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[硕士论文] 李坤坤
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:我国“十三五”规划中交通基础建设正处于稳步发展的阶段,铁路建设当然是重要的组成部分,沪昆高速铁路就是其中之一。铁路隧道底部变形是一个比较常见的灾害,其对列车运营造成较大的影响。对于这类问题需要进行深入的研究才能找出根本原因并加以解决。
  隧道底部结构隆起变形的机理分析需要考虑的因素比较多也非常复杂,膨胀性岩层就属于原因之一,当今对于这种问题的解决方法仍缺乏合理的力学分析基础,因此,对高速铁路隧道底部结构隆起变形的研究及相应的解决方法具有重要意义。
  本文首先对国内外因底部隆起而变形的铁路隧道案例进行调查分析,然后以沪昆高铁岗乌隧道为背景,通过试验及数值模拟的方法对膨胀性岩石进行分析,并与实际调查监测进行对比,进而得出相应的结论:
  (1)通过收集资料和论文查找,梳理了有关膨胀性岩石试验等发展历程并列举有关案例对遂道底部隆起的主要原因进行分析,主要有围岩性质、仰拱特征及其他外部因素。
  (2)收集有关沪昆高速铁路岗乌隧道的地质、水文资料,根据中铁二院有关岗乌隧道勘察报告初步得出病害的相关原因,通过钻孔取样整理出岗乌隧道底部岩层岩性及深度情况。
  (3)对取出岩样进行重塑样室内试验,包括自由膨胀率试验、有侧限无荷膨胀率试验、膨胀力试验及崩解试验,得出最大自由膨胀率为44.7%;有侧限的无荷膨胀率随试样含水率的增大逐渐减小,随着试样密度的增大逐渐增大;在两组含水率分别为5.31%、8.99%的试样试验中,膨胀力随试样密度的增大而增大,最大膨胀力为119.24kPa,而且试样含水率越大对应的膨胀力越小;在所做11个试样发生崩解的有5个且蒙脱石含量均超过9%,可见蒙脱石含量越大对岩石崩解的发生影响越大;对加工12个试样分别进行单轴压缩试验及劈裂试验,获取试样弹性模量、泊松比等力学参数。最后初步判断部分岩样具有弱膨胀性。
  (4)在室内试验数据的基础上,根据试验所得参数利用有限元软件ANSYS进行数值模拟,得出隧道底部竖向位移随着膨胀岩层厚度的增加而增大,随着膨胀岩层的埋置深度的增大而减小,随着仰拱益率半径的增大而增大,随着仰拱厚度的增大而减小。
[硕士论文] 刘扬
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国北斗卫星导航系统(BDS)在亚太地区的覆盖和第三代BDS的快速发展,BDS在全球定位系统中的影响越来越大,在我国民用行业的推广已经成熟。目前,卫星导航定位已进入多频多系统融合的时代,多系统定位有利于增加可观测卫星个数、提高定位精度,并且能更好的应对复杂环境,而如何对不同系统之间进行时空统一是融合的关键之一。智能交通系统(ITS)是当前解决交通拥堵、交通事故、环境污染、能源消耗等问题的有效方案之一,其中车载导航系统是ITS的重要组成部分,为ITS提供精确的位置和速度等信息。因此用BDS为车载导航系统定位、定速,将有利于BDS在交通领域的市场推广。针对上述问题,本文的主要研究内容和成果如下:
  1.阐述了BDS/GPS双系统融合定位基本理论。从时间系统和坐标系统两方面进行了对比,并对两者进行了时空统一;对其融合的基本非差观测模型、单差观测模型和双差观测模型进行公式推导,分析了在卫星定位过程中主要的误差来源和具体解决方法。
  2.实时动态定位关键技术研究。根据嵌入式实时操作系统的特点,选择μC/OS-Ⅱ作为开发板的操作系统,研究了该系统在实际中的应用方式,并对数据的传输进行分析,设计了数据传输方式。对于定位算法,本文提出了最小二乘法和卡尔曼滤波法,主要分析其原理,并对公式进行推导,通过实测数据验证了算法的可靠性。
  3.车载导航系统中硬件部分研究。对GNSS模块和GPRS模块的结构、功能及特点进行研究,设计了符合车载导航定位硬件配置。针对实时传入数据的结构特点和协议,分别设计了解码流程,最后以BDS观测值为例进行解码。
  4.BDS/GPS伪距差分软件(RTD)研发和开发板平台测试。在充分理解和掌握软、硬件设计的需求和目的后,开发了一套集实时接收卫星数据、解码、定位和存储的软件,并通过车载实验进行数据采集。根据实验结果得出,静态实验的水平方向中误差为0.80m,动态水平方向中误差为0.93m,证明该开发板基本满足车载导航系统的定位要求。
[硕士论文] 汤喻杰
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,船撞事故发生得越来越多,已引起国内外专家学者的重视。防撞浮箱能够有效地减小船撞力从而保护桥墩安全。浮箱的形式多种多样,从原来弹模较大的钢式浮箱,到现在新崛起的小弹模柔性浮箱,可以说材料的发展与浮箱的防撞性能密切相关。FRP材料是柔性浮箱常用的一种材料,其轻质高强,弹模低的特点完全适用于防船撞浮箱材料。目前越来越多的国内外学者开始了浮箱防撞材料的深入研究。本文依托某桥FRP蜂窝防撞浮箱工程,通过有限元数值模拟碰撞过程,对比分析不同材料对蜂窝防船撞浮箱防撞性能的影响。
  本文主要完成内容如下:
  (1)完成了FRP蜂窝防撞浮箱材料基本力学试验(弯曲、拉伸、压缩、剪切),得到其弹性模量、强度等力学参数,为后面的计算提供数据参考。
