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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] 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] 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] 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] 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] 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] 杨容
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:为了满足日益增长的交通需求,在现有高等级公路的基础上,进行加宽改建是一种经济合理的方案。在公路加宽工程中,因老路基与新路基之间沉降的差异,使新老路基产生不均匀沉降,进而反映到上层结构,使路面产生病害,影响公路的正常使用。目前针对新老路基不均匀沉降特性的研究不少,但是针对不均匀沉降对路面结构影响的研究不多。
  单侧加宽是一种重要的加宽方式,具有充分利用地形、拆迁少以及施工对交通干扰少等特点,新老路基的沉降特性与双侧加宽有所区别。本文通过有限元计算分析表明:不同高度路堤单侧加宽的不均匀沉降形态基本相同,较高路堤的不均匀沉降更大;相比双侧加宽,单侧加宽新老路基表面的不均匀沉降更明显。
  经基于新老路基表面不均匀沉降的路面结构应力分析,通过在不同加宽方式、不同高度路堤和不同新路基填料模量下路面结构应力的比较,以及与简化沉降形态进行对比,其结果显示:实际沉降形态下,在新老路基表面拼接处的路面结构面层表面应力最大,对应的路拱横坡度增大值最大,容易产生受拉破坏。在局部路拱横坡度增大值为0.75%左右时,面层先受拉破坏。
  行车荷载作用下,新路基沉降量、最大路拱横坡增大值、路面结构最大应力值和路表弯沉随新路基模量的增加而减小。
  碎石土是一种具有优良力学性质的填筑材料,可以在路基填筑中广泛运用。本文通过采用等量替代法来进行击实试验和压缩试验,得出在最佳含水率条件下经过压实,碎石土具有沉降量小,压缩模量大的特点,压缩试验中,60%碎石掺量碎石土的单位沉降值为38.1mm/m,为黏土的单位沉降值103.6mm/m的1/3,压缩模量为33MPa是黏土9.77MPa的3倍。通过有限元计算得出,采用碎石土填筑新路基,单侧加宽最大沉降值从11.43cm降低至8.7cm,减小了新路基的沉降。
  新老路基之间的衔接非常重要。有限元计算结果表示,通过对老路堤边坡开挖台阶和铺设土工格栅的措施,能减小新路基的不均匀沉降,减小了新老路基表面的最大路拱横坡度增大值,进而减小对路面的不利影响。但是台阶开挖过程中,台阶局部土体可能会存在因碾压不到位而出现压实度不足的现象,进而削弱台阶开挖和土工格栅加筋的效果,不利于新老路基的衔接。采用碎石土换填局部压实度不足的土体,可在一定程度上缓解这个问题。
  同时采用碎石土填筑新路基、老路堤边坡开挖台阶和土工格栅加筋的措施,,将沉降值从11.43cm降低至7.01cm,最大路拱横坡度增大值从1.03%降低至0.41%,对应的路面结构面层表面最大应力值为0.32MPa,基层表面最大应力值为0.12MPa,均小于对应容许拉应力,达到了控制新老路基不均匀沉降的目的。
[硕士论文] 肖劲松
