引言

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用牛腿[1-2]可改善結(jié)構(gòu)受力且便于施工,，在上世紀(jì)得到廣泛應(yīng)用,。牛腿不僅承受著預(yù)應(yīng)力荷載、掛梁傳遞的結(jié)構(gòu)恒載和汽車活載,，還存在截面突變,，其應(yīng)力十分復(fù)雜，通常是整個(gè)結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵部位,。為了確保結(jié)構(gòu)的安全,，必須對牛腿結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確的計(jì)算分析,。傳統(tǒng)宏觀桿系力學(xué)模型無法準(zhǔn)確可靠的分析牛腿部位的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),，應(yīng)采用三維實(shí)體模型來分析此類問題。運(yùn)用ANSYS有限元軟件,，分析某T型剛構(gòu)橋[3]掛梁預(yù)應(yīng)力牛腿受力并評價(jià)牛腿結(jié)構(gòu)的安全性,。

早在20個(gè)世紀(jì)70年代，美國就率先提出了住房抵押貸款證券化的設(shè)想，并通過摸索初步形成了相對成熟的運(yùn)作模式,。隨后,，經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)的澳大利亞、英國和加拿大,，開始在資本市場廣泛進(jìn)行住房抵押貸款操作,。

1 工程概況

某橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T型剛構(gòu)加掛梁結(jié)構(gòu)形式，上部結(jié)構(gòu)由兩個(gè)單室箱梁組成,，采用三向預(yù)應(yīng)力,，設(shè)計(jì)荷載等級為汽-20，掛-100,，驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)掛-150,，人群荷載3.5 kN/m2。

鑒真……鑒真東渡,，對日本的佛學(xué),、建筑、雕塑,、醫(yī)藥,、藝術(shù)乃至日常生活，都產(chǎn)生了很大的影響,?！獡?jù)袁行霈等主編《中華文明史》等

T構(gòu)端部牛腿懸臂部分為實(shí)心截面見圖1，長1.05 m,，高1.41 m,，寬15.8 m；箱梁截面為分離式雙箱雙室截面,，頂板寬19 m,，頂板厚0.27 m，分離式箱底板寬5.48 m,，底板總寬為15.8 m,，底板厚為0.18 m，箱梁截面見圖2,?；炷翞?00號混凝土，其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Rba=28 MPa,，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Rbl =2.6 MPa,。掛梁支撐中心設(shè)置D=38 cm盆式橡膠支座,，支座與箱梁腹板對齊,。

牛腿部分為三向預(yù)應(yīng)力，縱向、橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用24根Ф5高強(qiáng)鋼絲,，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Rby=1 600 MPa,，每束24Ф5鋼絲截面面積為4.71 cm2，“F”式錨具,，錨固在牛腿截面上的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束有48束,，橫向預(yù)應(yīng)力鋼束有16束。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用Ⅲ級25錳硅Ф28粗鋼筋,，冷拉后屈服強(qiáng)度Rby =550MPa,，每根鋼筋截面面積為6.513 cm2，螺絲端桿錨具,，牛腿附近豎向預(yù)應(yīng)力筋共有60根,。

本文提出了一種基于單步統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行速度識別方法。此方法首先利用固定在腳部的IMU獲取人員在跑步機(jī)上以1.5 m/s～4 m/s的不同的速度運(yùn)動(dòng)的慣性傳感數(shù)據(jù),其次采用峰值檢測的方法對采集到的大量慣性傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行單步數(shù)據(jù)單元?jiǎng)澐?然后從每個(gè)單步數(shù)據(jù)單元中提取指定的65維統(tǒng)計(jì)特征,最后采用機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法對每種速度的特征進(jìn)行學(xué)習(xí),使用訓(xùn)練獲得的模型識別不同的單步慣性傳感數(shù)據(jù)所對應(yīng)的速度,。