  (2)采用MIDAS/Civil对桥墩进行抗力验算,通过试算得到临界抗力值。运用LS-DYNA软件建立精细化的防船撞模型,进行有限元仿真分析。依托工程FRP蜂窝防撞浮箱,分别对裸墩以及GFRP、CFRP、钢浮箱三种材料工况进行防船撞动力计算,对比得到GFRP材料浮箱防撞性能更好,对桥墩的保护作用更好,对船的损坏更小。
  (3)进一步分析单一材料参数如弹模、密度及塑性区对浮箱防撞性能的影响。得到该工程应用的蜂窝防撞浮箱,在弹性模量E=5GPa时防撞性能最佳。弹性模量越高,浮箱刚度增加,船舶减速效果越好,但对船的损害增大,耗能减少,传力效果明显,船撞力增大。弹性模量越低,减速缓冲效果越差,浮箱耗能减少,船撞力增大。所以选用合适的弹性模量才能使浮箱防撞性能最好。改变密度没有改变材料弹性模量对防撞浮箱的影响大,改变密度对浮箱防撞性能影响很小。塑性模量Ep越小,浮箱耗能越多,船撞力越小,船舶基本不变形,所以在理想弹塑性材料的条件下,浮箱防撞性能最好。而且要好于弹性状态下的浮箱。塑性模量越高,浮箱刚度增加,船舶减速效果越好,对船的损害增大,耗能减少,传力效果明显,船撞力增大。
  (4)分析破坏强度对浮箱防撞性能的影响。浮箱整体破坏强度无论越高还是越低,其船撞力都会增大,合适的材料破坏强度才能满足船撞力尽可能小的要求。在相同弹性模量的条件下,改变箱壳构件破坏强度对浮箱的影响幅度比改变柱壳构件的破坏强度要大,且箱壳构件抗压强度对浮箱防撞性能的影响程度大于抗拉强度的影响。
[硕士论文] 尹广
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着时代的发展,市场需求越来越多样化,传统的生产模式已经满足不了追求个性化的消费者们。面对日益激烈的市场竞争,全球各大汽车企业纷纷开发新的技术。目前,世界一流企业将目光聚焦在平台化、模块化、智能化、电动化等新兴技术领域,企业之间的差距进一步拉大。在如此复杂多变的市场环境中,国内企业必须也集中精力研发相关技术。
  论文通过对国内某汽车企业平台化进程的研究,并从车架平台化入手,分析企业的平台化定义和产品规划。同时在考虑设计任务书及底盘总布置后,确定车架基本结构和基本参数(轴距、前悬、后悬及前后纵梁开档、纵梁截面)。并且由动力总成中发动机布置、冷却系总成布置、进气系总成布置等分总成的布置出发确定零部件的位置,从而进行底盘的模块化布置。在初步确定安装在车架上的各个分总成以及零部件位置后,进行结构的标准化设计。通过纵梁设计方案、横梁的布置方案、纵横梁固定方式、横梁设计方案、材料的统一,从而实现结构的标准化。在车架平台初步设计完成之后,对借由此平台设计的车架进行初步的理论计算,验证设计的可行性。
  论文借助仿真分析法,从不同工况下的车架的强度、刚度、安装点的动刚度、模态四个方面进行探讨,并和性能优越的标杆车的车架进行比较,发现左纵梁后内板、备胎安装横梁加强板、驾驶室第四悬置支架等零部件不满足要求。对存在问题的零部件进行优化并重新仿真计算,直到最后完成车架平台的设计。
[硕士论文] 程煜
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:汽车上的电子稳定控制系统(ESP)可以防止汽车在低附着路面行驶或在行驶过程中突然受到侧向力干扰时出现失稳的现象,保证汽车行驶的安全性。
  ESP系统对车轮独立的制动控制建立在对汽车状态的准确判断上,但现有的车载传感器因为技术或成本原因无法获得如纵向车速、侧向车速、质心侧偏角等关键参数,给汽车状态判断带来了困难。如何准确获取汽车行驶过程中的状态参数,再对汽车行驶状态进行正确判断是开发ESP系统的难点。
  本文针对ESP系统运行过程中需要的汽车纵向车速与侧向车速进行了估计,设计了相关的ESP控制算法,并进行了仿真验证。基于经典卡尔曼滤波算法建立了线性的汽车运动学模型,估算了汽车在多种制动工况下的纵向车速并与CarSim输出的实际纵向车速对比。基于无迹卡尔曼滤波,设计了不完全依赖于汽车动力学模型和轮胎模型的汽车纵向车速与侧向车速的估计算法,并估计了不同附着系数的双移线工况下的纵向车速与侧向车速。通过对CarSim软件输出的可测汽车行驶参数的分析,设计了针对ESP系统的不依赖于传统二自由度汽车模型的模糊控制器,对车轮的制动压力进行控制,并使用CarSim联合Matlab/Simulink进行了低附着系数路面车道保持性能的联合仿真。搭建了基于LabVIEW的汽车制动硬件在环仿真试验台,针对液压控制单元设计了硬件驱动电路,并对其进行了测试。
[硕士论文] 王小睿
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:纯电动乘用车作为新能源汽车的一种,针对于它的开发研究是近些年来汽车行业的热门项目,并取得了国家政策的支持。目前,纯电动乘用车的缺点主要表现为其续驶里程很难满足用户的需要,造成这一现象的原因是现有的电池技术很难生产出能量密度大且成本合理的蓄电池。如何提高纯电动乘用车续驶里程的方法,除了改进现有的电池技术外,还可以通过降低白车身重量的方法来达到。论文的工作内容是对某款纯电动乘用车白车身进行轻量化研究,其研究过程及结果如下:
  1.通过CATIA软件完成白车身三维模型的简化工作,后运用Hyperworks进行有限元模型的建立并进行白车身刚度、模态、强度的有限元分析。刚度分析结果表明,白车身弯曲、扭转刚度满足设计要求;模态分析结果表明,白车身结构的一阶振型频率不会因外界激振而引发共振;强度分析结果表明,白车身框架的整体强度满足设计要求。
