考虑轴力与底板约束的埋入式钢柱脚刚度模型

为准确预测埋入式(特别是浅埋)钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱脚埋深、埋入段剪切变形、钢柱轴力、底板约束影响的埋入式钢柱脚转动刚度模型。基于已验证的有限元模型进行参数分析,研究埋深比、轴力和锚栓布置对柱脚转动刚度的影响。与有限元结果的对比表明,提出的刚度模型较过往文献中理论模型具有更高的精度和更好的适用性,尤其是对于埋深比为0.5~1.5的浅埋柱脚节点。理论与有限元结果表明:埋深比较小时,柱脚转动刚度随埋深比的增加快速增大,而埋深比增加到一定程度后,其对转动刚度几乎无影响;柱脚转动刚度随钢柱轴压力增加呈增大的趋势;对于浅埋柱脚节点,底板约束对其转动刚度的影响较大,而随着埋深的增大,其影响逐渐减小;底板转动约束对埋深比小于1.5的节点刚度具有显著影响,当埋深比增大至2.5,其影响可以忽略。

线性分布基床系数弹性地基梁有限单元法改进

弹性地基梁法常用于研究土和结构的相互作用,对于均布荷载和边界条件简单的弹地基梁,采用理论解即可方便地进行计算。侧向荷载作用下桩体、嵌入式挡墙一般根据弹性地基梁理论进行分析,并假定基床系数随深度增加。对于基床系数呈线性分布或呈均匀分布但边界条件复杂的弹性地基梁理论求解困难,通常采用有限差分法或有限单元法近似求解。采用有限单元法计算线性分布基床系数弹性地基梁时,若单元划分数量不够,就存在计算精度不足的问题。采用加权余量法推导了更为精确的2节点5次位移函数和相应的单刚矩阵,得出了线性分布荷载作用下挠度的5次多项式近似解,从而实现只需划分很少的单元数,节点位移及单元内位移的分布即可达到较高的计算精度,极大地提高了计算效率,单元内力的分布可直接由位移函数导出,简化了后处理计算程序。

板桁组合结构分析中的板梁单元

为了能合理和方便地分析板桁组合结构的受力性能,将纵、横梁视为混凝土板的加劲梁,建立考虑板梁共同作用和相对滑移板梁单元、无共同作用和过渡区的板梁单元。其中,将矩形板视为单元的基本部分,梁视为附属部分,即以矩形板4个结点的结点位移以及每条板梁结合面(有钉区)中线上的3个相对滑移自由度作为板梁单元的基本自由度,以构造板和梁的位移模式,由此得到板梁单元的单元刚度矩阵。

正交框构式地道桥计算的板柱组合模型

针对框构式地道桥计算未充分考虑构件受力特性,采用相同空间板单元,求解未知数太多的缺点,本文提出了板柱组合模型的计算方法。在IBM 微机上进行的算例表明,这种方法的结果是令人满意的。

修正刚度矩阵法求解弹性地基梁板体系

根据弹性地基的修正刚度矩阵法和弹性地基板的有限元解法，分析了弹性地基上的梁板体系。给出了梁板体系的地基反力矩阵及建立了求解弹性地基上染板体系的方程式。该法不仅考虑了地基反力对结点竖向位移的作用，也考虑了对转动位移的影响。这种求解方法很适宜计算机求解。 最后，分析了一个具体算例，以证明其适用性。

无单元法分析弹性地基板

弹性地基板的计算是学者和工程师们十分关切的问题．本文提出了分析Winkler地基、双参数地基和半空间弹性地基板弯曲问题的无单元法，推导了无单元法的插值函数，从变分原理出发导出弹性地基板的刚度矩阵，给出计算实例，与其它方法的结果进行比较．数值结果表明无单元法具有一系列优点．

弹性地基板的动态刚度矩阵迭代法

本文针对目前计算弹性地基板采用Winkler地基模型计算中存在的问题,即不论结构及加载形式如何,均假设变形后板与地基仍存在完全接触的不足,提出分析此类结构的动态刚度矩阵迭代法。在IBM微机上实现的数值算例结果表明,本文方法更真实地反映了板与地基间的相互作用。