2 三維有限元計(jì)算分析

2.1 有限元建模方法

圖1 牛腿立面（m）

圖2 箱梁截面（m）

在有限元分析中,，預(yù)應(yīng)力荷載模擬方法有等效荷載法和實(shí)體桿單元法 [4-8]，一般采用SOLD實(shí)體系列單元模擬混凝土結(jié)構(gòu),，采用LINK桿單元系列模擬預(yù)應(yīng)力筋,，通過桿單元的降溫或初應(yīng)變荷載模擬預(yù)應(yīng)力筋荷載。實(shí)體桿單元法相比等效荷載法能夠更加準(zhǔn)確的模擬混凝土與預(yù)應(yīng)力筋的共同作用,，計(jì)算分析結(jié)果將更加精確,。實(shí)體桿單元法建模有三種實(shí)現(xiàn)方式：即實(shí)體切分法、節(jié)點(diǎn)耦合法,、約束方程法[4-8],，此三種方法中約束方程法相對建模簡便，混凝土與預(yù)應(yīng)力筋分離建立模型,，通過預(yù)應(yīng)力筋節(jié)點(diǎn)與混凝土節(jié)點(diǎn)間建立約束方程的方式模擬其相互作用,，且對混凝土和預(yù)應(yīng)力筋的網(wǎng)格規(guī)則程度要求不高，提高了建模效率,，也比較好模擬結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況,，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。

2.2 建立有限元建模

采用實(shí)體桿單元法進(jìn)行建模,，并用約束方程法模擬力筋與混凝土共同作用,，采用降溫法模擬預(yù)應(yīng)力[4-8]。

模型中混凝土材料采用SOLID95單元模擬,，見圖3,；預(yù)應(yīng)力筋采用LINK8單元進(jìn)行模擬，見圖4,。假設(shè)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間粘接良好,，無相對滑動(dòng)。

400號混凝土彈性模量E=3.3×104 MPa，泊松比ν=0.167,，鋼筋混凝土容重取為γ= 26 kN/m3,預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量E=2×105 MPa,，泊松比ν=0.3。

首先建立牛腿實(shí)體模型,，分別選取模型各組成材料單元類型,，設(shè)定材料屬性、實(shí)常數(shù),。網(wǎng)格劃分實(shí)體模型,，以生成牛腿的有限元模型。模型共劃分為28 812個(gè)單元,、112 884個(gè)節(jié)點(diǎn),。

掛梁荷載采用在牛腿支座位置節(jié)點(diǎn)施加等效豎向集中力的方式施加。在考慮預(yù)應(yīng)力損失后采用桿單元等效溫度荷載的方式施加預(yù)應(yīng)力,。在牛腿與箱梁連接的一端采用固定約束來模擬,。

圖3 牛腿限元模型

圖4 預(yù)應(yīng)力筋有限元模型

2.3 計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)牛腿結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，需進(jìn)行牛腿根部豎直截面a-b,，以及任意斜截面a-c應(yīng)力驗(yàn)算,，驗(yàn)算截面見圖5。

平臺頂層主要包括基礎(chǔ)管理服務(wù)與系統(tǒng)服務(wù)形成的服務(wù)層及供應(yīng)商,、院內(nèi)中心庫,、各科室?guī)臁⒙毮芄芾聿块T等構(gòu)成的用戶層,。

2.3.1 a-b截面應(yīng)力驗(yàn)算

圖5 驗(yàn)算截面

牛腿根部a-b截面主拉應(yīng)力云圖見圖6,，最大主拉應(yīng)力發(fā)生在中間掛梁相對應(yīng)的a-b截面頂部，其值為 1.59 MPa＜0.8Rb l=0.8×2.6=2.08 MPa,。

主壓應(yīng)力云圖見圖7,，主壓應(yīng)力最大值發(fā)生在中間掛梁相對應(yīng)的a-b截面下部，其值為4.13 MPa＜0.5Rba=14 MPa,。

在正常使用極限狀態(tài)下,，牛腿根部a-b截面主拉應(yīng)力及主壓應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。

