大跨度钢箱梁式架桥机施工状态下的静强度及稳定性能研究

大跨度架桥机在整个施工过程中系统受力状态十分复杂,为保证其安全,需深入研究其在各施工工况下的静强度、稳定性及变形情况。依托某大跨度钢箱梁式架桥机施工工程实测建立了整体弹塑性有限元模型。采用商业有限元软件对该架桥机在各施工工况下的应力状态及变形规律进行了计算分析。采用非线性屈曲分析法,对含初始缺陷的架桥机结构稳定性能进行研究并得出架桥机屈曲失稳规律,并据此提出了加固建议。

基于非饱和土有限元强度折减法的降雨入渗条件下高边坡施工稳定性分析

根据质量守恒定律推导了非饱和土渗流分析控制方程,采用全隐式向后差分格式求解此类有限元问题;将非饱和土有限元强度折减法应用于某高边坡工程的施工稳定性分析,得到了该边坡在各施工阶段下受到降雨入渗作用影响后的稳定安全系数及其失稳滑动面,并通过与不考虑降雨作用时的情况进行对比得出有益的结论;最后,针对该边坡的施工稳定性分析结果提出了加固建议。

直接分析法在抗震设计中的运用

直接分析法因在分析过程中考虑二阶效应、结构整体和构件初始缺陷、材料弹塑性、节点连接刚性等对结构响应有影响的因素,使得分析和设计不再分离,从而在本质上解决了传统计算长度法在结构稳定性设计中的问题。该方法在众多规范中受到推崇,包括最新的钢结构标准(GB 50017—2017)。直接分析法生而具有的开放性,也使得它可以应用在结构分析和设计的各个阶段,实现各种性能目标。为满足直接分析法的要求,该文推导了基于力法的可直接考虑构件几何初始缺陷和残余应力的高性能梁柱单元。该单元还可考虑构件的弹塑性发展,具有很高的精度,一构件一单元即可适用于常见结构。该文探讨了直接分析法在抗震设计中的运用,提出基本分析框架,并指出分析中应注意的问题。

隧道下穿施工影响下浅埋桥基稳定性的尖点突变评价方法研究

新建隧道下穿既有桥梁基础,特别是浅埋桥基时会对其产生不利影响,将尖点突变理论引入隧道下穿施工影响下浅埋桥基的稳定性评价,根据浅埋桥基系统失稳特点确定尖点突变模型的控制变量和状态变量,由尖点突变势函数推导出桥基结构的行为曲面方程,建立描述隧道下穿施工影响下浅埋桥基失稳的数学模型;然后根据该模型将桥基稳定性状态分为稳定阶段、不稳定阶段和失稳破坏阶段,并将各阶段的划分界限严格量化,作为结构的失稳判据;最后将此方法应用于某工程实例,分析结果和工程监测结果的对比表明该方法具有良好的分辨能力与准确性,为开挖施工影响下的浅埋桥基稳定性评价提供了一条新的思路与方法。

直接分析法中的二阶弹塑性分析

直接分析设计法,是一种通过在数值模型上更加精确地表征结构真实形态,采用非线性分析来获取结构的响应,不需要计算长度法进行构件受压稳定承载力验算的先进方法。该方法对数值计算提出了更高的要求,需要考虑几何非线性和材料非线性。因此,亟需针对直接分析设计法相关的基础理论展开研究。本文主要探讨适用于直接分析法的二阶弹塑性分析,介绍了一种基于柔度法的高性能梁柱单元(FBMI)。该单元采用力的平衡关系作为形函数,具有较高的精度。同时,该单元不仅能考虑轴力和弯矩的相互作用,且在单元推导过程中直接使用函数表征构件的几何初始缺陷,满足规范的相关要求。运用基于纤维截面技术的塑性区法,能够显式地考虑钢构件残余应力的影响,较为精细地模拟构件沿截面方向和沿构件方向的屈服过程。

直接分析法在连续倒塌中的应用

结构连续性倒塌分析中的核心问题主要有材料非线性、初始缺陷、动力效应和悬链线效应。结构的抗连续性倒塌性能设计验算主要采用构件拆除法,将关键竖向承载力构件拆除后检验结构的响应。结构整体分析可采用线性静力分析、非线性静力分析和非线性动力分析三种方法。采用基于非线性静力分析的直接分析法,在分析中直接考虑对结构响应有影响的因素,如材料非线性、初始几何缺陷、残余应力、节点连接刚度等,以整个结构体系为对象进行抗连续性倒塌分析。基于NIDA软件,通过一个算例体现了GSA和UFC规范中的构件拆除法的设计过程,并与传统的线性静力分析结果作比较。