  2.通过结构优化设计白车身的轻量化方案,减少了部分零件的料厚,优化部分零件的形状、尺寸,并再次进行有限元分析。结果表明,白车身轻量化方案的刚度、模态分析均满足设计要求,在强度分析结论中,白车身后地板及充电机支架两处结构的强度不满足标准。
  3.对于不满足强度要求的部位进行优化改进,再次进行强度分析。结果表明,改进后的白车身强度满足设计要求,减重方案可行。
  论文通过有限元分析的方法对某款纯电动乘用车的白车身进行了轻量化研究,使白车身质量由133kg降低至121kg,减少了12kg,对白车身轻量化的课题研究有一定的工程实用价值。
[硕士论文] 傅帮成
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:车辆悬架系统在车辆的稳定性、舒适性和安全性方面起着至关重要的作用,悬架系统中的减振器是核心部件之一,它可以快速衰减由不平整的路面对车身造成的振动,提高汽车乘坐舒适性和操纵稳定性以及安全性。
  之前都是通过试验来检验减振器参数的设计是否满足要求,而现在主要是通过仿真软件对减振器特性进行仿真分析,通过仿真图可以及时发现设计中存在的问题并加以修正,这样不仅减少产品试验次数而且还降低了费用以及加快减振器设计和开发。但目前国内外大部分公司都是利用现成的仿真软件对减振器特性进行仿真分析,不仅参数众多而且参数大都需要通过试验获得,所获得的减振器特性仿真数据还不够准确。
  本文分析了减振器节流阻尼力形成的原因以及其阻尼特性。由于减振器节流阀片的厚度和其在油液作用力下的变形量将直接影响阻尼特性,因此对节流阀片的解析计算极其重要,本文主要是在均布油液压强下通过建立阀片弯曲变形微分方程,来分析其应力和变形,得出计算方法,并利用MATLAB软件得出应力、应变随阀片半径r变化的曲线图,最后利用ANSYS有限元分析软件进行仿真,验证计算方法的合理性,为节流阀片的优化设计奠定了重要的理论基础。依据流经节流阀的流量与节流压力之间的转换关系,建立了减振器复原行程、压缩行程中两次节流阀开阀速度点。在此基础上,再根据复原行程和压缩行程不同状态下的减振器内油液流程模型以及流体力学原理,更加深入的对减振器特性进行了研究分析,建立分段数学模型。根据减振器各项参数利用MATLAB软件,对减振器运动特性和内、外特性进行综合仿真研究分析,获得了解减振器特性的变化规律,为减振器的开发设计提供了理论根据。
[硕士论文] 王建南
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:由于近年来环境污染和能源短缺的加剧,使得无污染和耗能少的电动汽车得到快速发展。电动汽车发展的关键在于电池及电池管理系统(Battery Management Systems,BMS),电池管理技术的成熟直接关系着电池安全合理的使用以及电动汽车性能的优劣。
  本文设计了电动汽车电池管理系统,采用一块主控板加多块单元板的分布式结构,并对主控板和单元板进行了硬件和软件设计。主控板负责管理电池组的整体工作,包括总电压和电流的采集、充放电控制、温度控制以及与电动汽车其它系统的信息交互。单元板负责管理每一节电池,包括采集单体电池的电压、电池箱温度以及电量均衡的实现。
  本文重点研究了电池组的荷电状态(SOC)和充电均衡策略,在前人已有成果的基础上提出一些改进措施。电池SOC是电动汽车的重要参数,为了能更加准确的估算电池SOC,采用二阶RC等效电路作为电池模型,反映电池内部工作状态,采用递推最小二乘法在线辨识模型参数。在此基础上,采用改进的扩展卡尔曼滤波算法进行电池SOC的估算,该算法以安时积分法为基础建立SOC的状态方程,以电动势法计算SOC的初值,采用扩展卡尔曼滤波算法进行递推计算,得到电池的荷电量,并通过MATLAB仿真验证算法的准确性。充电均衡管理能够有效控制电池充电过程中的不一致性,减小不一致性带来的危害。为了能够更加准确快速地完成均衡,提出了一种基于DC-DC电源的充电均衡策略,通过将电池组的电量转移到电压最低的电池来实现电量的均衡。
  本文最后对电池管理系统的部分功能进行实验验证,采用一块电池管理系统单元板和4节18650的磷酸铁锂电池进行单体电池电压采集精度、电池组总电压采集精度、温度采集精度以及电池组充电均衡的模拟实验。实验结果表明,采集电路和充电均衡策略都是可行的。
[硕士论文] 甘俊壕
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着高速公路的快速发展,隧道工程的数量呈爆发式增长,一些工程地质复杂、施工条件恶劣的隧道成为能否按时通车的控制环节。隧道建设由安全、便捷的环境逐渐发展到恶劣、复杂的环境。复杂地质条件下隧道的设计施工,目前仍然以工程类比法和信息反馈法相结合来施工。在浅埋偏压软弱围岩等复杂地质相结合条件下修建隧道则更为困难。
  现行隧道设计规范中,对围岩分级跨度较大,难以适用各种复杂地质条件。本文首先以岜向隧道为工程背景,在Ⅴ级软弱围岩条件下,以地面的倾斜角度和地面与隧道开挖轮廓线之间的法向距离两个变量,采用隧道围岩及支护受力特性作为分类指标,将Ⅴ级围岩进一步细分为的三种类型。
  在分类基础上,对隧道设计规范建议的支护参数进行优化,结果表明:对Ⅰ类围岩,规范建议支护参数虽然安全性足够,但材料使用过多,经济性较差,优化后既可减少材料的使用,又可保证结构的安全性;Ⅱ类围岩安全性和经济性良好,可按照规范建议支护参数选取;Ⅲ类围岩安全性较低,必须对规范中支护参数进行适当优化,以保障安全。