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:本文研究的聚合物改性抗滑薄层(Anti-skidding Thin Surface by Polymer Modified,简称ASPM-Ⅲ),是基于微表处技术,设计研发一种实用型多功能型抗滑薄层结构,能够全面、快速地恢复路面表面功能的同时,保证路面的抗滑性和耐久性,为道路安全提供技术支持。
  在第二章中阐述了路面表层特性分类,对路面摩擦力构成机理进行了研究,并对轮胎与路面界面的三种接触模式,即边界层润滑型摩擦接触、弹性水动力润滑型摩擦接触和挤压膜润滑接触进行了详细分析。此外,从汽车动力学原理出发,阐释了横向力系数对抗滑的重要性,并详细论述了微观构造和宏观构造作为影响路面滑溜的主要因素对路面的作用。本文采用级配类型(级配1、2、3)、乳液掺量水平(5%、10%、15%)、无机结合料掺量水平(25%、30%、35%)三因素三水平的正交试验方法对抗滑薄层混合料进行配合比设计。基于微表处技术理念,对9组不同配合比的聚合物改性抗滑薄层(ASPM-Ⅲ)进行了路用性能评价和抗滑性能衰减规律研究,分析级配类型、乳液掺量水平、无机结合料掺量水平对ASPM-Ⅲ各项路用性能及长期抗滑性能的影响。最后,综合对比分析得出ASPM-Ⅲ的推荐配方。
  研究表明:ASPM-Ⅲ的耐磨耗性能主要受到无机结合料掺量的影响,其次是级配,受乳液掺量水平的影响不太明显;采用级配3设计的磨耗值最小,即所具备的耐磨耗性能最佳;ASPM-Ⅲ的耐磨耗性能随无机结合料掺量的增加而增强。另外,采用级配3的ASPM-Ⅲ具有很好的水稳定性能,级配1次之,级配2最差;乳液的掺量水平对ASPM-Ⅲ水稳定性能的优劣排序为:10%最佳、15%次之,5%最差;无机结合料的掺量水平为35%时水稳定性能最好。ASPM-Ⅲ的抗滑性能主要受到无机结合料掺量水平和级配的影响,乳液对其影响不明显。采用级配2成型的ASPM-Ⅲ获得最大的摆值和构造深度。另外,ASPM-Ⅲ的抗滑性能随无机结合料掺量水平的增加而降低。
  通过渗水试验发现9组不同配合比的ASPM-Ⅲ混合料均不渗水,表明聚合物改性抗滑薄层具有良好的防水性能。由轮辙变形试验结果分析得出,级配类型、乳液掺量及无机结合料掺量三种因素均能显著影响ASPM-Ⅲ的抗车辙性能,乳液掺量水平变化的作用最突出。采用级配1的混合料抗车辙性能最好,级配2次之,级配3最差。ASPM-Ⅲ混合料的轮迹宽度变形率随乳液掺量水平的增加而增大,即抗车辙性能减弱。ASPM-Ⅲ混合料的轮迹宽度变形率随无机结合料掺量水平也是增加而增大。
  最后通过加速加载磨光试验模拟行车荷载作用研究了ASPM-Ⅲ的长期抗滑性能,并利用Asymptotic模型拟合,研究抗滑性能衰减规律。发现抗滑性能早期下降幅度大,而后趋于平缓。采用Asymptotic模型对摆值和构造深度变化规律进行了拟合,拟合相关系数非常高。
[硕士论文] 谢赞文
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:利用预应力碳纤维板加固等截面桥梁的技术已得到较多的运用,而在变截面梁桥加固运用上则比较少见。针对变截面桥梁加固,本文以曲线张拉的预应力碳纤维板为研究对象,尝试探究预应力碳纤维板在变截面桥梁加固中的预应力损失及张拉工艺。通过本文的研究,得到如下主要结论:
  1、首先通过实验探究曲线张拉状态下预应力碳纤维板和转向块之间接触产生的摩擦损失,利用波形锚具张拉系统控制碳纤维板张拉角度的情况下,通过改变不同的摩擦介质和不同的转向块个数,探究预应力碳纤维板与转向块之间不同摩擦介质间接触所产生的预应力损失,以此开展曲线碳纤维板张拉试验研究。在实验中,分析比较各种介质材料的物理性质,进行四组不同摩擦介质的对比试验并对其进行相关计算。
