装配式变电站钢框架梁截面选型与优化研究

钢框架结构已取代钢筋混凝土框架结构成为装配式变电站配电装置楼的主要结构型式。不同于钢筋混凝土结构,钢结构设计标准未对钢框架梁高跨比做出明确规定,其截面选型依赖于设计人员经验和多次试算,选型不当易造成用钢量浪费。文章通过对钢框架结构简化模型静力分析和理论推演,得到最优梁柱线刚度比和梁临界高跨比,并结合变电站实际案例分析,从而推导出适合变电站的钢框架梁推荐高跨比,为变电站钢框架梁截面选型和优化提供依据。

基于线性接触模型的颗粒材料细–宏观弹性常数相关关系研究

细观参数的正确选取是离散元模拟成功的关键,然而,目前细观参数的选取具有一定的人为性和不确定性,导致分析结果的不可比性。利用颗粒材料单元体宏观力学参数和颗粒细观参数间的相关性,通过室内三轴试验的PFC3D模拟和结果的回归分析,基于线性接触模型建立了颗粒材料初始杨氏模量、初始泊松比等宏观弹性常数与颗粒法向刚度、颗粒刚度比等细观弹性常数间的经验公式。研究结果表明:对于线性接触模型,颗粒材料的初始杨氏模量和剪切模量约与围压的1/10次方成正比,并约与颗粒粒径的0.9次方成反比。初始泊松比则约与颗粒刚度比的1/14次方成正比,而与颗粒粒径几乎无关。常见砂土的颗粒刚度比为2.0～20.7。

基于线刚度比的提梁机结构动力特性分析

研究目的:针对大吨位提梁机经常需要根据施工现场情况进行改造,而在常规改造过程中容易忽略结构动力特性变化,进而引起不必要的工程事故这一问题,以提梁机支腿与主梁线刚度比为主要研究参数,研究支腿高度变化对动力特性的影响规律,以便能够给提梁机改造和设计提供参考。研究结论:(1)提梁机纵向和横向动力性能对提梁机支腿与主梁线刚度比的变化非常敏感,线刚度比的改变会导致振动频率和振动模态发生较大变化;(2)提梁机竖向动力性能对提梁机支腿与主梁线刚度比变化的敏感程度较低,但对竖向荷载变化则非常敏感;(3)线刚度比对起升动载系数影响较为明显,需仔细研究动载系数变化,以保证提梁机运行安全;(4)本研究根据实际工程进行,成果可用于提梁机改造和新产品设计开发。

无侧移半刚接钢框架柱考虑剪切变形影响的计算长度系数研究

通过引入梁柱线刚度比修正系数考虑节点连接的非线性,采用变刚度螺旋弹簧模拟节点半刚性,推导了无侧移半刚接钢框架考虑剪切变形影响柱子的计算长度系数计算公式。分析结果表明,当柱子的长细比较小时,在进行半刚接无侧移钢框架稳定分析时,柱子的计算长度系数考虑剪切变形和不考虑剪切变形二者有明显区别。由于钢框架半刚性节点对柱子的约束能力较弱,稳定分析中忽略剪切变形影响对柱子稳定计算将产生一定误差。考虑剪切变形影响与不考虑剪切变形影响两种情况相比较,柱子计算长度系数μ值增大的范围为5.6%―10.2%。因此在对无侧移半刚接钢框架柱子进行稳定分析时,应考虑剪切变形对柱子稳定承载能力的不利影响。

