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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] 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] 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] 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] 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] 陈增稳
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着土木工程技术的发展,在解决了展线、消防等技术难题后,双层隧道因为调和了城市交通量急剧增大而建设空间却愈加有限的矛盾而成为较好的隧道建设形式。然而,对于双层隧道的设计施工,既缺乏相应的规范文献作参考,又缺少相关的工程经验和理论研究作支撑。
  本文通过有限元模拟、理论分析的研究方法,系统研究了单洞双层城市道路隧道的断面、衬砌参数和衬砌中隔板的受力特性,以上研究结论基于现行标准、规范,方案可行,参数可靠,可为论证城市双层道路隧道及类似地下工程的建设提供一定的根据及参考。
  本文研究得到以下几个方面的成果:
  1、在考虑相同初期支护的情况下,通过对比圆形、矩形、马蹄形双层隧道开挖断面,发现两车道跨度下,马蹄形为最优断面;三车道跨度下,马蹄形为最优断面;四车道跨度下,马蹄形与圆形优劣难分。随着跨度增加,马蹄形断面相比于圆形断面的优势逐渐减小,四车道时两者各有优势。可以推断的是,随着跨度的继续增加,圆形断面将比马蹄形更有优势,成为最优断面。
  2、通过具体工况下衬砌结构的受力情况研究双层隧道喷射混凝土与二次衬砌的力学特性,发现马蹄形断面仰拱两侧是结构危险部位,衬砌轴力极值、剪力极值、弯矩极值、主应力极值与塑性破坏均出现在该处;初期支护是衬砌结构承载外荷载的主体,二次衬砌在承受少量外荷载的同时,更多的起到安全储备的作用。
  3、通过研究不同围岩下衬砌参数的变化对衬砌力学特性的影响,通过统计整理大量数据,得到了各级围岩下衬砌位移量、轴力、剪力、弯矩、主应力与围岩塑性破坏情况随衬砌参数的变化趋势,发现增大衬砌厚度与强度均能有效改善衬砌的支护效果,但衬砌厚度的影响更为明显,并且围岩质量越差,该趋势表现的约为明显
  4、研究中隔板对隧道整体衬砌受力影响,通过中隔板是否参与受力对比,发现中隔板不但有分割空间,承载上层车道、行车荷载,更能够参与衬砌整体受力,显著遏制了衬砌两侧拱腰处位移量,并有效改善了仰拱两侧部位衬砌的应力集中现象。
  5、针对中隔板断面形状的研究,通过具有相同面积的拱形、矩形、多边形三种中隔板设计断面对比,结果显示多边形断面仰拱附近应力集中现象最为微弱,对仰拱即衬砌最危险区域的保护效果最为突出,但多边形断面中隔板本身应力分布较差,中隔板区域有一定的应力集中现象;拱形断面对中隔板本身的保护效果最为突出,其中隔板位移量也远远小于前两者,但拱形断面的仰拱区域应力集中现象最为明显;矩形断面力学性能较差。
  6、重庆市某双车道市政公路双层隧道项目的设计方案在开挖断面形式、施工工法、支护措施及参数、横隔板断面形式等方面与本文模型、结论基本一致。通过根据本项目的具体工况建立有限元计算模型,计算结果符合有关规范。既验证了本设计方案的可实施性,又验证了本文研究结论的合理性与实用性。
[硕士论文] 张锦兵