土-桩-筏共同作用的混合分析法

提出了一种土-桩-筏共同作用的混合分析法。将桩和桩间土简化为弹簧作用于筏板下,桩土相互作用系数基于Mindlin解和Boussinesq解,为避免桩端应力集中,在桩端面上进行应力积分,并引入修正参数来考虑桩挤开土的实际情况。筏板采用无剪切闭锁的四边形厚薄板通用单元进行有限元分析。根据桩土柔度系数得到桩土柔度矩阵,求逆后与筏板刚度矩阵耦合,形成土-桩-筏体系的刚度矩阵。桩的沉降计算和土层参数的确定与规范法一致,适用于成层地基上变桩长、变桩径情况,板单元适用于平面形状不规则的薄板及中厚板。通过计算Poulos提出的经典桩筏基础模型并与其它几种典型方法对比,表明该法合理、实用。

基于等效刚度矩阵的T型加筋层合板有限元分析

通过刚度矩阵转换,将T型层合板材料等效为3D各向异性材料,采用beam单元模拟T型筋条。利用有限元分析软件Nastran,针对纯剪切、均匀压缩和压剪耦合三种载荷工况下加筋薄壁板进行非线性屈曲分析,并将结果与shell单元模拟T型筋条的计算结果进行比较。研究结果表明,采用等效3D各向异性材料通过mpc单元连接模拟beam单元加强筋的有限元计算结果能达到shell单元的计算精度,屈曲稳定性的计算结果与试验结果基本吻合;针对大型复合材料加筋结构的模拟和分析,beam单元可以有效地简化建模过程、缩减计算时间和提高计算效率。

斜交箱形地道桥空间分析的板梁有限元法

本文把斜交地道桥简化为板梁组合结构,实现了墙角处的位移协调。数值算例表明,这种方法是适用和可行的。

木网壳钢板群栓节点轴向滑移刚度试验与理论研究

作为大跨木网壳常见节点之一的钢板群栓节点,在轴向力作用下极易发生滑移变形,对整体网壳的力学性能产生不可忽略的影响。为研究不同参数对钢板群栓节点轴向滑移刚度的影响,对13组,考虑螺栓直径、数量、行距、列距以及材质等级等变化参数的钢填板-螺栓节点开展了单调加载试验研究,得到不同参数节点的轴向滑移刚度及变化规律,基于单栓的半无限体地基梁理论以及群栓弹簧模型建立了节点初始滑移刚度的理论公式。分析结果表明,节点轴向滑移刚度随螺栓直径的增大以及螺栓数量的增加,总体呈现非线性的增加趋势;螺栓列距、螺栓材性对轴向刚度影响的规律性不明显。采用弹性地基梁理论分析的节点刚度与试验结果吻合度较好,可作为木网壳群栓节点轴向滑移刚度的预测分析方法。

修正刚度矩阵法求解复杂弹性地基梁体系

提出了一种分析复杂弹性地基梁体系的方法 ,即修正刚度矩阵法 .该法是修正刚度矩阵法解单根地基梁的引伸和发展 .在此阐述了该方法的原理 ,分析了一个具体的算例并与其他方法的结果做了比较。

底座板伸缩刚度对大跨度连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力的影响

在结构特点分析的基础上,考虑层间传力关系和横向相邻股道的影响,建立了大跨度连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力计算的空间一体化模型和求解方法。计算分析了列车制动和温度变化作用下底座板伸缩刚度对大跨度连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力的影响规律,结果表明:列车制动和温度变化作用下系统纵向力变化规律相同,随着底座板伸缩刚度降低,钢轨和桥梁墩台纵向力增加,复合板、剪力齿槽和端刺纵向力减小。

基于直接刚度法的弹性地基深梁单元

为研究弹性地基深梁的受力及变形性能,根据双参数弹性地基模型和Timoshenko深梁模型的基本方程,建立了弹性地基深梁挠度控制方程,求得了挠度方程全解,并给出了弹性地基深梁梁轴转角、截面弯曲转角及剪切角的表达式;结合节点位移条件,得到了位移系数;根据节点力方程建立了刚度平衡方程,给出了弹性地基深梁的刚度矩阵方程及均布荷载的等效节点力向量。在此基础上,分别计算了均布荷载、跨中集中力、两端集中力、两端集中力矩等荷载工况下的节点位移,求得弹性地基深梁挠度曲线,验证了本文给出的刚度矩阵方程及等效节点力向量的合理性及适用性。