  在不同类别围岩条件下,隧道使用不同施工方法时,支护受力及变形不同。受偏压的影响,拱顶最大沉降位置偏向覆土较多一侧,较少覆土一侧的支护则更容易向地面方向移动。另外,上覆土层较多一侧拱脚处应力较大,需观察变形情况。对三种施工方法分别在三类围岩状况下进行仿真分析得出:Ⅰ类围岩时,三类施工方法都满足安全性,但核心土法施工难易程度和经济性上优于单侧壁导坑法和CRD法;Ⅱ类围岩时,单侧壁导坑法能有效控制隧道施工时支护的应力,为此条件下最优施工方法;Ⅲ类围岩,CRD法施工时,支护的各个方面都满足安全性,而其他方法施工时锚杆将产生过大应力而破坏。
  监控量测是隧道信息化施工的主要手段,是信息反馈设计法的重要内容。把现场支护实时变形数据反馈给施工及设计,不仅能及时优化施工、设计方案,还能保证隧道施工的安全。以三种施工方法在三类围岩条件中的数值仿真为基础,得到不同施工方法下隧道典型特征点处拱顶沉降及水平位移数据,再对比现场实际沉降及收敛数据,突显围岩分类必要性,并提出浅埋偏压软弱围岩下,隧道的建议监控量测新方案。
  本文创新性地提出围岩等级一定且不同偏压角度、法向距离条件下的分类方法,可为不同浅埋偏压工况下隧道设计及施工提供可靠的技术支持,并对类似复杂地质条件下的隧道工程也有借鉴意义。
[硕士论文] 方振
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:单索面悬索桥造型独特、景观效果良好。不仅承担疏导交通的工程属性,也承担刺激人们审美,成为城市名片的人文属性。但由于桥型特殊,其静力、动力性能问题也更为复杂。本文以某单主缆单索面悬索桥为算例,围绕静、动力行为进行建模计算分析,并改变参数,分析参数改变对单主缆单索面悬索桥静、动力特性的影响。
  主要进行以下几个方面的研究:
  (1)以国内某单主缆单索面悬索桥为算例,利用有限元软件Midas-Civil2015研究单主缆单索面悬索桥成桥运营阶段的静力特性,计算内容包括:通过倒拆法得到空缆线型;在恒载、活载、温度荷载、风荷载作用下主梁、主缆、吊杆及桥塔的内力和变形情况。
  (2)改变结构参数,分析参数改变对单主缆单索面悬索桥静力性能的影响。改变的参数包括:矢跨比、塔柱倾角、加劲梁抗弯刚度、主缆抗拉刚度和加劲梁恒载集度。
  (3)分析加劲梁在最不利布载情况下的挠度、左右梁端挠度差和索塔横梁处支座反力。并且探究设置边跨连续段和将主梁做成分离式这两种改变方式对单主缆单索面悬索桥抗扭性能的影响。
  (4)对该桥成桥运营状态进行动力特性分析,得到本桥前20阶振型的周期、频率及振型描述。研究加劲梁参数(加劲梁抗弯刚度和恒载集度)、吊杆参数(斜吊杆数量、吊杆刚度)、主缆参数(矢跨比、主缆抗拉刚度)和加劲梁布置形式(增加边跨连续段、设置分离式加劲梁)对单主缆单索面悬索桥动力性能的影响。
[硕士论文] 陈余柱
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着中国高速公路建设事业迅速发展,越来越多的桥梁和隧道不断地在地形复杂的地区修建,由于山区地形复杂,多是深沟峡谷,桥梁需要跨越较大的距离,另外在一些地区,地形条件对桥梁跨径限制较大,还需考虑通航条件和经济性问题,为了适应这些特殊的地形条件,出现了一些非对称悬索桥。本文以在建的西江特大桥为工程依托,西江特大桥的边跨和锚碇类型不对称,在加劲梁吊装过程中,最主要的特点就是两个主索鞍的预偏量不一致,滑移规律差别较大,有必要对其加劲梁吊装顺序展开分析,确定适合非对称边跨悬索桥的加劲梁吊装顺序,并对西江特大桥的新型通道锚进行计算分析。本文主要完成了如下工作:
  ①介绍了非对称悬索桥的分类,包括主缆不等高支承、锚碇形式非对称、边跨跨径非对称、主塔塔高非对称、无塔非对称悬索桥五类,并对加劲梁的常用吊装顺序和吊装过程中梁段间的临时连接进行简单介绍。
  ②结合西江特大桥边跨非对称的结构特点,应用Midas Civil建立西江特大桥的有限元模型,进行初始平衡状态分析,得到合理的成桥状态。结合设计参数,修正主索鞍和散索鞍处的主缆无应力长度,并计算主缆和吊索的无应力长度,以及主缆的空缆线形,将计算结果与设计文件进行对比,说明了计算模型及计算结果的正确性。
  ③考虑不同的梁段推进方向和中边跨对称与非对称吊装,分别拟定了四种加劲梁吊装方案,采用Midas Civil对四种加劲梁吊装方案进行模拟分析,计算分析了加劲梁吊装过程中吊索力、主缆和临时连接内力、主缆线形、加劲梁线形、主索鞍水平位移等参数的变化及特点,结果表明西江特大桥宜采用从跨中向索塔方向非对称吊装方案,即每次中跨对称吊装4个梁段,北边跨吊装1个梁段。
  ④介绍了西江特大桥通道锚的构造特点,运用稳定性理论对通道锚的地基承载力、整体抗滑移和抗倾覆稳定性进行验算,并对锚块的斜截面及基础侧墙的不利抗剪截面进行验算,结果均满足规范安全性要求,证明了通道锚结构在空间布置上的合理性。
  ⑤应用Midas Fea建立通道锚的有限元模型,对通道锚各组成部分的应力分布情况进行分析,并建立通道锚施工阶段水化热分析模型,对通道锚的施工阶段混凝土水化热进行分析,结果表明一些部位的应力超标。
[硕士论文] 陈巍
