广州国际体育演艺中心钢屋盖支撑卸载模拟分析及监控

大跨度钢屋盖施工过程中受力情况与成型后是不同的,须考虑施工过程中结构体系的变化;结合广州国际体育演艺中心钢屋盖支撑卸载工程的施工特点,给出其支撑卸载的总体方案,应用ANSYS有限元分析其卸载过程,确定卸载过程中应力和变形的变化范围,并与实测数据对比分析,积累的经验和数据可为类似结构的卸载提供借鉴.

既有人行天桥电梯设施加装研究——以广州市为例

通过对广州市主城区人行天桥电梯建设的现状进行实地调查,发放调查问卷了解市民对人行天桥电梯的实际需求,并结合国内外各大城市的天桥电梯发展状况和建设经验,总结出我国当代城市为既有人行天桥加装电梯需考虑的一般原则,并针对广州市提出可行的人行天桥电梯加装方案.

超高层建筑结构风致振动的动力参数敏感性研究

以广州珠江城为例,分析了超高层建筑结构风致振动对于阻尼比和峰值因子取值的敏感性.结果表明:一方面,结构的顶部加速度响应及基底倾覆弯矩响应均随阻尼比的增长呈负指数衰减规律,极端情况下,阻尼比取0.01的加速度响应计算结果比阻尼比取0.04的工况大100%以上;另一方面,由横风向涡激振动引起的基底倾覆弯矩响应对阻尼比的敏感性远大于由顺风向湍流引起的基底倾覆弯矩响应.分析认为:这是由于顺风向湍流引起的基底倾覆弯矩响应很大一部分由平均风荷载贡献,而该部分在计算过程中是按照静力荷载施加在结构上的,不受阻尼比取值的影响.在不利风向角工况下,峰值因子取值在2.5～3.5的范围内变化时,加速度响应及基底倾覆弯矩的变化幅度基本在20%以内.

B-R准则在大跨空间结构风致动力稳定中的应用

大跨空间结构在风荷载下容易出现动力失稳,属于非保守荷载下复杂系统的动力稳定性,目前研究得较少.动力稳定性问题因具体问题而采用不同的研究方法,首要任务是确定合适的动力失稳判别准则.李亚普诺夫运动稳定性理论是研究动力稳定问题的经典理论,但难以直接应用于复杂结构.BUDIANSKY等提出的B-R准则基于动力响应来判定系统的动力稳定性,可以较好地适用于非保守荷载下结构系统的动力稳定性研究.通过理论分析和算例验证,文章阐明B-R准则本质上是李亚普诺夫意义上的动力失稳判别准则.然后通过对一单层柱面网壳干煤棚模型进行风洞试验,获得结构表面的风荷载时程.根据试验结果,对结构系统进行非线性动力分析,进一步验证了B-R准则在大跨空间结构风致动力稳定性研究的适用性.

环境振动作用下框架结构基础隔振研究

选取3条实测环境振动波和1条地震波,自编有限元程序,深入研究框架结构基础隔振技术对环境振动的减振效果。表明采用隔"震"层设计方法得到的隔"振"层设计参数,水平向环境振动的减振效果达90%以上,说明基础隔"震"技术对于水平环境振动具有非常好的减振效果。对于竖向隔振,环境振动的减振效果也可达到40%左右。

基于放大式节点阻尼器的框架结构抗震性能研究

针对普通节点阻尼器在层间位移角较小时无法充分发挥阻尼器性能的问题,基于杠杆原理提出一种新型位移放大式节点阻尼器。首先介绍阻尼器的基本构造、工作原理并建立数值模型;然后建立含阻尼器的多尺度框架模型,开展结构静、动力弹塑性分析,探讨位移放大阻尼器与无放大阻尼器对框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:放大式节点阻尼器耗能能力为无放大阻尼器的5.7倍;在多遇及罕遇地震作用下,相比布置无放大阻尼器的框架结构,布置放大式节点阻尼器的框架结构基底剪力响应分别减少13%、6%,层间位移角分别减少13%、11%,有效提升了结构的抗震性能。

高强螺栓拼接接头传力特性的有限元模拟与试验研究

为研究摩擦型高强螺栓连接接头力学性能与受力状态,对2组试件进行有限元数值模拟分析与试验研究。分析各排螺栓传力比、芯板及拼接板截面应力状态、接触面摩擦应力分布规律。数值模拟结果和试验结果表明:各排螺栓传力比呈马鞍型分布,两端大,中间小;芯板和拼接板应力沿板横向和纵向均呈波浪形分布;不同螺栓压力影响区直径均为2.85倍栓孔直径左右。试验结果与有限元数值模拟结果吻合良好,验证了有限元分析的正确性。本文得到的部分经验参数可为该类节点设计验算提供参考。

