析效率高、计算精度高的网架结构竖向抗震性能评估方法,采用考虑结构质量分布的模态推覆分析荷载模式,对基于整体刚度参数的等效单自由度体系建立方法进行了改进.分析了网架结构竖向振动受重力作用影响显著、且竖向振动显著不对称的特点.假定网架结构向上振动时的等效荷载一变形关系为完全弹性,建立了简化的模态等效单自由度体系模型.给出了基于简化模型分析网架结构竖向地震反应和评估其竖向抗震性能的基本过程.数值算例表明,所提等效简化模型方法可较为精确地预测网架结构的竖向位移反应(跨中位移误差小于5%)和进入塑性的杆件分布位置,同时,简化方法计算耗时大幅低于非线性时程分析,易被设计工程师掌握使用.
  • 小剪跨比钢管混凝土组合桥墩抗震性能试验研究 免费阅读 下载全文
  • 通过6个剪跨比λ=1.5桥墩试件的拟静力加载试验,研究了内置核心钢管对小剪跨比钢筋混凝土桥墩抗震性能的改善作用,并讨论了轴压比、纵筋率、配箍率和钢管率对小剪跨比钢管混凝土组合桥墩抗剪强度、变形能力、强度衰减以及累积耗能的影响.试验结果表明:钢筋混凝土桥墩试件在水平往复作用下呈脆性的剪切斜拉破坏,组合桥墩试件则表现为具有一定延性的剪切斜压破坏;内置核心钢管可延缓墩身的损伤发展并改变其脆性失效模式,从而使组合桥墩试件的抗震性能较普通桥墩对比试件有着明显提升;随着钢管率和配箍率的增加,组合桥墩试件的抗剪强度、位移延性和耗能能力均得到改善;组合桥墩试件的抗剪强度随轴压比和纵筋率的增加而提高,但位移延性和耗能能力变差.试验结果可为小剪跨比组合桥墩的理论研究和工程应用提供试验基础.
  • 玄武岩纤维TRC板拉伸性能试验研究 免费阅读 下载全文
  • 采用短切钢纤维体积掺量为09/6、0.8%、1.6%的3种精细混凝土基体分别制备玄武岩纤维TRC板,并对纤维编织网施加不同水平的预拉力,通过单轴拉伸试验,考察了各类TRC板试件的应力-应变关系和裂缝形态.试验结果表明:随着纤维编织网层数的增加,TRC板试件的开裂荷载减小,极限荷载和极限应变均增大,裂缝形态得到很大改善.随着纤维编织网上预拉力水平的增加,TRC板试件的开裂荷载增大,极限荷载并未产生明显变化,极限应变减小,裂缝逐渐表现出不良的形态.TRC板试件的拉伸性能与短切钢纤维掺量和预拉力水平均存在一定的相关性;当基体混凝土中掺加体积分数为1.6%的短切钢纤维且纤维编织网上施加的预拉力大小合适时,TRC板试件表现出相对较好的拉伸性能.
  • 活性粉末混凝土高温后超声研究及微观分析 免费阅读 下载全文
  • 为研究超声波法对活性粉末混凝土(RPC)高温后性能评价的普适性,进行100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃和800℃的高温试验,对比分析了相对波速、损伤度、相对主频和相对幅值4个参数与受热温度、抗压强度损失率的关系,并利用扫描电镜(SEM)研究了不同高温后RPC的微观结构变化.结果表明:对于活性粉末混凝土,采用损伤度和相对波速评价其高温后性能相关性较好,其中,拟合值与试验值相关性最好的是损伤度,能较准确地反映RPC的受损程度;而相对主频和相对幅值,其拟合值与实验值的相关性最小,评价结果差别较大;随着温度的升高,RPC内部缺陷开始增多,基体与纤维界面出现裂纹,微观结构不断恶化,抗压强度损失率增大.
  • TRC与老混凝土界面黏结力破坏模型 免费阅读 下载全文
  • 采用双面剪切的试验方式研究了纤维编织网增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)与老混凝土界面性能。依据塑性力学极限分析理论以及新老混凝土界面模型,修正了TRC与老混凝土界面模型,推导了常规环境下二者界面最大黏结力的理论计算公式.在此基础上,根据不同氯盐干湿循环次数影响下二者界面黏结力的试验值,拟合得到环境影响系数.据此推导了氯盐干湿循环下TRC与老混凝土界面黏结力的理论计算公式.通过对比理论计算值与试验值的相对误差,检验了理论模型及计算公式的正确性.