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着城镇化建设的加快,机动车保有量的增加,交通压力越来越大,尤其在老城区、商业区和物流中转区等交通拥堵问题最为突出,城市道路交通呈拥堵面积扩展、拥堵时间延长、拥堵程度加重的趋势。在城市商圈中,密集的人员流动和物流配送,造成了更为严重的交通拥堵。主要体现在商圈建筑布局过于密集、道路规划不够合理、交通设施不完善,停车占道监管不严等方面,因此对商业区交通进行改善已刻不容缓。石桥铺商圈作为重庆重要的IT数码中心,随着现代经济社会的快速发展,现有交通已经很难适应商圈的快速发展。为缓解城区交通拥堵,强化城区与各发展新区间“内畅外联、互联互通”,本文针对石桥铺进行规划以轨道交通为主、骨干路网为辅,交通配套设施健全、停车便捷、运行高效的交通蓝图,结合国内外研究现状和实践经验,采用了理论研究与实证分析相结合的方法,并通过买地考察和对车流量的监测,分析该片区交通现状、区域发展趋势和交通需求,从片区路网、公交系统、停车系统、人行系统方面提出了一系列的交通改善措施,为改变石桥铺片区交通拥堵现状,重塑交通便捷、畅通、高效形象,更好的适应“一带一路”发展战略和建设长江上游航运中心的要求。本文的主要内容与结论包括:
  (1)本文对城市商业区的基本特征进行分析,并对石桥铺片区的道路系统、公共交通系统、停车系统和人行系统的交通特性进行详细介绍与存在问题分析。
  (2)对石桥铺商圈的产业发展规划、片区空间发展战略与土地利用规划进行分析,为石桥铺片区的交通规划和开发建设提供发展思路,为片区交通基础设施建设和交通新技术应用改变不同区位交通可达性,来促进整个区域的用地结构调整与交通大发展。
  (3)对石桥铺片区过境交通流量的现状与上位规划流量调查与预测、过境型干道交通量预测、各种出行方式出行量的预测和需求叠加分配预测,为综合交通改善对策提供数据支撑,合理地进行区域交通整治。
  (4)从石桥铺片区的路网、商圈核心区路网、公共交通系统、停车系统和人行系统等方面提出改善方案,提高石桥铺片区的综合交通运行水平及安全。
[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] 张志荣
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,城市地下空间开发和利用日益成为关注的热点。我国各个城市的地质条件差异大,在盾构掘进过程中,隧道所遇到的岩土工程问题也截然不同。软土地层城市中地下工程的施工对周边既有建筑物和地下建筑物的扰动影响是制约和控制设计和施工的重要因素。在一些软土地层,盾构法施工引起周围建筑物的沉降、公共设施的破坏已经引入们的极大关注。
  本文依托厦门市本岛至翔安过海通道工程五缘湾站~会展中心站区间隧道下穿人行通道工程,综述国内外盾构隧道掘进的理论研究现状,对土压平衡盾构掘进进行了重点论述,并对土压平衡盾构下穿人行通道施工过程借助有限元软件ANSYS所建立的数值模型,研究隧道不同埋深以及所处地层变化情况下,采用先开挖左洞后开挖右洞、先开挖右洞后开挖左洞以及左右洞同时开挖的开挖方法下穿人行通道开挖时对人行通道位移及地表沉降的影响规律,得到如下研究成果:
  ①当隧道埋深大于2.6倍时,隧道下穿段未同时施工时,人行通道Y方向位移呈现出“跷跷板”效应,当隧道埋深小于2.6倍时,“跷跷板”效应消失。
  ②不管是采用先开挖左洞后开挖右洞,还是先开挖右洞后开挖左洞的方案,对人行通道X及Z方向位移影响均较小。
  ③随着隧道埋深的增加,人行通道Y方向位移均呈减小趋势,先右后左开挖方法产生的位移较大。
  ④当隧道埋深大于2.6倍时,地表沉降变化斜率为正值;当隧道埋深小于2.6倍时,地表沉降变化斜率为负值。
  ⑤当左右洞分别开挖时,引起各自上方地表沉降变化的斜率是基本一致的,即先开挖左洞时引起左洞上方地表沉降和先开挖右边时引起左洞上方地表沉降的变化速率时一样的。
  ⑥当隧道所处地层围岩级别由Ⅴ级变化到Ⅳ级时,不管是采用先开挖左洞后开挖右洞,还是先开挖右洞后开挖左洞的工序,人行通道Y方向位移均减小约25%,X、Z方向位移相差不大,地表沉降变化斜率均减小约70%。
[硕士论文] 史翼铭