融雪除冰用钢纤维石墨导电混凝土电热及温敏性能研究

制备了使用于融雪除冰的钢纤维石墨导电混凝土,钢纤维掺量为3.5%。进行了不同交流电压下导电混凝土升温试验,通过在混凝土表面布设12个温度传感器观察升温过程的温度场。试验结果表明,该配合比混凝土发热均匀,不存在局部过热现象。计算不同电压下的混凝土升温能耗,探讨该混凝土最小能耗电压。通过检测混凝土升温过程中电流变化,给出混凝土温度与电流之间的拟合关系,结果表明两者之间基本呈二次抛物线关系。

剪力钉刚度对组合梁斜拉桥受力性能的影响研究

结合某斜拉桥实际工程,建立了考虑界面粘结滑移的有限元仿真模型,分别研究了不同剪力钉刚度对组合梁斜拉桥界面滑移、挠度、应力应变特性以及极限承载能力的影响.结果表明:剪力钉刚度对组合梁界面滑移值以及桥梁竖向挠度均有影响,界面滑移值和桥梁的竖向挠度均随着剪力钉刚度的减小而增大,当界面无剪力钉时,其跨中挠度增幅达22.2%.应变沿梁高的分布规律偏离平截面假定的程度随着剪力钉刚度的减小而增大,随着剪力钉刚度的减小,组合梁截面中和轴下移,将导致混凝土出现受拉的情况.剪力钉刚度对组合梁斜拉桥的极限承载能力影响较大,当混凝土板和钢梁界面无剪力钉时,结构的活载系数和整体安全系数减小约一半.

受荷工字型钢梁腹板开孔监测研究

通过对受荷工字型钢梁腹板开孔试验的实时监测,分析不同工况下钢梁开孔前后的受力特性,监测结果表明:在开孔率较小时气割开孔导致的温度应变远大于开孔引起的受荷应变,并且开孔时在钢梁下架设临时支撑可以有效地降低残余应变.同时,结合有限元模拟,讨论了开孔形状、尺寸对钢梁力学性能的影响,结果表明:孔径在200 mm以内是钢梁开孔的合理选择.有限元模拟与现场试验结果的比较表明了在钢梁开孔现场试验的必要性.

系杆拱桥吊杆更换工序优化研究

对系杆拱桥吊杆更换过程进行了详细计算,对比分析了等步长更换吊杆和变步长更换吊杆两种施工方法,结果表明,变步长方法比等步长方法更为安全,尤其对于旧吊杆病害较多、锚头锈蚀严重的情况。根据背景桥梁的实际情况,提出使用变步长张拉临时吊杆和割断相应钢丝的方法。

车-桥-墩耦合系统演变随机振动分析

将梁简化为两端简支的欧拉-伯努利梁模型,桥墩简化为底部固结的柱,考虑两自由度车辆移动系统与桥面结构表面接触处不平整产生的随机激励,建立了移动车辆系统-桥-墩的耦合力学分析模型。根据子结构方法和演变随机过程一般理论,并应用模态分析法对车-桥-墩耦合系统进行随机振动分析,推导得到了桥墩位移、桥墩轴力、梁竖向位移协方差函数和均方值响应的理论计算公式。通过数值算例,比较了跨中位移的确定性响应和跨中位移的均方根值响应,讨论了在不同桥墩高度、不同车辆移动速度、不同桥面等级下桥梁跨中竖向位移均方根、桥墩轴力均方根的变化规律。

基于SMA拉索的单索面拱桥桥面多维振动控制方法

首次提出了利用NiTi形状记忆合金伪弹性、高耗能、大阻尼、抗疲劳、耐腐蚀的特性来抑制单索面拱桥桥面横向扭转、纵飘和竖弯等多维振动方法.并利用Midas/Civil软件建立了安装NiTi形状记忆合金拉索前后的单索面拱桥的全桥有限元对比计算分析模型,进行了验证校核.研究结果表明:安装NiTi拉索可大幅度减小单索面拱桥纵向位移和横向扭转位移,并明显提高行车舒适度.