  • 水泥基体中仿生钢纤维的拔出试验 免费阅读 下载全文
  • 从仿生学的角度制备端部具有不同锥角(0°,2°,5°,70)的异形钢纤维,根据纤维表面是否处理分为有化学黏结与无化学黏结2种,并使用MTs万能试验机测试了仿生异形钢纤维从水泥砂浆基体中以不同速率(2.5mm/min,25mm/min,250mm/min)拔出的力和位移,并计算得到最大拔出力和拔出功.结果表明,当钢纤维端部锥角从0°增加到5°时,最大拔出力有明显的增加,但7。时稍有减小;对于5。及7。锥角的钢纤维,随着加载速率从2.5mm/min增大到250mm/min,钢纤维的最大拔出力分别增大20.2%和13.4%;而0°及2°锥角钢纤维在加载速率增加到250mm/min时,最大拔出力相对于加载速率为25ram/min时的最大拔出力分别减小25.9%和8.2%;0°,20和5°有黏结钢纤维的最大拔出力与相同锥角无黏结钢纤维的最大拔出力相比,分别增加64.1%,22.2%和6.7%,而7°锥角有黏结钢纤维的最大拔出力比无黏结钢纤维的最大拔出力减小6.2%;3种加载速率下,2。锥角钢纤维拔出力所做的功最大,纤维表面是否处理对拔出功无明显影响;本文设计的异形钢纤维能有效增强钢纤维与水泥砂浆基体的等效黏结强度.
  • 高速弹体对混凝土拱形靶体的侵彻效应分析 免费阅读 下载全文
  • 混凝土拱结构由于其拱形受力特性,在高速弹体作用下其侵彻效应将与混凝土板梁结构存在一定的差异.为分析混凝土拱结构在高速侵彻荷载作用下的动力响应及侵彻效应特性,考虑弹体侵彻高加载率下混凝土的应变率效应,采用SPH-Lagrange耦合方法,建立了弹体高速冲击作用下的侵彻耦合模型,并且验证了该耦合模型对此类问题模拟的可靠性;同时采用该耦合模型研究了混凝土拱形靶体在高速弹体外拱及内拱冲击作用下的贯穿破坏发展过程,并分析了弹体侵入拱形靶体的非贯穿侵彻破坏效应.结果表明:拱效应对混凝土拱形靶体的侵彻破坏过程具有重要的影响;弹体从外拱侵彻引起拱形靶体的动力响应、破碎区深度以及弹体贯穿的残余速度均小于内拱侵彻.
  • 胶合竹-混凝土组合梁销栓连接性能试验研究 免费阅读 下载全文
  • 采用植筋螺杆作为连接件,对6组胶合竹-混凝土组合试件进行剪切滑移试验,测得了荷载-滑移曲线、抗剪承载力和抗滑移刚度等基本力学指标,并对不同组合方式进行了分析和比较.研究结果表明:组合试件的主要破坏模式为GluBam在螺杆局部挤胀作用下的纵向开裂和螺杆在胶合竹梁内部产生显著的弯折变形;组合试件的抗剪切性能随着螺杆直径的增大而增强,但提高效应呈递减趋势,选用直径为18mm的螺杆作为连接件较为合理;提高螺杆强度等级对改善组合试件的抗剪切刚度和组合梁的组合效应没有实质性作用;在组合界面设置防水层,对胶合竹梁含水率的影响是暂时的,可以取消.
  • 高速铁路箱梁-双块式轨道系统温度梯度研究 免费阅读 下载全文
  • 温度作用对高速铁路箱梁-轨道整体工作性能有重要影响,通过对我国东南地区某32m简支梁-CRTSI型双块式无砟轨道结构温度的持续监测,重点研究了箱梁-轨道系统日温度变化规律与竖向温度梯度分布规律,基于全年每测点16560个数据,采用高阶矩法确定具有一定重现期的箱梁-轨道系统竖向温差代表值,提出了适用于我国东南地区箱梁-轨道系统的竖向温度梯度拟合模式.研究表明:可采用一阶傅里叶级数模拟结构晴天温度升降变化特征,拟合程度较高,同一季节拟合参数a、b、ω与φ自上而下逐渐减小,温度波动幅值α随深度增加趋近于0℃;不同季节各截面竖向晴天温度日变化特征基本一致,于11:00-21:00前后出现正温度梯度,于01:00~9:00前后出现负温度梯度;轨道-箱梁整体对应超越概率0.01的竖向正负温差代表值分别为14.87℃与-6.3℃,箱梁顶板对应超越概率0.01的正负温差代表值分别为13.74℃与-3.54℃,底板为2.38℃与-1.12℃,可采用指数对箱梁顶板竖向正负温差代表值进行拟合,其分布规律在形式上与中国铁路桥梁规范相接近,可采用线性形式对底板温差代表值进行拟合,两种拟合形式相关系数的平方均在0.99以上,可为规范修正与桥梁设计提供参考.