土木工程;桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:在桥区水位较高情况下拱桥主拱圈存在被船舶等漂流物撞击的风险。拱桥主拱圈结构抗力较小、构造形式较特殊,无法采用一体式防船撞系统对其进行防撞保护。本文基于这样一个工程背景之下,针对拱桥这种独特的结构形式提出了独立式防船撞系统的防护方案。对独立式防船撞系统中的套箱形式、导向柱材料选择及截面布置形式进行了设计,最后基于数值仿真的方法,采用有限元分析软件LS-DYNA对该防船撞设施进行了性能优化。本文主要完成的研究工作如下所示:
  ①采用Midas Civil和Ucfyber软件计算了2.5m桩径的钢管混凝土桩和钢筋混凝土桩的极限抗弯承载力及三角形和四边形截面布置形式导向柱的结构抗力。计算得到:钢管混凝土桩比钢筋混凝土桩有更高的抗弯承载力;三角形截面布置形式导向柱的结构抗力为29.5MN,四边形截面布置形式导向柱的结构抗力为42.1MN,均满足防船撞抗力要求。综合考虑,最终确定独立式防船撞系统中导向柱的材料类型为钢管混凝土,截面布置形式为三角形。
  ②采用有限元分析软件LS-DYNA对三种材料形式的防撞套箱进行了数值仿真分析。设置了3000DWT、2000DWT、1000DWT吨位的船舶以4m/s、3m/s、2m/s的速度分别正撞、15°斜撞、30°斜撞三种材料形式防撞套箱的计算工况。数值仿真分析结果显示:复合材料套箱的最大船撞力折减率为52.7%,钢—复合材料套箱的最大船撞力折减率为39.8%,钢套箱的最大船撞力折减率为22.6%。此外,钢套箱和钢—复合材料套箱自身损伤较小,而复合材料套箱基本被压溃。综合考虑三种套箱的船撞力折减率、船艏和套箱的损伤程度,最终确定钢—复合材料套箱作为独立式防船撞系统中的套箱形式。
  ③基于数值仿真分析的方法对钢—复合材料套箱进行性能优化。通过改变套箱内部的加劲肋间距、板材厚度设置不同的计算工况进行数值仿真分析。最终确定套箱内部竖向加劲板的布置间距为0.8m、横向加劲板的布置间距为0.8m、各板材的厚度为8mm。该布置形式下套箱的总吸能为11.6MJ,吸能比为33.1%,各板材的吸能较平均。最大船撞力为9.8MN,最大船撞力折减率为47.3%。套箱损伤变形为1.42m,防船撞性能最优。
  ④改变钢—复合材料套箱中钢结构层和复合材料护舷层的厚度比例,设置了六种比例形式的套箱。数值仿真分析得到护舷厚度为1.5m时,船撞力折减率为48.9%,套箱变形为1.27m,套箱的总造价为185万元,布置形式最为合理。
[硕士论文] 彭彰林
土木工程;结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:我国西南地区地质情况复杂恶劣,三叠系巴东组含膏盐地层分布广泛,其中在三峡库区附近修建的许多深埋在役隧道,在含硫酸盐地下水的侵蚀作用下,隧道衬砌均出现了或轻或重的腐蚀破坏现象,常常引发结构混凝土腐蚀疏松、渗漏水及剥落掉块等病害问题,其中边墙、隧底侵腐状况尤为严重,对其正常运营带来了严重的安全隐患。隧道工程总是寄存在一定的地质系统中,环境水、腐蚀介质以及地应力是该地层环境中的三个主要影响因素,这些因素均以场的形式存在。在膏盐地层中渗流场(H)、化学场(C)以及应力场(M)三者间总是彼此联系、相互影响,共同“促进”着围岩-支护承载结构的破坏,若将各作用场分开研究而忽略其中的耦合关系,那么得出的研究结论很难与实际情况相匹配,失去了工程指导意义。
  本文以G42沪蓉高速公路上的分界梁隧道以及G50沪渝高速公路上的谭家寨隧道为工程背景,系统的阐述了硫酸盐的腐蚀破损机理,基于ABAQUS有限元软件进行了渗流-应力耦合数值分析,并通过考虑一定的强度折减与厚度折减来对化学场进行简化模拟,分别进行了不考虑耦合、考虑耦合的数值分析,最后系统的研究了膏盐地层中隧道的防腐蚀技术措施,并分别对分界梁、谭家寨隧道的硫酸盐侵腐病害提出行之有效的防控对策。本文主要的研究内容与成果如下:
  1.由HCM三场耦合效应所造成的结构体破损程度及性能劣化速度均远超单场作用、双场耦合作用,尽管谭家寨隧道侵蚀性SO42-离子浓度比分界梁隧道高很多,但从实际的勘察数据来看,分界梁隧道的腐蚀破损程度反而更为严重,对这一现象的解释是:混凝土的劣化破损,并非是由侵蚀性离子浓度单一因素来决定,而是多个因素耦合作用的结果。
  2.对于膏盐地层中的深埋隧道渗流场-化学场-应力场甚至更多作用场间的耦合作用致灾效应是不容忽视的。对于化学场的作用效果,可以基于强度折减理论,选取一适当的折减系数对其进行等效简化处理,由于不同环境中的化学场腐蚀作用强弱不一,所以折减系数的具体取值还需结合实际情况进行更加深入的分析、研究,同时还可考虑一定的厚度折减以提高结构的安全富余度。
  3.ABAQUS数值分析显示,不考虑耦合、考虑流固耦合以及考虑强度折减“等效”化学场的三场耦合,对结构的承载性能影响较大。在按严重腐蚀程度考虑5cm厚度折减的基础上,进行HCM三场耦合分析计算,得出特征截面的最小安全系数为2.789满足规范要求,从而验证了分界梁隧道硫酸盐腐蚀处治设计选用C45强度的耐腐蚀钢筋混凝土是合理、可行的。
  4.在准确判定硫酸盐的腐蚀类别,弄清其侵蚀机理的基础上,组合多方面的防侵腐措施进行联合防护,以增强防腐时效性,延长隧道的使用寿命。硫酸盐侵腐病害处治推荐方案:①服役于干湿交替环境中的隧道结构,需考虑材料“灯芯效应”的影响,宜采取防腐蚀配合比设计/高性能混凝土+注浆隔水+迎水面表面处理的防腐措施;②处于湿润环境中的富水隧道,除采取防腐蚀配合比设计/高性能混凝土+注浆堵水的防腐措施外,还需注重防排水系统的设计。本文依托工程分界梁隧道便选用①方案作为病害处治方案,从目前来看,该方案的防腐蚀效果较为显著。