  2、在转向块位置,由于在碳纤维板与接触面的曲率变化引起碳纤维板与转向块接触间的法向正压力分布在实际上是不均匀的,因此笔者在弹性接触分析的基础上提出三种简化的分布假设,推导出在弯曲状态下碳纤维板与转向块接触之间的接触压力表达式和预应力摩阻损失公式,比较分析得出均匀分布所计算的摩擦损失较大,当张拉力值较小时,按均匀分布计算摩擦损失偏安全,因此均匀分布所计算的摩擦公式可以将其应用到实际工程中。
  3、以南京三汊河大桥变截面连续梁桥加固为例,详细介绍了曲线张拉施工工艺,并对实际工程施工中碳纤维板曲线张拉时的预应力损失进行了试验,并利用本文的研究成果进行对比分析,进一步验证了预应力摩阻公式的准确性。南京三汊河大桥加固的顺利实施,验证了预应力碳纤维板加固技术在变截面梁桥也是比较适用的且有效的加固方法。
[硕士论文] 魏延建
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,国内外地震频繁发生,对桥梁抗震性能进行深入研究就显得尤为重要。处于恶劣环境下的桥梁,其氯离子浓度较高,往往会发生钢筋锈蚀,钢筋锈蚀会导致钢筋截面面积的减小,承载力的降低;所以,钢筋锈蚀会严重影响桥梁耐久性,极大降低桥梁的抗震性能。FRP作为质量轻、强度高的纤维复合材料,经常用以老旧桥梁加固以及维修,取得了较为理想的效果。本文以现浇桥墩和预制拼装桥墩为研究对象,采用实验室通电加速锈蚀的方法获得锈蚀桥墩,并对部分桥墩采用FRP布进行加固,通过拟静力试验,研究锈蚀钢筋混凝土桥墩的抗震性能随着锈蚀量的变化规律,主要包括以下内容:
  (1)通过拟静力试验,研究了锈蚀现浇钢筋混凝土桥墩抗震性能的变化规律。设计了三个试件,一个未锈蚀桥墩和两个锈蚀量为10%的桥墩,并对其中一个锈蚀量10%的桥墩采用FRP进行加固。对三个试件进行拟静力试验,研究试件的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、残余位移等随着锈蚀量的变化规律,并对其中部分性能参数提出了相应的退化公式。
  (2)进行了锈蚀预制拼装桥墩的低周反复荷载试验,设计了五个预制拼装桥墩,钢筋锈蚀量分别为0%、5%、10%、15%和20%,对其中锈蚀量为15%和20%的试件采用FRP加固,最后进行拟静力试验,并对试验过程进行了详细描述。研究锈蚀预制拼装桥墩的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、残余位移、刚度等随着钢筋锈蚀量的变化规律。
  (3)对比了锈蚀现浇桥墩和预制拼装桥墩的差异性。包括锈蚀区段混凝土表面的裂缝以及钢筋锈蚀的均匀程度,尤其是预制拼装桥墩墩底接缝处,此处接缝的存在导致了锈蚀预制拼装桥墩和现浇桥墩中钢筋锈蚀明显不同,在预制拼装桥墩中,桥墩与承台的接缝处钢筋锈蚀严重,此处钢筋的横截面面积明显减小,严重影响桥墩的整体抗震性能。
  (4)研究了采用FRP布加固后锈蚀桥墩的抗震性能,并与未加固的锈蚀桥墩进行对比,比较了它们在试验过程中的差异性,综合分析采用FRP布加固对锈蚀钢筋混凝土桥墩抗震性能的提升。结果表明:当钢筋锈蚀量不大时,采用FRP加固可以显著提高锈蚀钢筋混凝土桥墩的抗震性能;当钢筋的锈蚀量较大时,尤其是纵筋锈断的情况下,采用FRP布对锈蚀钢筋混凝土桥墩进行加固,其抗震性能增加有限。
[硕士论文] 田裕民