土木工程;桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:论文首先收集了装配式简支T梁桥的病害现状,重点分析了腹板侧面竖向裂缝产生的原因;从荷载横向分布的角度出发,对简支T梁桥三种横向连接构造形式的刚度以及横向连接出现损伤后主梁间距对荷载横向分布的影响进行研究。进一步从横向连接不同程度损伤情况下主梁的受扭情况以及腹板的横向侧弯效应两个方面,验证了腹板受力与横向连接刚度的关系,并分析了腹板厚度、横隔板布置方式对腹板横向侧弯效应的影响。本文的主要工作为:
  1)根据装配式简支T梁桥的横向连接构造特点,通过有限元法分析了三种横向连接方式(铰接联结、半铰半刚联结、刚接联结)对荷载横向分布的影响;并结合相同算例用简化设计计算方法进行验证,对不同的简支T梁桥简化设计计算方法的适用性进行比较。
  2)根据装配式简支T梁桥实际运营中横向连接部位的病害情况,在跨径L=20m、40m与主梁间距b=180m、250m参数下,设置了多种横向连接不同损伤程度的工况,按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)对车辆荷载间距的规定,研究不同工况下荷载横向分布系数M。的变化情况。同时为了避免控制设计的主梁受力过大并兼顾在车辆荷载作用下T梁可充分发挥其优势,对主梁间距的合理取值范围进行研究。
  3)在本文所研究的桥面布置情况下,通常是由边梁跨中截面弯矩来控制设计,从不同横向连接损伤工况下的荷载横向分布系数M。变化情况可以发现:在一定的梁间距范围内,荷载横向分布系数最大值呈递减趋势,从跨中弯矩的角度考虑对结构是有利的,这明显是矛盾的。结合实际中横向连接完好的T梁桥腹板裂缝远少于出现损伤的T梁桥,由此本文认为横向连接刚度减弱会对T梁腹板的受力状况产生明显影响,加深了腹板受力与横向连接刚度之间关系的理解。并从主梁相对转角位移、腹板最大横向位移、沿腹板不同高度的应力差值三个方面进行验证。
  4)国内现役的装配式简支T梁桥存在着主梁间距过大、腹板高而薄、横向联系较弱等缺陷,在活载的作用下,不仅在腹板竖直平面内产生荷载效应,同时也会引起竖直平面外的效应——横向侧弯效应,这即是造成腹板出现竖向裂缝的原因之一。为了控制裂缝的产生,从腹板厚度以及横隔板的布置方式出发,研究其对T梁桥腹板横向侧弯效应的影响,为今后的设计提出合理的改善建议。
[硕士论文] 陈伯银
土木工程;结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:我国对桥梁结构抗震研究一直处于发展阶段,尤其是针对我国西南地区容易出现的高墩大跨桥梁的研究更少,还不足以达到实际工程的需求,造成桥梁结构抗震的困难以及经济损失。本文基于性能的抗震设计方法,对非线性静力分析方法(Pushover分析方法)的侧向荷载分布形式加以改进,结合增量动力弹塑性分析方法(IDA分析方法),对高墩大跨桥梁进行抗震性能评估,研究Pushover分析方法的改进及其在高墩大跨桥梁抗震评估中的适用性。本文完成的工作主要包括以下几点:
  (1)概括Pushover分析方法的基本原理、具体实施步骤、现有的侧向荷载分布形式,并提出考虑上部结构等效集中质量块与墩项产生相对滑移的Pushover侧向荷载分布形式(形式六);
  (2)列举了应用较为广泛的五种侧向荷载分布形式,并结合本文提出的形式六分布形式,对不同高度桥墩结构,分别进行了六种侧向荷载分布形式下的Pushover分析。通过结果比较表明,本文提出的形式六分布形式能考虑高阶振型的影响以及上部结构等效质量块的影响,是一种更为合理的侧向荷载分布形式;
  (3)考虑不同横截面形状的桥墩(沿高度桥墩横截面形状不变)在地震作用下的性能差异,运用现有的侧向荷载分布形式及本文提出的形式六分布形式对相同高度下不同横截面形状的桥墩进行Pushover分析,对比不同横截面形状的桥墩在地震作用下的性能表现,进一步验证本文提出的形式六分布形式的合理性;对沿高度桥墩横截面形状改变的桥墩,考虑其沿高度各等效层初始抗侧刚度的不同,对现有的等效基本振型分布形式进行优化,结果表明优化后的形式二分布形式下的Pushover结果的准确性大幅提高;