[硕士论文] 赵信
土木工程;桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:拥堵时不仅要考虑车辆对桥梁的静力效应,而且也应重视由一排或多排车辆同时怠速转动下对桥梁的动力效应。目前,大多学者在研究拥堵车辆对桥梁的动力效应时并没有考虑车辆与桥梁间的耦合关系。本文结合车桥耦合振动和车辆拥堵模型两大研究方向,更加真实的模拟了拥堵车辆在桥梁上的振动。此外,针对频繁发生的车辆拥堵可能会对城市桥梁造成疲劳损伤,进而推导了适用于拥堵条件下的标准疲劳车模型。旨在为评估在役城市桥梁承载力安全、旧桥的维护与加固、城市桥梁的设计等提供相关参考和依据。本文提出一种经济可行的车辆拥堵观测方法和拥堵荷载数据读取手段,在乌鲁木齐市的某高架桥上采集获取了车型、车-桥距、车间轴距等荷载参数样本。以此为基础,主要完成了以下工作:
  1)采用概率统计和核密度估计等方法对交通荷载参数进行分析,并通过取分布函数的分位值、求加权平均值和核函数期望等方式得到交通荷载参数的代表值,由此建立了乌鲁木齐市政桥梁的车辆荷载谱,并且拟定了常见的怠速车辆拥堵模型。
  2)借鉴目前国内外车桥耦合振动和车辆拥堵模型研究成果,将发动机怠速动载模拟为一正弦函数,而将车辆结构模型简化为半车模型(只有竖向自由度且考虑前后悬架和轮胎的刚度和阻尼),从而准确地模拟了车辆的怠速振动模型。在有限元软件中分别建立车辆怠速振动和连续梁桥有限元模型,并根据车辆轮胎与桥梁接触点的位移协调关系将二者耦合,计算分析了怠速拥堵模型与桥梁耦合振动响应,包括荷载效应和动力(冲击)系数。
  3)通过分类整理采集的交通拥堵数据,分别提出了一般状态和拥堵状态下的两套疲劳车辆荷载谱。根据Palmgren-Miner“线性积伤律”准则,计算对比各疲劳车模型在不同跨径的简支梁与等跨连续梁实桥上产生的疲劳损伤占比,推导了适用于一般运行状态和拥堵状态下的城市桥梁标准疲劳车模型。此外,对比不同的标疲车模型在不同跨径简支梁上产生的等效弯矩幅,分析了不同标疲车随跨径变化的差异和规律。
[硕士论文] 苗超杰
交通运输工程;道路与铁道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:坑槽是沥青路面使用过程中最为常见的一种破损形式,也是道路养护维修中最为突出、难处理的病害之一,严重降低路面使用品质,影响行车的舒适性和安全性,需及时修补。常规的修补方法主要包括热补法和冷补法,其中热补法修补工艺复杂,且受天气影响较大,而冷补法所采用的溶剂型冷补料、乳化沥青型混合料均存在粘结性差、初期强度低、耐久性差、易形成二次病害等问题,均存在一定的缺陷,所以亟需研发一种性能优良的坑槽修补材料。
  本文针对目前坑槽冷补料存在的问题,结合水性环氧树脂成型快、粘结性高的特点以及乳化沥青常温流动性好的优势,研发一种新型的基于水性环氧-乳化沥青的坑槽冷补材料,并通过室内试验对水性环氧-乳化沥青胶结料及其混合料的相关性能进行测试、研究,具体研究如下:
  1)水性环氧固化体系研究:以拉拔强度为指标,测试不同固化时间、温度、固化剂掺量下A、B两组水性环氧树脂的固化效果,并确定水性环氧树脂与固化剂的种类以及最佳掺配比例。结果表明B组水性环氧体系固化效果较好,水性环氧与固化剂掺配比例为1.5∶1时拉拔强度最高。
  2)水性环氧-乳化沥青体系研究:测试不同水性环氧掺量下乳化沥青的流变性能、黏度、黏附性以及力学性能,并确定水性环氧树脂的外掺比例。结果表明环氧树脂能够大幅度的提升乳化沥青的高温性能、耐疲劳性能及粘结强度,综合考虑确定水性环氧外掺乳化沥青的比例为30%。
  3)水性环氧-乳化沥青混合料配合比设计:测试不同级配、矿粉掺量、外加水掺量、水泥掺量下混合料的稳定度及体积参数,确定水性环氧-乳化沥青混合料的设计参数以及最佳乳液用量。试验确定水性环氧-乳化沥青混合料的级配为LB-13、外掺矿粉4%、外掺用水2%、外掺水泥用量为2%,最佳乳液用量为8.83%。
  4)水性环氧-乳化沥青混合料性能测试:对比溶剂型冷补料、热拌沥青混合料,测试水性环氧-乳化沥青混合料的高温、低温、水稳定性。结果表明水性环氧-乳化沥青混合料具有较好的高温稳定性和水稳定性,但低温抗弯拉应变较小、抗裂性较差。
[硕士论文] 阎玉菡
交通运输工程;道路与铁道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,我国高速公路建设迅速发展,随着科技、施工工艺和机械化水平的不断提高,沥青路面的质量得到了很大的提高,但是随着经济快速发展、道路交通量急剧增加、重载车辆与日俱增,高速公路沥青路面的早期破坏和耐久性不足问题也一并存在,并己成为影响我国公路健康发展的突出问题。施工质量存在的变异性是造成路面早期破坏的关键因素之一,而在高速公路施工中的材料变异问题更是影响施工质量的最根本原因。
  本文的主要研究内容包括①调查分析贵州省地理气候特点及交通状况,包括路面结构和线性因素,了解其在施工中着重需要控制的材料性能要求。②施工过程中材料变异的分析,包括沥青的变异和集料变异,混合料变异(离析)分析等。③根据试验得出材料变异对路面性能的影响,提出一个恰当的变异控制范围以保证沥青路面施工质量。④通过分析筛选出关键性指标,基于数理统计的概念绘出施工过程中的动态控制图,及时发现问题并采取补救措施,保证施工质量。
