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钢-混凝土组合箱梁弯矩-曲率恢复力模型研究

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建筑结构学报 2015年第1期36卷 78-84页

作者：周旺保蒋丽忠李书进武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

截面弯矩-曲率滞回规则是钢-混凝土组合梁最重要的力学特性之一,该滞回模型的建立为组合箱梁结构的弹塑性分析提供了可行性。利用幂函数插值方法,考虑剪力连接度对组合箱梁截面弯曲刚度的影响,提出了考虑界面滑移的钢-混凝土组合箱梁正... 详细信息

截面弯矩-曲率滞回规则是钢-混凝土组合梁最重要的力学特性之一,该滞回模型的建立为组合箱梁结构的弹塑性分析提供了可行性。利用幂函数插值方法,考虑剪力连接度对组合箱梁截面弯曲刚度的影响,提出了考虑界面滑移的钢-混凝土组合箱梁正向、负向截面弹性刚度及截面屈服弯矩计算方法,建立了组合箱梁截面弯矩-曲率三折线骨架曲线模型;在试验数据与理论分析的基础上,获得了组合箱梁正向及负向刚度退化规律表达式,并进一步提出了钢-混凝土组合箱梁截面弯矩-曲率最大点指向型滞回模型,将该模型的分析结果同试验结果进行了比较。结果表明:提出的组合箱梁截面弹性刚度、屈服弯矩、弯矩-曲率骨架曲线模型及滞回模型均与试验结果吻合良好,且模型计算方法简单明了,便于手算。

关键词：钢-混凝土组合箱梁恢复力模型剪力连结度骨架曲线弯矩-曲率关系滞回规则

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一种连续箱梁的高精度解析计算方法

中南大学学报（自然科学版） 2014年第8期45卷 2799-2804页

作者：周旺保蒋丽忠余志武中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

以能量变分原理为基础,综合考虑箱梁满足轴力自平衡的剪力滞和剪切变形等多重因素的影响,推导连续箱梁的控制微分方程及自然边界条件,获得集中荷载和均布荷载作用下的连续箱梁解析解。通过算例将本文解析计算结果与ANSYS有限元计算结果... 详细信息

以能量变分原理为基础,综合考虑箱梁满足轴力自平衡的剪力滞和剪切变形等多重因素的影响,推导连续箱梁的控制微分方程及自然边界条件,获得集中荷载和均布荷载作用下的连续箱梁解析解。通过算例将本文解析计算结果与ANSYS有限元计算结果进行比较。研究结果表明:两者计算结果吻合良好,证明本文计算方法正确,本文构造的位移函数是正确和可靠的。所得公式比以往箱形箱梁剪力滞计算理论有一定发展,由于剪力滞效应的影响,薄壁连续箱梁截面形心应力不再为0 Pa;箱梁顶板及底板的应变曲线不为直线,而是顶板中心、底板中心及悬臂板边缘滞后的曲线。

关键词：连续箱梁剪力滞效应剪切变形能量变分原理解析计算方法

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考虑大幅值输入的随机子空间识别

振动．测试与诊断 2016年第6期36卷 1091-1096页

作者：秦世强康俊涛周旺保武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070

随机子空间识别是一种可靠的时域模态参数识别算法,通常是利用结构在零初始状态作用下的动力响应来识别结构模态参数,而并没有考虑大幅值输入对识别结果的影响。针对此问题,研究了大幅值输入对随机子空间识别的影响并探讨了方法的适用... 详细信息

随机子空间识别是一种可靠的时域模态参数识别算法,通常是利用结构在零初始状态作用下的动力响应来识别结构模态参数,而并没有考虑大幅值输入对识别结果的影响。针对此问题,研究了大幅值输入对随机子空间识别的影响并探讨了方法的适用性。首先,介绍了考虑大幅值输入的随机子空间识别理论基础;然后,通过一个两自由度系统进一步考虑了不同阶次模态、模态振型的相对精度随采样数和大幅值输入的变化情况;最后,以菜园坝长桥大桥拱肋脉动试验为算例,研究了考虑大幅值输入识别方法的适用性。结果表明:考虑大幅值输入能够提高识别的模态参数精度;相比频率,模态振型精度随采样数的变化具有一定的随机性;考虑大幅值的随机子空间识别对模态试验的完备性要求较高。

关键词：桥梁工程模态参数大幅值输入随机子空间识别蒙特卡洛

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钢-混凝土组合框架地震响应有限元时程分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2014年第7期42卷 61-65页

作者：周旺保蒋丽忠李书进孔凡武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室湖北武汉430070 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