  (4)对本文选取的工程实例桥梁结构,运用形式六分布形式下的Pushover位移-剪力曲线,转换成能力谱曲线结合需求谱曲线求取结构性能点,进行抗震性能评估,结果表明该桥梁基本满足抗震要求。
[硕士论文] 郑胜
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着钢结构桥梁的大力发展,浇筑式沥青混凝土在钢桥面铺装工程中得到了广泛的运用。但随之而来的是因高温铺装形成的温度效应而引发的结构不平衡变形问题。本文通过实桥温度测试,依据现场实测温度和有限元分析方法,计算研究在高温沥青摊铺过程中钢箱梁的热传递过程,分析摊铺温度场,并重点分析了在沥青施工过程中连续钢箱梁的支座反力、位移变化,提出通过在一定范围增加防水层厚度、降低沥青摊铺温度的方式来达到降低高温沥青铺装施工对钢箱梁影响的目的,并且通过计算验证了此方法的可行性。
  首先,通过查阅大量文献,了解了传热学基本原理,并结合国内外温度场研究成果,明确了高温沥青铺装过程中桥梁结构的热传导机理。其次,本文选取了在高温沥青施工过程中的重庆某大桥作为实验对象,对在沥青施工过程中钢箱梁进行了长时间的温度观测。从实验结果可以看出,在高温沥青铺装后,温度在半个小时左右到达最高温度,然后逐渐下降,下降一段时间后,温度下降速率逐渐变小,这个主要是因为在施工当天,天气晴朗,太阳热辐射强度较大,在铺装温度逐渐散失的时候,又因为太阳辐射的热量补充,使得温度下降速率变得慢了下来。
  然后,在调研研究、以及实验测试的基础上,运用Abaqus有限元分析软件,进行热传递分析,通过设置热传导分析步和热传递单元,对整个高温沥青摊铺过程进行模拟,计算在摊铺过程中桥梁结构温度的上升下降过程。并且将结果和实际测试结果进行比对,对有限元分析的正确性以及热边界条件的合理性进行验证。在此基础上,对温度场计算的影响参数进行对比分析,分析了在可能的设计、施工环境下各种因素对温度场的影响。
  最后,在前述基础上,结合现有工程实际,针对连续钢箱梁,对常见的铺装设计、施工方式的全梁温度场进行计算,然后利用温度场分析数据结果对桥梁结构的力学响应进行计算。其中,根据铺装方式,分析了全幅摊铺和分幅摊铺的影响,对每种铺装方式,又分别分析了温度最不利因素组合和参数调整优化组合。得出在不同情况下桥梁结构的力学响应,主要是Von Mises应力、支座水平反力以及位移。经过计算,在最不利组合情况下,应力最高(分幅铺装施工方式)为253Mpa,支座水平反力350t,但是在影响参数调整以后,应力值、支座反力值都下降到容许值内,说明了优化调整方案的合理可取性,以期给桥梁支座设计选型、沥青摊铺设计提供参考。
[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] 徐艺嘉
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:本文围绕城市道路彩色铺装这一课题,以研发出适宜重载交通下的彩色铺装为目的,以《微表处和稀浆封层技术指南》中的相关技术指标为依据,以市场上可以买到的脱色改性乳化沥青和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为基本胶结料,进行了大量试验研究。
  以脱色改性乳化沥青为胶结料,以普通MS-3型微表处矿料为基础,并在此基础上将其0.075mm粒径以下的矿粉替换为红色颜料,替换比例为5%。以此合成级配为矿料组成,以脱色改性乳化沥青为胶结料进行配合比设计,经湿轮磨耗试验、负荷车轮粘砂试验共同确定了最佳油石比(7.2%)。经大量试验研究发现,脱色沥青彩色微表处的浸水1h的磨耗损失仅有67.2g/m2,浸水6d的磨耗损失仅有126.24g/m2;宽度变形率只有1%左右,平均构造深度为1.0mm,摆值为65BPN,都达到了规范中的技术要求。由此说明其耐磨耗性能、抗车辙变形性能、抗滑性能以及水稳定性等各项路用性能都能够满足《微表处和稀浆封层技术指南》中的相关要求,路用性能十分优良。