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:自改革开放后中国开始修建连续刚构桥以来,短短30多年中国的连续刚构桥建设取得了长足的进步与发展。对预应力混凝土连续刚构桥进行施工控制,是确保工程质量和安全的重要环节,也是确保成桥线形和应力状态尽量贴近设计的主要措施。但是在实际的施工过程中,有时会由于各种原因导致连续刚构桥的施工没有按照设计的多T构同步平行施工进行,而是多个T构之间的施工进度错位了若干个悬浇节段,这样的施工变化势必会导致施工控制做出一定的变化或者采取弥补措施来减小这种影响。
  论文结合算例中排大桥,对其发生的非同步平行施工及相应的施工控制进行研究,主要目的在于发现非同步平行施工对连续刚构桥施工控制的影响及其解决办法,为今后的相似工程提供借鉴。
  论文利用Midas/Civil有限元软件,建立了标准同步平行施工模型、小错位非同步平行施工模型和大错位非同步平行施工模型以及它们修改了混凝土强度或弹性模量的模型进行施工阶段模拟分析,通过6个模型的分析对比得出非同步平行施工下施工阶段各悬浇节段的挠度和应力变化情况以及混凝土弹性模量和强度对徐变挠度的影响。结果表明:预应力混凝土连续刚构桥非同步平行施工会因为时效而增大先行浇筑悬臂挠度,对于成桥后的内力有一定影响,然而对于主梁各截面应力几乎没有影响;徐变在相同时效下随弹性模量减小而增大、随强度增大而减小。
  论文对多跨连续刚构桥的非同步平行施工进行了探索,总结预应力混凝土连续刚构桥主梁相差不同节段数时于中跨合龙相对高差的变化规律,提出“反向错位”法对预应力混凝土连续刚构桥非同步平行施工进行修正,并且运用“反向错位”法探索了多种工况下缩小非同步平行施工产生的中跨合龙高差的方法。探索结果表明:“反向错位”法可以有效降低与算例设计相似的连续刚构桥非同步平行施工引起的中跨合龙高差,在合适的工况下,可以降低到1mm以内;同时还能降低非同步平行施工引起的中跨合龙两端内力差值。
  论文建立了中排大桥非同步施工监控系统,同时利用不断跟进的中排大桥Midas/Civil非同步施工模型对施工控制进行指导,对中排大桥施工应用“反向错位”并进行实时监控,确保非同步施工下大桥的线形和应力满足要求。监控结果表明:中排大桥线形和应力在施工过程中均满足要求,本次施工控制是成功的。
[硕士论文] 刘秘强
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,我国很多高速公路沥青路面将面临大面积的维修和改扩建,这必将会产生大量废旧沥青混合料(RAP)的堆积,造成土地占用和环境污染的问题。随着沥青路面再生技术的发展,使得更多RAP被再生利用,既可以使有限资源得到循环利用,又可以减少环境的污染。厂拌冷再生技术在常温下拌和、摊铺与碾压,这将防止RAP被“二次”加热老化,且RAP重复利用率可以达到100%,具有良好的社会效益和经济效益。与热拌再生沥青混合料相比,冷再生混合料需要较长养生时间来形成早期强度,若冷再生混合料养生效果不佳,将严重影响冷再生层整体稳定性能和力学性能,削弱冷再生技术在实体工程推广应用。
  鉴于此,本文将养生条件对乳化沥青厂拌冷再生混合料性能的影响展开研究,旨在研究不同自然条件下对冷再生混合料早期强度的影响,以更好的指导沥青路面冷再生的施工和养生。首先,分析了RAP性能指标和乳化沥青再生机理,重点分析了冷再生混合料最佳流体含量、最佳乳化沥青用量和最佳水泥用量;其次,通过马歇尔试验、劈裂试验、冻融劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验,来研究养生时间对冷再生混合料性能的影响,通过马歇尔试验和劈裂试验,来研究不同养生温度和水对冷再生混合料性能的影响;再次,通过成都双龙路冷再生试验路现场钻芯试验,来研究不同养生温度对冷再生混合料性能的影响,并对比相同养生条件下室内外冷再生混合料路用性能;最终,综合分析了冷再生技术在当今高速公路维修和扩建的重要性,并分析其社会效益和经济效益。