将组合梁及组合柱退化三折线最大点指向弯矩-曲率恢复力模型曲线类型划分为12类,建立弯矩-曲率恢复力模型曲线类型转化关系,并将组合梁及组合柱弯矩-曲率恢复力模型程序化.利用三段变刚度杆单元矩阵编制了组合结构弹塑性地震响应时程分... 详细信息

将组合梁及组合柱退化三折线最大点指向弯矩-曲率恢复力模型曲线类型划分为12类,建立弯矩-曲率恢复力模型曲线类型转化关系,并将组合梁及组合柱弯矩-曲率恢复力模型程序化.利用三段变刚度杆单元矩阵编制了组合结构弹塑性地震响应时程分析数值计算程序,分析程序采用了杆系模型,能更好地反映结构变形特性,便于发现结构薄弱环节.利用该数值计算程序对不同地震强度下的组合框架试件地震响应进行了计算,结果表明:采用三段变刚度杆单元矩阵和退化的三折线最大点指向恢复力滞回模型可以有效地求解组合框架地震响应,为组合框架结构弹塑性地震响应提供一种有效的分析方法.

关键词：钢-混凝土组合框架地震响应数值计算方法时程分析恢复力模型

高铁连续梁桥横向变形与轨面几何形态变化的映射关系研究

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建筑结构学报 2021年第4期42卷 215-222页

作者：蒋丽忠冯玉林周旺保聂磊鑫向平周文中南大学土木工程学院中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室

为研究高速铁路桥梁结构横向变形与轨面变形间的映射关系,在考虑高速铁路桥梁-路基-无砟轨道系统层间相互作用的基础上,基于势能驻值原理,推导出连续梁桥横向变形与轨面变形的微分方程及边界条件,提出连续梁桥横向变形与轨面变形的映射... 详细信息

为研究高速铁路桥梁结构横向变形与轨面变形间的映射关系,在考虑高速铁路桥梁-路基-无砟轨道系统层间相互作用的基础上,基于势能驻值原理,推导出连续梁桥横向变形与轨面变形的微分方程及边界条件,提出连续梁桥横向变形与轨面变形的映射解析模型。利用所提的解析方法及有限元方法分别求解连续梁桥横向变形下的钢轨变形,并研究横向变形幅值不确定性对轨面变形的影响。结果表明:两种方法求解结果吻合良好,验证了所提的解析模型的正确性;桥梁结构变形与轨面变形的映射系数随桥梁结构变形幅值的增加而非线性增大;钢轨变形具有明显的"跟随性";钢轨变形及层间扣件内力随连续梁桥变形幅值的增大而增大;列车运行速度越快,钢轨变形引起的激励频率越大。

关键词：高速铁路连续梁桥钢轨变形解析模型势能驻值原理映射关系

不同轨道板系统梁体线性变化对钢轨映射变形敏感性分析

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铁道标准设计 2022年第7期66卷 17-24页

作者：刘丽丽蒋丽忠周旺保刘祥吴凌旭张云泰中南大学土木工程学院长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室长沙410075

为研究不同轨道系统简支梁桥钢轨映射变形和扣件内力对梁体线性变化的敏感性,在考虑高速铁路桥梁-轨道系统层间相互作用机理和变形协调的基础上,分别建立CRTSⅠ型、CRTSⅡ型和CRTSⅢ型板式无砟轨道系统8跨32 m简支梁桥ANSYS有限元模型,... 详细信息

为研究不同轨道系统简支梁桥钢轨映射变形和扣件内力对梁体线性变化的敏感性,在考虑高速铁路桥梁-轨道系统层间相互作用机理和变形协调的基础上,分别建立CRTSⅠ型、CRTSⅡ型和CRTSⅢ型板式无砟轨道系统8跨32 m简支梁桥ANSYS有限元模型,研究3种简支梁桥体系中钢轨变形和扣件内力的变化规律。结果表明,在相同工况下,三者钢轨变形及扣件内力曲线几何形态大体一致;三者钢轨变形都具有良好的“跟随性”;梁体变形量越大,钢轨变形及扣件内力幅值越大。相同工况下,钢轨变形幅值及扣件内力幅值有所不同,CRTSⅡ型轨道系统中幅值最小,而在CRTSⅢ型轨道系统中最大,即CRTSⅡ型轨道系统对梁体几何线性变化最不敏感。

关键词：高速铁路桥墩沉降梁体错台钢轨映射变形敏感性分析简支梁桥

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移动荷载列作用下多层梁系统的动力响应分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第5期49卷 62-66页

作者：周旺保吴凌旭张云泰冯玉林中南大学土木工程学院湖南长沙410075 华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013