  通过本文研究发现,贵州高速公路施工中的沥青在生产过程中的质量变异主要是由于温度过高引起的老化,集料的含泥量、针片状颗粒含量、矿粉质量以及集料级配的变异导致后期混合料性能的变化,而混合料的性能则直接影响着沥青路面的性能。现行规范中的一些控制方法对于贵州省实际情况过于宽泛,很容易引起路面早期发生破坏。本文通过大量试验和监测数据得出材料变异对沥青混合料路用性能的影响,提出更加合理的控制范围。采用动态控制的方法对施工过程中材料的关键指标进行控制,以提高沥青混凝土路面的施工质量。
[硕士论文] 唐孝东
土木工程;桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着国民经济的快速发展,我国公路交通事业不断取得新的突破,桥梁作为道路建设的控制工程,不断展现出新的活力。其中,空心板梁桥以其施工便捷、可预制和运输方便等优点得到了广泛应用。
  然而,空心板梁桥在长期服役后,已经显现出各种类型的病害,特别是薄弱铰缝破坏导致的桥梁横向联系不足、整体刚度退化,进而造成空心板梁桥的单板受力现象,对桥梁的承载能力造成了极大的削弱,严重影响结构的安全运营。针对上述情况,开展空心板梁桥组合加固技术的研究,即钢横梁与竖向预应力筋相结合的加固技术,从加固构件、连接方式等方面进行研究,可形成一种高效、可靠、系统、新颖的加固方式,不仅能够改善结构的横向分布性能,提升结构的整体刚度,还能够改善铰缝的受力性能、提升结构的承载能力,具有重要的实用价值。本文的主要研究内容及结论如下:
  ①简述了空心板梁桥常用横向分布计算理论,开展了铰缝病害特征及成因分析,明确了空心板梁桥加固需求及其必要性。
  ②提出了竖向预应力筋与钢横梁相结合的空心板梁加固方法。根据挠度与荷载的正比关系,结合等效刚度原则和弹性板理论,得到一套横向分布影响线计算方法;根据短筋竖向预应力的特征,提出了组合加固竖向预应力、锚具设计方法;基于加固需求分析,提出组合加固钢横梁布设方法及设计流程;最后,提出了组合加固施工流程及要点、控制技术。
  ③开展了空心板组合加固试验,重点分析了钢横梁截面尺寸和布置间距对加固效果(横向分布、整体刚度)的影响,并初步建立了评价指标的加固效率量化模型,得到了不同截面、不同间距下的加固效率。结果表明,组合加固技术能够有效地改善结构的横向分布性能、提升结构整体刚度,为组合加固设计提供了理论依据。
  ④采用Abaqus软件建立了加固前、后实体有限元模型,模拟竖向预应力连接方式作用下构件间的接触行为,对应前述试验工况,提取有限元挠度计算结果,得到了有限元的加固效率计算结果。结果表明,随着截面尺寸增大、间距减小,加固效率呈现减速上升的趋势,并最终趋于平缓;对于截面尺寸,建议取钢横梁截面换算混凝土厚度与加固前空心板结构横向抗弯混凝土厚度(即桥面板、顶板对应竖向高度)比值为1.0;对于钢横梁间距,建议取布置间距为L/4;对比分析了加固前、后模型的铰缝应力,加固后铰缝的最大主应力呈现下降的趋势,能够有效改善铰缝受力行为。
  ⑤依托重庆铜梁全德大桥加固工程,开展了组合加固设计示范。依据前述研究结果,拟定了钢横梁布置间距和截面形式,对竖向预应力、锚垫板进行了设计验算;建立Midas有限元模型,对加固前后空心板的截面承载能力进行分析验算,结果表明组合加固后板梁在荷载作用下的效应值降低,间接提高了结构的承载能力。
[硕士论文] 罗民声
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国交通基础设施建设的不断发展,公路和铁路交通作为交通网中的核心部分,修建总里程和路网密度逐年增长,跨线桥梁数量急剧上升。采用转体施工方法修建跨线桥梁可以有效避免施工影响既有线路交通正常运营,大吨位跨线桥梁建设将是今后桥梁工程发展趋势,对大吨位桥梁转体过程结构的受力状况进行研究,确保转体施工桥梁安全、稳健、快速发展。
  本文依托某具有高-重-宽结构特性的大吨位(80m+80m)T型刚构桥,采用midas FEA对转体过程进行精细化仿真模拟。分析匀速转动阶段上部结构箱梁和转盘体上承台混凝土的受力状况,并研究加速转动阶段不同转动角加速度对转盘体上承台混凝土的应力响应;根据现场称重试验结果,测得转体结构的纵向不平衡荷载和横向不平衡荷载,分析不平衡荷载作用时,匀速转动阶段上部结构箱梁和转盘体上承台混凝土的受力状况,并以现场称重试验测得的不平衡荷载为基准,研究匀速转动阶段不平衡荷载对上部结构箱梁以及转盘体上承台混凝土的应力响应;转动球铰是转动体系的核心部分,分析转体结构转动过程中匀速转动阶段钢球铰的受力状况,并研究转动过程中加速转动阶段不同转动角加速度对转动球铰的应力响应,以现场称重试验测得的不平衡荷载为基准,研究转动过程中匀速转动阶段不平衡荷载对钢球铰的受力效应影响。
  研究结论:(1)转体结构加速转动阶段,角加速度对转盘体上承台受压状态混凝土无影响,角加速度与转盘体上承台受拉状态混凝土产生的拉应力呈抛物线关系,以转盘体上承台混凝土受拉作为控制条件,角加速度极限值为0.6rad/s2;角加速度与球铰最大剪应力呈抛物线关系,以转动球铰剪切破坏准则作为控制条件,角加速度极限值为0.8rad/s2。故转体结构转动角加速度应控制在0.6rad/s2。(2)转体结构匀速转动阶段,应考虑不平衡荷载对上部结构受拉状态混凝土的影响;不平衡荷载对转盘体上承台受压状态混凝土无明显影响,而对由于局部承压引起的转盘体上承台受拉状态混凝土影响显著,当转体结构达到四倍基准不平衡荷载时,转盘体上承台位于偏心侧局部拉应力区域混凝土率先处于屈服状态;不平衡荷载对转动球铰外圈高程差影响显著,当转体结构达到四倍基准不平衡荷载时,球铰外圈高程差不满足规定要求;不平衡荷载对转动球铰应力影响显著,当转体结构达到五倍基准不平衡荷载时,球铰处于屈服状态。故转体结构的容许不平衡荷载为四倍基准不平衡荷载(纵向39790.0kN·m,横向11385.4kN·m)。