  试验研究表明:乳化沥青厂拌冷再生混合料早期强度受多种因素的影响,如养生时间、温度、水、乳化沥青等因素。在不同养生时间和不同养生温度下,冷再生混合料力学性能和稳定性能均有显著的差异性,随着养生时间的增加和养生温度的升高,冷再生混合料路用性能有综合改善,在常温下养生7d时或养生温度为40℃时,冷再生混合料综合路用性能最佳;在不同洒水或泡水养生下,水对冷再生混合料影响显著,严重削弱了其力学性能和稳定性能。试验路在不同养生温度下(10℃和25℃),取出完整芯样时间不同,在相同养生时间和养生温度下,室外冷再生混合料路用性能指标优于室内混合料。采用劈裂强度比来控制冷再生实体工程养生时间,当冷再生混合料劈裂强度比大于等于63%时,冷再生层可以铺筑上层热料。
[硕士论文] 杨林
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:由于沥青路面有较好的力学性能、行车舒适、便于施工养护等优点,因此在我国高速公路中占有很大的比例。但随着交通量的日益增加、车载轴重的不断加重,并且沥青路面结构设计和施工本身也具有一些局限和不足。这些因素导致部分沥青路面出现开裂、推移、泛油、剥落、车辙等早期病害和耐久性不足等现象,严重影响车辆行驶的安全性和舒适性,因此,如何有效的提高沥青路面质量,最大限度的延长其使用寿命并减小维修费用,是当前沥青路面工程需要解决的主要问题。
  有关研究表明,原材料及沥青混合料性状变异,施工过程中质量控制参数的剧烈波动,会严重影响沥青路面的工程质量,是造成沥青路面出现早期病害的主要因素。因此,控制影响沥青路面工程质量各影响因素的变异,是当前沥青路面施工质量控制的主要内容。
  本文以贵州高速公路大量路况调查、试验及检测数据为基础,对影响沥青路面施工质量且具有变异性的主要技术参数(如沥青的针入度、软化点、延度,沥青混合料的级配、沥青用量、施工温度以及压实度、平整度及厚度)进行了研究,分析其变异性水平、分布规律及其对路面性能的影响,提出了减小施工变异性的措施。论文主要包括以下四个方面内容:
  (1)贵州省既有高速公路沥青路面路况调查及破损原因分析;调查结果显示,贵州高速公路路面主要病害为:纵横向裂缝、坑槽、沉陷等,这些病害与贵州地区雨水多,道路长陡坡路段多,重型车辆超载严重等原因有关;
  (2)沥青结合料质量指标变异对沥青混合料路用性能的影响及控制变异措施;沥青的质量对混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性都有影响;
  (3)级配、沥青用量及温度对沥青混合料质量的影响及控制变异措施;
  (4)对沥青路面的压实度、平整度和厚度的变异性水平及影响因素进行了分析,并提出了压实度、平整度和厚度的改善措施。
  通过研究发现,贵州高速公路沥青路面出现早期病害主要与对影响施工质量的变异性因素控制不严有关,沥青性能的变异会影响到沥青混合料的性能,而沥青混合料的性能直接关系到沥青路面的路用性能。沥青路面压实度、平整度及厚度作为施工中的重要控制指标,控制好其变异性有利于提高沥青路面质量。
[硕士论文] 张科
土木工程;桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:火灾高温荷载作用下,混凝土梁结构内部将产生不均匀的温度场及热蒸汽,以此形成较大的温度应力和蒸汽压力,进而导致裂缝出现,对桥梁造成的损伤不可轻视。关于高温下混凝土的爆裂、剥落,迄今尚未达成公认的研究理论,原因在于影响高温下混凝土爆裂的因素十分复杂,其中涉及到多个物理场之间的耦合、材料高温下的化学热分解、水分运输、蒸汽压力及混凝土高温损伤本构等诸多因素;关于桥梁承载能力的评定方法,国内应用较为广泛的是基于《公路桥梁承载能力检测评定规程》的检算方法,由于其评定快捷、精度适中、费用低等优点,故在国内有良好的应用前景。本文主要研究内容如下:
  1、查阅相关资料文献,通过对比分析,确定出适用于本文火灾结构场、温度场分析的材料热力学性能参数数值;针对爆裂剥落复杂的数学模型和影响因素,对此进行合理范围内的简化处理。
  2、运用AUTOCAD-VBA二次开发功能建立几何模型,采用ADINA建立有限元模型,以ISO-834国际标准升温曲线为火灾模式,对混凝土结构高温下的温度、应力、应变、裂缝等关键性物理指标进行热力耦合分析。
  3、再次运用ADINA进行高温爆裂剥落热力耦合的时程分析,得出不同时刻下对应不同火荷载的温度、应力、应变、裂缝等情况;研究了高温爆裂剥落的影响因素,主要包括受火边界数量、火灾升温模式、孔隙水等效热膨胀系数(孔隙水压力)、混凝土强度等级、结构场外力荷载、骨料热膨胀系数。
  4、在《规程》检算法的基础上,考虑火灾影响因素,针对规程承载能力评定公式的不足作出相应的修正,即通过引入火烧损伤系数K1分别对两种不同极限状态评定公式进行修正,并以混凝土碳化、混凝土剥落损伤、钢筋强度作为其检测指标,根据相应的技术规范及分析方法确定火烧损伤系数的取值。
  5、以某火灾混凝土箱梁桥为工程背景,根据桥梁灾后缺损状况、材质状况、外观状况等检测结果,运用Midas Civil建立受火桥跨的有限元梁格模型并进行RC设计验算,然后针对两种不同的极限状态,分别采用本文修正后及规程现行的评定公式进行灾后箱梁桥的承载能力评定,并对两种评定结果进行对比分析。
[硕士论文] 郑永
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随机分散的短切柔性纤维对混凝土具有阻裂作用,可以改善其力学性能与破坏特征。关于柔性纤维对混凝土各项力学性能的影响已有许多研究,并取得重要成果[1-4]。但目前柔性纤维在铁路混凝土箱梁桥上的应用研究尚少见。因此,有必要研究掺加柔性纤维的混凝土箱梁力学性能与破坏特征。
  本文研究目的是:掌握柔性纤维混凝土的力学性能;通过高速摄像观测试验,阐明纤维混凝土的破坏特征;开展缩尺箱梁模型试验,揭示柔性纤维混凝土箱梁力学性能,量化纤维对混凝土箱梁的增强效果。
  本文以典型铁路简支箱梁为原型开展研究,主要研究内容及成果分别为:
  (1)分析了经典纤维混凝土增强理论,并用ABAQUS模拟一个400mm×200mm×1mm的有限宽板Ⅰ型裂纹有限元模型,在相同受力情况下分析其在有纤维和无纤维时的应力强度因子和应变能释放率,验证其与理论值是否吻合。主要结论:裂纹在穿过柔性纤维时,柔性纤维能有效减小裂纹前端总应力强度因子,从而抑制裂纹继续扩展;数值结果表明有纤维时的应变能释放率仅为无纤维时的79%,说明纤维可以有效减小用于产生新裂纹面增量的能量,从而有效提高混凝土抗拉强度等力学性能。
  (2)研究C55混凝土在按同一掺量掺入不同种类柔性纤维、以及按同一纤维的不同掺量掺入时的力学性能改变情况,并用高速摄像机记录其破坏过程。主要结论:柔性纤维对混凝土抗压强度提高虽有限,但使混凝土受压破坏时基本保持原形状而非完全碎裂散开;柔性纤维可有效提高混凝土的抗折、轴心抗拉和抗劈裂抗拉强度,其中聚丙烯纤维较聚乙烯醇和玄武岩纤维更有利于混凝土抗折强度的提高。