弹性地基板模型在钢柱脚底板内力中的应用

钢柱脚底板计算内力时,采用倒楼盖方法忽略基础刚度与相邻板件间影响,与板件的受力状态相差较大。为精确计算底板内力与变形,采用弹性地基板模型计算底板内力,考虑基础混凝土刚度对底板内力的影响,通过有限元软件壳单元建立分析模型,利用壳单元面外刚度考虑基础对底板内力影响。对比混凝土刚度取值的变化对底板内力影响,并与倒楼盖方法计算结果对比。分析结果对比,采用弹性地基模型确定底板厚度,并考虑相邻板件间影响的板厚计算结果与常用方法有较大差别。方法能够考虑混凝土刚度对底板内力影响,可为提高底板分析精度提供理论基础。

弹性地基梁单元的二次开发与应用

基于Euler梁理论和最小势能原理推导了带轴力项的Euler梁单元的刚度矩阵。结合弹性地基梁理论与坐标转换矩阵得到了在整体坐标系下的弹性地基梁的刚度矩阵。据此编制了ABAQUS用户单元子程序,进行了算例验算,结果表明:所编写的弹性地基梁单元精度高,可以用于工程实际计算。

弹性地基梁的单元刚度矩阵及其固端内力

引进弹性地基梁单元特征矩阵和积分常数矩阵的概念 ,揭示了特征矩阵和积分常数矩阵互为逆矩阵这一事实 ,使得求解弹性地基梁的问题变得简单明了 .提出的求弹性地基梁单元刚度矩阵的方法以及求其上作用均布荷载的固端内力的方法 ,物理概念明确 ,编程简单 。

板上肋梁与板下肋梁式筏基力学性能的有限元分析

结合一实例 ,应用有限元法分别对板上和板下肋梁式筏基进行计算分析。计算结果表明二者的力学性能是不同的。对基础计算程序TBSA F计算手册的观点提出了不同看法 ,并对肋梁式筏基计算与设计提出了一些建议 ,供设计参考。

弹性地基梁板模型的适用性

PKPM软件之JCCAD程序的桩筏有限元计算中的弹性地基梁板模型(桩和土按WINKLER模型)在工程设计中是从设计人到审图公司较为熟悉和偏于使用的一种计算模型,但其的适用性到底如何呢?本文通过工程比算,对这中计算模型的适用性进行了详细阐述。

设剪力连接件的钢板混凝土节点受拉等效宽度计算理论

为研究钢板混凝土节点剪力连接件的合理布置及其节点受拉计算理论,基于Winkler弹性地基梁理论,建立了设剪力连接件的钢板混凝土节点受拉理论分析模型。将钢板等效为弹性地基梁,剪力连接件等效为弹性地基,基于平截面假定和微元体内力平衡条件建立了受拉荷载与节点变形的微分方程组,求解得到节点受拉有效工作宽度及变形特性。基于应力等效原则提出节点受拉等效宽度,并进行解析求解。通过受拉节点的梁单元有限元模型计算,验证基于Winkler弹性地基梁理论进行节点受拉理论分析假定的合理性。通过板壳-实体单元有限元计算,验证理论推导的工作宽度、等效宽度以及节点刚度计算方法的准确性。研究结果表明:设剪力连接件钢板混凝土受拉节点钢板的竖向位移沿纵向呈抛物线分布,符合经典弹性地基梁基本假定;节点工作宽度、等效宽度、抗拉刚度取决于节点处钢板的抗弯刚度、剪力连接件抗剪刚度和密度;节点工作宽度和等效宽度均随钢板截面抗弯惯性矩的增加而增大,随剪力连接件抗剪刚度增加而减小;节点受拉刚度随钢板截面抗弯惯性矩和剪力连接件抗剪刚度的增加而增大;并给出节点受拉工作宽度、等效宽度和抗拉刚度解析计算公式。