[硕士论文] 周航宇
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:中国于1988年建成首条高速公路并通车,2017年末中国已有13.6万公里的总里程,中国社会经济飞速发展将持续加大公路建设和改扩建注资,中国的高速公路总里程计划于2020年到达20万公里。近二十年来高速公路的成长与建设,高速公路逐渐连线形成7918网,范围广、效率快、成果突出、舒适可见。
  随着中国近远期的计划,必将着重建设发展高速公路,而紧接着碰到的种种病害愈来愈突显,例如彼此干扰的改扩建作业与通车、较低的行车安全、大量的管理养护工作量等问题。可见,高速公路的病害养护工作愈来愈突显重要。增加高速公路管养单位的管养能力和决策能力,最大限度的开发道路的经济社会效益,在高速公路修建及营业期,已经成为是公路修建和养护工作的当务之急。
  本论文在路基边坡工程养护现状和面临的问题和挑战分析的基础上,开展了针对路基边坡典型病害的预防性养护方法研究。通过主要分析典型路基边坡病害的类型、原因以及养护方法可行性,确定了本次研究对象为路基边坡病害中的滑坡病害。
  通过研究路基边坡的病害预测、典型病害中的滑坡病害的预防性养护方法、实施养护的最佳时机三方面的研究,初步建立了路基边坡典型病害的预防性养护体系。本论文主要内容为以下几部分:
  (1)经过长时间的资料收集、阅读与整理,最终归纳总结出6种典型的路基边坡坡体结构,即似眼球状坡体结构、块状坡体结构、基座式坡体结构、层状坡体结构、类均质体坡体结构及松散破碎体坡体结构。
  (2)查阅国内外相关研究成果,在没有统一标准的情况下,总结出5类典型的边坡病害:落石、崩塌、错落、滑坡和倾倒。又根据病害产生并发展的时间长短分为新边坡病害与边坡老病害复苏,又按边坡病害产生的范围分成山体病害、坡体病害、边坡病害和坡面病害四类。
  (3)着重研究讨论了几个重要内在及外在因素对边坡的影响,包括坡体结构属于内在因素并起控制作用,外在需要考虑工程开挖和水的重要影响,阐述了边坡病害的影响因素。
  (4)在前人研究的成果上,通过极限平衡法中的滑面确定方法和数值计算中的安全系数的定义方法,能够预测得到边坡潜在的可能产生病害位置以及作为量化依据的安全系数,通过分析边坡在损伤演化过程中受到的应力场,还可以判断滑面点安全系数的衰减过程,从而为预防性养护提供依据。
  (5)通过对前文结论的分析与比对,选取典型路基病害中的滑坡病害为研究对象,利用ABAQUS有限元分析软件,以工程实例为背景,对抗滑桩进行受力变形的数值模拟,提出4种滑坡的预防性养护方法。
  (6)结合经济分析原则和病害预测得出的病害发展过程,在病害不会进一步加剧的前提下,选取适宜的费用类型,给出了相应的费用计算模型,得出了具有实用价值的预防性养护费用计算框架,最终结合滑面点安全度的变化得出最佳的养护时机。
[硕士论文] 郑玮
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着道路交通不断发展,中国的水泥路面里程增长迅速,早期修建的水泥路面受到交通量的增长以及环境因素的影响,已经出现了不同程度的破损病害。使用传统的修补材料进行修补作业,不仅耗费大量的人力物力而且因强度形成较慢,极大地影响了车辆正常通行。因此研发一种新型快速修补水泥混凝土路面的材料,是亟待解决的问题。
  本文以粉煤灰、高炉矿渣、砂石为主要材料,通过混合碱溶液进行激发,制各出地聚合物混凝土,并通过正交试验研究矿渣与粉煤灰的质量比、碱溶液浓度、水玻璃模数以及水胶比等因素对地聚合物混凝土的凝结时间、和易性、力学强度和耐久性能的影响;在此基础上,对地聚合物混凝土的修补工艺进行探讨。
  通过进行正交设计试验,研究结果发现:
  1、制备出快凝早强的地聚合物混凝土,20℃下初凝时间为48min,终凝时间为73min,同时1d抗压强度达到29.1MPa,抗折强度达到3.24MPa,28d粘结抗折强度达到3.10MPa,满足路面修补的强度要求。
  2、地聚合物混凝土凝结时间影响因素主次顺序为:碱溶液浓度>矿灰比>水胶比>水玻璃模数,较优配合比组合:矿灰比0.67、碱溶液浓度45%、水玻璃模数1.6以及水胶比0.3;坍落度影响因素主次顺序为:水胶比>矿灰比>碱溶液浓度>水玻璃模数,较优配合比组合:矿灰比0.25、碱溶液浓度50%、水玻璃模数1.6以及水胶比0.36。
  3、地聚合物混凝土力学强度影响因素主次顺序为:矿灰比>碱溶液浓度>水胶比>水玻璃模数,较优配合比组合:矿灰比0.67、碱溶液浓度55%、水玻璃模数1.4、水胶比0.33。
  4、地聚合物混凝土具有较好的耐久性能,28d干缩率为0.0171%,抗水渗透强度大于S10,优于同目标强度水泥混凝土。
  5、进行路面修补之前,应根据病害制定修补方案,地聚合物混凝土价格低廉,综合单价约950元/m3,具有良好的经济适用性,值得应用推广。
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