  (3)基于相似原理,制作4片C55聚丙烯纤维钢筋混凝土箱梁缩尺模型,其中一片箱梁为对比用的素混凝土,另外三片箱梁分别按其所占混凝土体积的0.1%、0.2%、0.3%掺入聚丙烯纤维,养护一个月后对箱梁进行力加载,采集箱梁跨中应变、挠度等数据。主要结论:掺入聚丙烯纤维可以提高钢筋混凝土箱梁的整体刚度,特别是在较高的荷载状态下,可以大幅提高箱梁抵抗挠度的能力;在相同受荷下,跨中底板的横向应变值随着纤维掺量增加而增大,且在弹塑性阶段特别是接近破坏时表现尤为明显,说明柔性纤维能有效提高混凝土箱梁的塑性变形能力。
  (4)基于缩尺模型箱梁试验,利用Midas/FEA建立钢筋混凝土缩尺箱梁有限元模型,按总应变原理进行非线性分析。主要结论:①相同加荷条件下,掺入柔性纤维后跨中挠度变小;②掺入柔性纤维能有效提高钢筋混凝土箱梁的承载能力;③纤维的掺入可增加箱梁的纵向刚度和横向刚度;④掺入纤维,可以减少钢筋混凝土箱梁的挠度变形。
  本文研究成果对于开展高性能材料提高混凝土桥梁耐久性机理研究具有理论意义;有利于将柔性纤维科学的应用于混凝土箱梁,具有应用价值。
[硕士论文] 王长江
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:车辆要在路面平稳安全行驶,路面必须要有良好的抗滑性能,为车辆提供足够的摩擦力。良好的抗滑性能可以保障行车安全,而选择合理的路面抗滑性能指标不仅是项目管理人员的需要,也是工程项目质量自身的需要。传统的基于摩擦系数和构造深度的检测方法容易受到测试条件的影响,研究表明抗滑性能和路面三维形貌特性有着紧密联系。研究路面三维形貌特征,分析其与路面抗滑性能之间的关系,不仅为路面抗滑性能检测提供了新思路,也对日常养护和筑路材料的选择具有指导意义。
  为了客观真实地反映路面三维形貌构造特征,本文将机器视觉理论引入到路面三维形貌重构,设计并搭建了基于双目立体视觉的实验平台,建立了基于双目立体视觉的沥青路面三维重构系统;用初始视差的峰值比计算每个像素点视差的可信度,并对归一化互相关算法得到的初始视差进行优化,最后利用三角测量原理对路面进行三维形貌恢复,并利用Croma8106型三维坐标仪对重建结果进行验证;针对路面三维形貌与抗滑性能的关系,本文将分形理论引入,分形几何学是描述复杂无规律的自然景物最有效的一种分析方法,本文对成型的4种不同级配的SMA车辙板试件进行三维形貌重构,利用“地毯覆盖法”提取路面三维模型的分形维数,用以描述其构造特性,将铺沙法测得的平均构造深度MTD和摆式仪测得的摆值BPN分别与路面三维分形维数进行回归分析,得到经验公式,最后进行了验证实验。
  研究结果表明,本文搭建的路面三维重构系统和使用的立体匹配算法能以较高精度对路面进行三维形貌恢复,重构的三维纹理模型能形象准确地反映沥青路面的形貌纹理构造特征,计算得到的三维分形维与实测的摆值、构造深度具有良好的相关性,可以较好地表征沥青路面的抗滑性能;结合现行规范给出了满足抗滑性能要求的SMA路面三维分形维数推荐值2.088<FD<2.813。
[硕士论文] 李炳鑫
土木工程;结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:桥梁在长期使用过程中不可避免的会产生损伤,用最合适有效的方法及时的诊断出桥梁的损伤并找出损伤发生的位置具有重要的意义。探索简便有效适用性强的桥梁诊断方法及方案,对桥梁损伤诊断技术的发展有着积极的作用。
  分形理论作为近年来发展起来的新兴学科,可以通过独特的分形维数来对于自然界中规则或不规则的各种事物进行描述,通过数字的方式告诉我们看到的各种事物间的维数区别,有极大的发展前景。本文通过将分形理论和桥梁的损伤诊断结合起来,从最常用梁的振型和加速度两方面入手,在以往分形理论对桥梁诊断方法的基础上进行分析改进,并探究更加适合的诊断方法和方案。主要内容包括如下:
  ①分析了基于Katz维数损伤桥梁的模态识别方法,推出了测量的振型位移放大倍数对计算维数参数d/L的影响公式,通过图像反映了线性归一化对d/L的影响。通过有限元软件和编程软件的结合分析了损伤长度和最佳采样距离间的关系。同时将波形曲率差法应用于桥梁的模态维数当中,得出了良好的损伤诊断效果,并具有数量级小的特点,通过模拟简支梁实际测点间距远大于损伤长度的情况,得出单损伤工况下,Katz维数曲率差法更加适用的结论。而后利用了Katz维数、维数差、波形曲率差对悬臂梁模型进行了单损伤和多损伤的损伤定位,并得出了Katz维数差和波形曲率差定位效果均较优以及损伤定位难度随损伤离梁端的距离变远而变大的结论,最后提出了归一化振型差的Katz维数并对大测点距离小损伤的工况进行了损伤诊断,对比盒维数差得出了各自的优劣。
  ②引入了盒维数通过桥梁振动时的竖向加速度对简支梁进行损伤诊断,通过改变激励的位置,得出简支梁跨中作用相比其他激励位置作用效果更好,用实验验证了盒维数波形曲率差法在损伤诊断中的不足。提出了针对薄弱点寻找对损伤程度更加敏感的盒维数曲率差五测点分布方案,通过试验找到了对定义的薄弱位置敏感性较高的测点。探究了桥梁自身特性和激励时间对加速度以及位移盒维数损伤诊断指标影响,发现当外加冲击激励的频率接近结构的1阶固有频率时,对之前各节不能利用盒维数曲率差诊断的损伤均可以进行损伤诊断,加上之前激励于跨中的效果更好,因此推出施加外加激励的位置与频率是得到的时间序列盒维数曲率差诊断损伤的关键。最后基于时间序列信号的频谱图提出关于频率位移和频率加速度信号的盒维数损伤诊断方法,并对有限元模型损伤工况进行了诊断。
[硕士论文] 邓四强
土木工程;桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:由于人行悬索桥结构的优越性,使其在自然风景区内修建人行悬索桥的需求越来越大,跨径也在向特大跨径方向发展,大跨径人行悬索桥的结构振动直接影响着人行舒适度,这制约着大跨径人行悬索桥发展。一般而言由行人荷载产生的振动并不会诱发人行悬索桥的整体破坏,但是如果桥梁振动过大且控制不到位的话,特别是大跨径人行悬索桥其过大振动响应会对行人的生理及心理上产生不舒适感甚至是恐慌,那么应该如何评价并控制大跨径人行悬索桥的振动舒适度,目前国内还没有统一的规范,故本文以青山湖人行悬索为实例研究了人行悬索桥的舒适度评价方法,并以此为基础探讨了800m特大跨径人行悬索桥的舒适度问题及控制方法,具体有以下几个方面的研究工作:
  1、本文分析了人行荷载的特性,建立了人行荷载周期性模型;总结了关于人行舒适度评价的方法,就其实用性、合理性做了比较,为国内建立人行舒适度规范提供参考。
  2、以青山湖人行悬索桥为工程背景建立了有限元分析模型,首先对其成桥初始平衡状态进行受力分析,得到各构件的受力状态;然后分析该桥梁在两种不同荷载工况下主梁的变形情况,最后对桥梁进行了动力分析,得到全桥结构的动力性能,将以上分析结果与实测数据进行对比分析,以此验证模型的正确性,同时为人行舒适度评价分析做准备。
  3、根据以上分析的相关结果,选取相关人行舒适度评价规范对青山湖人行悬索桥的竖向和横向两个方向上的舒适度进行评价。
  4、以青山湖人行悬索桥为基础,探讨了800m特大跨径人行悬索桥的人行舒适度问题。
  5、通过改变特大跨径人行悬索桥吊索的结构形式(如长度、倾斜角度、间距)分析对结构舒适度的影响,同时分析了贯通式抗风缆对提高特大跨径人行悬索桥人行舒适度的有效性。
  本文的目的即是希望通过以上的研究来为我国制定人行悬索桥舒适度评价规范提供一些帮助,并验证了贯通式抗风缆对于提高特大跨径人行悬索桥舒适度的有效性。
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