  • 部分充填周期性裂隙岩体渗流理论分析与试验 免费阅读 下载全文
  • 为研究部分充填周期性裂隙岩体的渗流特性,建立了岩体渗流分析模型.基于无充填裂隙中流体满足Navier-Stokes方程和多孔介质中渗流满足Brinkman-extended Darcy方程,采用不同介质交界面流速相等且剪应力连续的边界条件,推求出部分充填周期性裂隙岩体中流体的流速分布,并给出了岩体等效渗透率的理论表达式.研制渗透试验装置,选用混凝土模拟岩石基质,混凝土间的缝隙模拟岩体裂隙,砂岩模拟充填物,进行部分填充裂隙岩体的等效渗透试验.试验测得的结果与理论计算值相比,二者差值很小,试验很好地验证了等效渗透率表达式的有效性.
  • 深基坑双排桩支护排距室内模型试验研究 免费阅读 下载全文
  • 为了研究深基坑双排桩支护结构最佳排距及支护结构内力,分别对2D、3D、4D和5D(D为桩径)4种排距的双排桩支护结构进行室内模型试验,通过千斤顶在基坑项加压模拟荷载,不同开挖深度下,测量模型桩身内力大小及桩顶位移的变化.分析排距和开挖深度对双排桩支护结构的影响,包括前后桩正负弯矩大小、差值、桩顶位移等,得出双排桩支护结构的最佳排距.研究表明:双排桩支护排距变化,对桩弯矩及桩顶位移影响均较大,且双排桩排距的变化对后排桩的内力影响明显大于前排桩,对正弯矩的影响小于对负弯矩的影响;开挖深度对桩顶位移影响较大,对正弯矩的影响大于负弯矩,深度位移曲线近似为过原点的二次曲线,基坑底以上为正弯矩,坑底下为负弯矩,3D排距时桩顶位移最小,4D排距时正弯矩最大.
  • 基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法 免费阅读 下载全文
  • 为克服以往路基压实度快速检测法中需要繁琐的标定试验及忽视初始地应力对变形参数影响的缺陷,建立了路基压实度快速检测新方法.首先,基于孔隙介质理论,研究了孔隙率、变形模量及密度随路基材料变形而变化的规律;其次,引入分层总和法和分级加载思想,考虑初始地应力和路基变形均影响路基力学参数变化的特征,建立静力贯入条件下贯入荷载-沉降解析关系;然后,在路基静力贯入试验测得荷载-沉降试验曲线的基础上,利用自适应遗传退火算法反演得路基贯入荷载-沉降解析关系中的各参数,从而建立基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法;最后,通过工程实例对比可知,本文方法精确度满足工程要求,检测过程中无需繁琐的灌水法标定试验,能快速准确地检测路基压实度,表明了本文方法的合理性和可行性.
  • 基于氧化动态模型的沥青热氧老化性能预测 免费阅读 下载全文
  • 为研究沥青热氧老化过程中的动态变化规律,对3种沥青在不同时间和温度条件下进行热氧老化,采用动态流变剪切仪对各老化后的沥青试样进行动态频率扫描试验,得到沥青的复数剪切模量、相位角主曲线,进而获得各试样的交叉模量,分析交叉模量在沥青老化过程中随老化时间和老化温度的动态变化规律,建立预测交叉模量的氧化动态模型.研究结果表明,无论是石油沥青还是改性沥青,交叉模量对数的倒数在老化开始一段时间增长速度较快,后期逐渐缓慢趋于线性增长;氧化动态模型可预测沥青经任意温度和任意时间老化后的交叉模量;每种沥青都有其各自的老化路径.
