基于敏感性的冗余度在框架结构优化设计中的应用

为了进一步阐明框架结构的性能特点,优化结构设计,笔者设计了基于敏感性分析的冗余指标,得出了梁、柱单元的冗余分布状况,结果显示冗余分布存在较大差距且低冗余构件周围易发生连续性倒塌。通过调整构件尺寸,优化冗余分布,使框架结构达到较均衡的冗余度分布,进而确保框架结构最大可能地发挥承载能力。最后通过建立结构整体冗余度指标,从结构整体上验证了结构设计优化的有效性。

基于能力谱的桥墩冗余度评估

为了有效评估结构的安全性,利用冗余度反映结构抗倒塌能力,提出采用冗余度评估结构抗震性的思路。通过Pushover分析,结合能力谱法建立桥墩基于位移和承载力的冗余度量化指标。分析不同墩高处节点的冗余度指标,探究构件冗余度与墩高的关系,定量分析桥墩的地震响应与抗震性能。通过有限元模拟和试验研究桥墩结构特性评估,更好地反映桥墩在地震作用下的破坏形态,提高工作效率。研究成果将为桥梁结构抗震设计提供参考。

基于应变能的结构冗余度分析

为了保证结构体系在发生初始损伤后仍能安全地工作,在结构的设计阶段常常需要对初始设计进行优化。本文对一个桁架桥梁进行建模分析,采用应变能指标计算桁架桥梁模型在工况荷载作用下定义初始损伤前后各构件的构件层面的冗余度以及构件在体系层面的冗余度。构件层面的冗余度反映了构件在工况荷载下自身的安全程度,构件在体系层面的冗余度反映了构件在体系中的重要程度。通过有限元软件分析桁架模型这两个冗余度指标。分析结果表明,在易发生初始损伤的构件中有相互对称的两个构件在定义初始损伤后结构体系将发生连续倒塌。根据冗余度分析结果增加失效路径上的构件截面面积来阻止桁架体系的连续倒塌破坏。对优化设计后的桁架再次进行冗余度分析,分析结果表明易发生初始损伤的构件定义初始损伤后结构体系不再发生连续倒塌。当结构体系中某些构件的初始损伤不可避免时,可以通过加强失效路径中的杆件来阻止结构体系的连续倒塌破坏,从而优化了结构的设计。