圖6 a-b截面主拉應(yīng)力云圖

圖7 a-b截面主壓應(yīng)力云圖

2.3.2 任意斜截面a-c應(yīng)力驗(yàn)算

瘢痕子宮是女性患者進(jìn)行子宮手術(shù)造成子宮表面生成瘢痕,常見于剖宮產(chǎn)手術(shù)術(shù)后,、子宮肌瘤術(shù)后等,近些年,隨著手術(shù)水平的提高與眾多因素的影響,選擇剖宮產(chǎn)手術(shù)進(jìn)行分娩的產(chǎn)婦越來越多,因此瘢痕子宮再次妊娠的發(fā)生率也逐年升高,。瘢痕子宮再次妊娠有子宮破裂的風(fēng)險(xiǎn),因此應(yīng)結(jié)合產(chǎn)婦臨床指征為其選擇最合適的分娩方式。本文選取本院婦產(chǎn)科220例瘢痕子宮再次妊娠分娩的產(chǎn)婦為研究對象,根據(jù)分娩方式不同將其分為兩組,對比分析不同分娩方式產(chǎn)婦的分娩情況,現(xiàn)報(bào)告如下,。

任意斜截面a-c最大應(yīng)發(fā)生在截面上下緣,，所以只需確定截面上下緣應(yīng)力滿足要求即可。任意斜截面a-c上緣應(yīng)力同a-b截面,，由此可知任意斜截面a-c上緣拉應(yīng)力滿足要,；任意斜截面a-c下緣應(yīng)力,，以壓應(yīng)力為控制，由a-b截面可知,，牛腿下緣壓應(yīng)力較小,，滿足要求,。由此可知,，任意斜截面a-c應(yīng)力滿足要求。

2.3.3 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力驗(yàn)算

在正常使用極限狀態(tài)荷載下,，牛腿縱向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力見圖8,，縱向預(yù)應(yīng)力筋最大應(yīng)力為929 MPa＜0.65Rby=1 040 MPa；橫向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力見圖9,，橫向預(yù)應(yīng)力筋最大應(yīng)力為964 MPa＜0.65Rby=1 040 MPa,；豎向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力見圖10，豎向預(yù)應(yīng)力筋最大應(yīng)力為395 MPa＜0.8Rby=440 MPa,。由此可知,，在正常使用極限狀態(tài)荷載下，牛腿縱,、橫,、豎向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力滿足要求。

近年來,，共享經(jīng)濟(jì)十分流行,，共享單車的出現(xiàn)有效打通了城市交通最后一公里，給市民的出行帶來了極大便利,，得到了廣大市民的認(rèn)可,，但隨之而來的涉自行車事故數(shù)量不斷攀升，問題日益凸顯,，給城市道路交通管理帶來了新的挑戰(zhàn),。我們統(tǒng)計(jì)單車事故得出，事故發(fā)生造成傷亡一大原因就是,，騎行者沒有任何安全措施的保護(hù),。由此可見，騎行佩戴頭盔的重要性,。而計(jì)劃在新領(lǐng)域推動(dòng)本來普及度就不高的騎行頭盔,，產(chǎn)品本身則顯得至關(guān)重要。

綜上所述,，在正常使用極限狀態(tài)荷載下,，牛腿混凝土與預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力均滿足要求。

圖8 牛腿縱向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力

圖9 橫向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力

圖10 豎向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力

3 結(jié)語

運(yùn)用ANSYS軟件建立牛腿三維有限元模型,，采用混凝土實(shí)體與預(yù)應(yīng)力筋分離的方式建模,，并用預(yù)應(yīng)力筋節(jié)點(diǎn)與其周圍混凝土節(jié)點(diǎn)相互約束的方式模擬其相互作用,，采用預(yù)應(yīng)力筋單元降溫法模擬預(yù)應(yīng)力荷載。通過細(xì)部計(jì)算分析,，得到牛腿各部位混凝土和預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力分布及大小,，判斷出牛腿受力最不利位置及預(yù)應(yīng)力發(fā)揮效果，進(jìn)而可以優(yōu)化設(shè)計(jì),，使牛腿受力更加安全合理,。

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