  以MMA为胶结料,以2mm-3mm红色陶瓷颗粒、0.15mm-0.3mm白色石英砂为矿料组成,经正交试验确定了砂胶比(石英砂与MMA的质量比),以湿轮磨耗试验与负荷车轮粘砂试验共同作用确定油石比后,经大量室内试验研究发现,其浸水1h的磨耗损失仅有67.2g/m2,浸水6d的磨耗损失仅有126.24g/m2;宽度变形率只有1%左右,平均构造深度为1.0mm,摆值均值为65BPN,说明了其耐磨耗性能、抗车辙变形性能、水稳定性以及抗滑性能均能满足《微表处和稀浆封层和技术指南》中的相关要求,完全能够满足重载交通的使用要求,路用性能良好。
  本文所研发的脱色沥青彩色微表处与MMA彩色抗滑微表处这两种彩色铺装各项路用性能良好,都能满足重载交通下的应用条件,具有很好的发展前景。
[硕士论文] 于继克
土木工程;桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:延性抗震设计方法的提出,使结构弹塑性抗震分析方法研究得到广泛关注。结构弹塑性抗震分析方法主要包括动力时程法和等效线弹性分析方法。动力时程法是一种相对精细的计算方法,但因其计算相对复杂且工作量较大,计算精度在很大程度上取决于地震波和阻尼参数的选取,同时每一次计算只能得到结构随机地震响应的一个样本,这影响了该方法的实用性。因此,长期以来,国内外研究人员对等效线弹性分析方法开展了大量研究,以期望得到更加简单和方便应用的分析方法。
  等效线弹性分析方法包括单振型反应谱法和多振型反应谱法,目前,国内外的桥梁抗震设计规范针对满足一定条件的结构相对简单和规则的桥梁,定义为规则桥梁,其动力响应主要由一阶振型控制,可以采用单振型反应谱法进行抗震分析。《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-012008)参考国外相关规范,定义了规则桥梁,并规定针对规则桥梁,可以采用单振型反应谱法进行抗震分析,对其它桥梁,则应采用非线性动力时程法进行抗震分析。在《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-012008)的修订工作中,希望拓展等效线弹性分析方法的应用范围,将多振型反应谱法拓展到非规则桥梁的抗震分析,因此需要对其适用性进行研究。
  本论文以新规范修订为契机,对规范修订中的部分内容进行了初步研究。本论文的主要研究工作如下:
  (1)对墩柱位移延性系数计算思路和计算步骤进行梳理,并结合工程实例对墩柱位移延性系数具体计算方法和注意事项进行说明,为新规范的修订以及广大工程人员提供参考。
  (2)结合工程实例,对常规桥梁等效线弹性分析方法地震位移修正系数进行初步研究。研究结果表明,对于我国的常规桥梁,绝大部分情况下,基本上都符合等位移原理,即在等效线弹性分析方法中考虑弹塑性效应的地震位移不需要修正,只有极个别情况下才需要修正,且修正量很小。
  (3)结合规范修订需求,对等效线弹性分析方法(单振型反应谱法和多振型反应谱法)的适用性进行了初步研究。研究表明,对于我国的常规桥梁,绝大部分情况下,等效线弹性分析方法是适用的;单振型反应谱法适用于规则桥梁的地震响应计算,多振型反应谱法同时适用于规则桥梁和非规则桥梁的地震响应计算。
  (4)以西南地区某连续刚构桥为例,对新规范中提出的等效线弹性计算方法具体计算步骤进行说明,并结合新规范报批稿,对该桥进行E1地震作用下的强度验算和E2地震作用下的变形验算。
[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。
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