为研究多层梁系统在任意移动荷载列作用下的动力响应,基于有限傅里叶变换,提出一种求解移动荷载列作用下多层梁系统动力响应的解析计算方法.利用本研究的解析计算方法分析了梁的抗弯刚度、层间阻尼及层间刚度对一跨长32 m的梁-轨系统动... 详细信息

为研究多层梁系统在任意移动荷载列作用下的动力响应,基于有限傅里叶变换,提出一种求解移动荷载列作用下多层梁系统动力响应的解析计算方法.利用本研究的解析计算方法分析了梁的抗弯刚度、层间阻尼及层间刚度对一跨长32 m的梁-轨系统动力响应的影响,分析结果表明:改变轨道抗弯刚度、层间刚度或层间阻尼对主梁跨中动力响应的影响可以忽略;随着轨道抗弯刚度、层间刚度或层间阻尼的增大,轨道的跨中动力响应都缓慢减小;随着主梁抗弯刚度的增大,轨道及主梁的跨中动力响应均显著减小.

关键词：多层梁系统移动荷载列抗弯刚度层间刚度层间阻尼动力响应

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钢-混凝土组合箱梁剪力滞系数实用计算方法

铁道科学与工程学报 2017年第6期14卷 1289-1295页

作者：孙林林蒋丽忠周旺保苏交科集团股份有限公司江苏南京210017 中南大学土木工程院湖南长沙410075

为了考察剪力滞后效应对钢-混凝土组合箱梁力学性能的影响,利用综合考虑剪力滞、剪切变形和界面滑移效应的钢-混凝土组合箱梁解析计算方法对混凝土顶板及钢梁底板剪力滞系数进行理论计算,主要考察宽跨比、剪力连接度和顶底板厚度3个主... 详细信息

为了考察剪力滞后效应对钢-混凝土组合箱梁力学性能的影响,利用综合考虑剪力滞、剪切变形和界面滑移效应的钢-混凝土组合箱梁解析计算方法对混凝土顶板及钢梁底板剪力滞系数进行理论计算,主要考察宽跨比、剪力连接度和顶底板厚度3个主要影响因素对组合箱梁剪力滞系数的影响。计算结果表明:随着宽跨比的增大,顶板剪力滞系数及底板剪力滞系数均减小;在宽跨比较大时,顶板厚度对顶板剪力滞系数有较大影响,但对底板剪力滞系数的影响较小;顶板及底板剪力滞系数受剪力连接度的影响非常小,因此,在剪力滞系数计算中可以忽略剪力连接度的影响,采用完全剪力连接度进行计算。在大量计算数据基础上提出较为准确的混凝土顶板及钢梁底板剪力滞系数实用计算公式,计算形式简洁,便于工程应用。

关键词：钢-混凝土组合箱梁剪力滞系数有效翼缘宽度滑移剪力连接度宽跨比

余弦型路基沉降对纵连板式无砟轨道变形与层间接触性状的影响

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华东交通大学学报 2023年第2期40卷 9-15页

作者：冯玉林侯宇何彬彬周旺保麻宏强华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

基于前期开发的高速铁路基础变形诱发轨道结构变形与层间接触性状演变的通用表征模型,引入余弦型路基沉降描述函数,引入用以刻画轨道-路基间接触非线性的Heaviside函数,推导余弦型路基沉降下纵连板式无砟轨道各层结构的变形方程,利用渐... 详细信息

基于前期开发的高速铁路基础变形诱发轨道结构变形与层间接触性状演变的通用表征模型,引入余弦型路基沉降描述函数,引入用以刻画轨道-路基间接触非线性的Heaviside函数,推导余弦型路基沉降下纵连板式无砟轨道各层结构的变形方程,利用渐进性接近法求解含接触非线性的超静定方程,进而分析余弦型路基沉降对轨道各层结构变形和层间接触性状演变的影响规律。结果表明:在余弦型路基沉降区域内,轨道随路基沉降发生“跟随性”变形,当路基沉降波长一定时,轨道下沉和上拱均随路基沉降幅值的增加而增大,当沉降幅值一定时,轨道下沉随路基沉降波长的增加而增大,但上拱却减小;轨道-路基间的脱空区域及轨道的受力曲线呈左右对称,轨道整体刚度影响脱空长度和高度;当路基沉降波长为10 m时,随路基沉降幅值的增加,脱空高度和长度增长的同时,还会整体向远离沉降区方向“偏移”;当路基沉降幅值为10 mm时,需要重点关注沉降波长小于20 m的不均匀沉降。

关键词：余弦型路基沉降表征模型轨道变形接触性状