纤维增强复合材料中多分层损伤的识别研究

本文基于纤维增强复合材料(FRP)层合板受冲击后可能在多个界面发生重叠分层损伤的工程背景,研究利用多层损伤发生前后的一系列模态频率变化值来预测FRP层合板中的多分层损伤。首先分别采用两种方法构建了含分层损伤的FRP层合板的有限元模型并验证了模型的准确性,其中,分层损伤被模拟为多层椭圆形态。然后,采用有限元模型生成了不同的多分层情况下对应的频率变化值,通过基于代理模型的遗传算法(SAGA)和支持向量机(SVM)两种逆向检测算法来识别多分层的界面、位置与大小。多分层损伤案例的验证结果表明,两种逆向检测算法SAGA和SVM均能利用损伤发生前后的频率变化值成功识别FRP层合板内的多分层损伤。

基于力学分析的某老旧钢桥桥梁限载方案研究

根据某老旧钢桥的实际情况,采用有限元软件建立了精细有限元分析模型,根据动静载试验结果,验证了该模型的正确性。采用该模型对钢桥在各种工况组合下的受力情况进行了详细的分析,给出了承载能力限值,制定了限载吨位。最后根据《国家机动车类型分类表》,详细制定了该桥可以通行的车辆类型,为该桥的继续服役提供了科学依据。

改进罚函数分级遗传算法及其在桁架结构优化设计中的应用

遗传算法在应用于结构优化设计时无需将约束条件显式表达,可以方便地处理各类位移和应力约束问题,因而在桁架结构的优化设计中得到广泛应用.基本遗传算法结合罚函数法在处理桁架结构优化设计等有约束优化设计问题时存在迭代代数过多、收敛不稳定等问题.文章提出根据种群中个体偏离约束限值的程度进行惩罚的罚函数法,能够较好地处理非可行解,扩大搜索的区域;通过分级、排序操作保证优秀个体优先被选择,良好的基因得以遗传;采用锦标赛选择方法根据个体的种群级别、约束偏离程度进行选择,在算法进化过程中较好地保持种群的多样性,避免陷入局部最优解陷阱.通过对2个经典的桁架结构案例进行算法可行性的验证,优化结果表明,相对于传统的遗传算法,采用文章的方法可以快速稳定地收敛到全局最优解,该方法可以推广到其他结构体系的优化设计中.

冻融循环对钢纤维-石墨导电混凝土发热性能的影响

以某电热路面工程为依托,研究了钢纤维对石墨导电混凝土电热性能的影响。对比升温实验数据发现,经过不同的冻融循环次数,钢纤维石墨导电混凝土电流均呈现三个阶段:缓慢增长阶段、快速增长阶段、稳定阶段;冻融循环使钢纤维-石墨导电混凝土的电流及其变化范围有所减小,发热功率在相同电压下有所降低。

BP神经网络改进遗传算法在桁架结构优化设计中的应用

遗传算法直接应用于结构优化设计时,需要对每代进化种群的全部个体进行结构有限元分析,这将耗费大量的计算时长.文章针对这一问题,首先采集若干组进行结构有限元分析的数据样本,并代入BP神经网络进行网络训练和仿真,然后在运用优化算法进行优化迭代运算时,回避大量个体的有限元重分析过程,而代之以BP神经网络的预测结果,从而大量节省了计算时间.17杆平面桁架结构和42杆空间结构的算例表明,采用本文方法的计算耗时分别比原始的遗传算法节省80.39%和83.21%,且优化迭代过程能够稳定收敛,从而验证了本文方法的有效性.

钢纤维混凝土基本力学性能试验研究

为使钢纤维混凝土在工程结构中得到有效的应用,对不同体积掺量的钢纤维混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度、轴心受压应力-应变关系曲线及弹性模量等进行了试验研究,分析了钢纤维掺量对钢纤维混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量的影响。研究结果表明:当钢纤维体积掺量为1.5%时,28 d混凝土立方体抗压强度增加23.8%,劈裂抗拉强度提高78.7%;对混凝土轴心受压强度和弹性模量有一定程度的增加,但增幅较小;不同掺量的钢纤维混凝土试件泊松比在0.17~0.20之间变化。

再生聚苯乙烯在混凝土中的应用研究综述

文章阐述了再生聚苯乙烯(EPS)颗粒在混凝土中的应用现状。首先对比了再生EPS与原生EPS的差异,阐述了目前所制备的再生EPS混凝土密度等级与力学性能之间的基本关系,并介绍了EPS混凝土热工性能、防火性能、隔声吸波等其他性能;其次,从EPS颗粒级配、掺量、纤维、改性剂、矿物掺合料、水灰比等方面阐述了影响再生EPS混凝土性能的因素;最后,对再生EPS混凝土的工程应用进行了概述,并对再生EPS应用于混凝土的未来研究方向进行了展望,提出了日后研究应用过程中可能存在的问题。