  • 石膏质岩膨胀性及其对隧道仰拱影响研究 免费阅读 下载全文
  • 研究石膏质岩的膨胀性,对确保穿越石膏质岩层隧道的仰拱稳定具有重要的实践意义.采用WG型固结仪及TWJ数据采集处理系统,对脱水石膏、硬石膏和石膏进行侧限自由膨胀试验;对脱水石膏和硬石膏进行膨胀力试验.试验结果表明:脱水石膏和硬石膏膨胀应变-时间曲线都表现出“S”形特征;两者膨胀变形明显,膨胀600min时脱水石膏和硬石膏测得的最小膨胀应变分别为9%和0.4%,而石膏膨胀变形不明显,膨胀40d内测得最大膨胀应变只有0.12%;脱水石膏和硬石膏的膨胀应变都随膨胀应力的增大而减小,且膨胀应力与膨胀应变曲线都表现出凹型特征.基于侧限自由膨胀试验结果,建立了脱水石膏和硬石膏的“S”形膨胀应变-时间模型,经验证,该模型优于传统的指数模型;基于膨胀力试验结果,建立了脱水石膏和硬石膏膨胀应力-应变模型;综合实验结果及特征线理论,建立了硬石膏围岩的特征线,用以指导仰拱抗膨胀设计.
  • 微通道分离式热管换热特征的模拟研究 免费阅读 下载全文
  • 为了研究充液率和运行参数对微通道分离式热管性能的影响,建立了微通道分离式热管的稳态换热模型,并验证了模型的准确性,模拟和实验结果最大相对误差为7.9%.基于该模型分析了充液率、风量以及蒸发器和冷凝器之间高度差对制冷剂侧换热系数、空气侧压降、换热量和能效比等参数的影响.计算得出系统最佳充液率范围为80.2%~105.6%,相应的换热量为3.75~3.90kW.制冷剂侧换热系数随着充液率的增加先增大后减小,系统压力随充液率增加而增大;同时当蒸发器侧风量由1500m^3/h增加至5000m^3/h时,系统换热量和EER分别增加了100.1%和92.5%;蒸发器和冷凝器高度差为2.4m的分离式热管比高度差为1.2m的分离式热管的平均换热量提高了9.18%.研究结果对微通道分离式热管的节能设计和运行控制有一定的参考价值.
  • 双自由度磁悬浮式桥梁振动能量采集器数值仿真和优化(邓露;聂新民;毕涛;何维)
    基于精细有限元法的车致大跨度斜拉桥整体及局部振动研究(朱志辉[1,2];徐智伟;程玉莹;王力东;蔡成标)
    一种新型可展拱桥的探索(熊海贝;宋依洁)
    考虑环境变温作用的大跨桥梁疲劳损伤分析(王莹[1,2];李兆霞[1,2];缪海萍[1,2])
    立体停车结构抗震性能及水平阻尼支撑参数优化(贺拥军;龚子彻;周绪红)
    网架结构竖向抗震性能评估的等效简化模型(相阳;毋凯冬;罗永峰;沈祖炎)
    小剪跨比钢管混凝土组合桥墩抗震性能试验研究(田甜;邱文亮;张哲)
    玄武岩纤维TRC板拉伸性能试验研究(杜运兴[1,2];张蒙蒙[1,2];周芬[1,2])
    活性粉末混凝土高温后超声研究及微观分析(龚建清;邓国旗;单波)
    TRC与老混凝土界面黏结力破坏模型(尹世平[1,2,3];赵璐[1,2,3];李鹏昊[2,3])
    水泥基体中仿生钢纤维的拔出试验(朱德举[1,2];李向阳[1,2];史才军[1,2];徐新华)
    高速弹体对混凝土拱形靶体的侵彻效应分析(杨广栋;王高辉[1,2];卢文波;严鹏;陈明)
    胶合竹-混凝土组合梁销栓连接性能试验研究(单波;王震宇;肖岩;刘波)
    高速铁路箱梁-双块式轨道系统温度梯度研究(戴公连;梁金宝;苏海霆)
    部分充填周期性裂隙岩体渗流理论分析与试验(舒付军[1,2];符文熹[1,2];魏玉峰[1,2,3,4];夏伟[1,2])
    深基坑双排桩支护排距室内模型试验研究(彭文祥;刘彬)
    基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法(贺敏;曹文贵;王江营;罗宏)
    基于氧化动态模型的沥青热氧老化性能预测(刘芳[1,2];夏洪山;艾军;刘丽)
    石膏质岩膨胀性及其对隧道仰拱影响研究(吴建勋;任松;欧阳汛;范金洋;邓高岭;李振元)
    微通道分离式热管换热特征的模拟研究(张泉;娄建民;凌丽;吴亚凝;曾丽萍)
    《湖南大学学报:自然科学版》封面
      2018年
    • 01

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    主  编:王道平

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