多层多跨钢筋混凝土平面框架拟静力倒塌试验研究

建筑结构的破坏具有离散性和系统性的特点,该特性决定结构抗地震倒塌的研究需多参数、多层次考虑问题。文章结合结构地震倒塌破坏模式的研究,完成了三榀钢筋混凝土平面框架的低周反复荷载试验,通过对模型框架破坏过程、破坏形态、滞回耗能及刚度退化的分析,探讨轴压比和梁柱线刚度比对RC框架结构抗震性能的影响,以期为后续结构地震倒塌破坏机理的研究提供参考。分析结果表明:降低结构的竖向荷载和梁柱线刚度比,有利于梁端塑性铰的充分发育,从而更易实现理想的"梁铰"破坏机制;试验框架的最终破坏是由底层柱下端塑性铰充分发育后、混凝土突然压溃所致,底层构件的耗能能力得到充分发挥,而中间层构件和顶层构件所耗散的能量较少;KJ-2的峰值荷载及极限荷载比KJ-1的峰值荷载及极限荷载分别大约9.9%和8.7%、等效黏滞阻尼系数比KJ-1大约16.5%,但位移延性系数比KJ-1小约57.1%,说明增大结构的竖向荷载可以提高其承载能力及耗能能力,但会降低延性及变形能力,同时,一定程度地增大竖向荷载,有利于强化结构的初始抗侧刚度,延缓刚度退化趋势,但在层间位移角较大情况下P-Δ效应的影响凸显;结构梁柱线刚度比的增大可以提高其耗能能力,但会降低结构的承载能力、延性及初始抗侧刚度;对于轴压比及梁柱线刚度比较小的"梁铰"结构,临近倒塌时的层间位移角可达1/25,此时结构仍具有一定的竖向承载能力。

抗弯刚度对线性黏滞阻尼器拉索力学性能影响

基于部件模态综合理论,得到考虑抗弯刚度和垂度的拉索——阻尼器系统的非线性降阶模型。在此基础上,基于复模态理论,考察不同边界条件下,抗弯刚度对系统一阶模态阻尼比的影响。研究表明,当拉索两端固接时,不考虑抗弯刚度时得到拉索最优模态阻尼比的上限值,且不同抗弯刚度下拉索最优模态阻尼比大体相同,而当两端铰接时则正好相反。当线性黏滞阻尼器参数的选择使拉索——阻尼器系统一阶模态阻尼比达到最优时,随着拉索抗弯刚度的增加,高斯白噪声激励下拉索的位移响应是减小的,并且同一根拉索,两端铰接时拉索的位移响应小于两端固定时的响应。通常安装阻尼器会减小拉索的弯矩响应。但值得注意的是,在阻尼器安装位置处拉索的弯矩有一个峰值,特别是当拉索两端铰接时,该值甚至可能会超过无阻尼器时拉索的中点弯矩响应。

磁力轴承的电磁力分析及刚度研究

首次考虑了磁力轴承控制电流中位移反馈成分对磁力的影响,分析了稳定性对磁力的要求,通过求解控制电流方程,首次给出了磁力轴承的刚度估计及设计公式,并讨论了磁力轴承特征参数对轴承刚度的影响。

波形钢腹板箱梁桥面板横向内力计算的框架分析法

基于框架分析法的基本原理,结合波形钢腹板箱梁的结构特点和力学特性,建立了适用于其桥面板横向内力的计算模型.该计算模型能够反映横向框架作用和箱梁畸变效应对桥面板横向内力的影响.通过与相关室内模型试验数据和有限元分析结果的对比可知,框架分析法计算值与有限元结果、试验值吻合,误差均在10%以内,验证了此计算模型的正确性.并采用上述模型分析了钢腹板线刚度变化对桥面板横向内力的影响,结果表明在波形钢腹板箱梁截面上的腹板间距确定的条件下,波形钢腹板与混凝土顶板的线刚度比是影响桥面板横向内力的重要因素.

波形钢腹板单箱多室箱梁横向受力分析

波形钢腹板单箱多室箱梁横向跨距较大,波形钢腹板刚度相对较小,其横向受力比单箱单室箱梁的受力要复杂。通过波形钢腹板单箱双室试验梁的弹性阶段试验,分析了箱梁顶板的横向内力分布特点;考虑箱梁横向弯曲和畸变翘曲的影响,采用能量法建立波形钢腹板单箱双室箱梁横向受力计算模型,并将能量法结果、试验结果与有限元计算结果进行了对比分析。采用有限元模型对波形钢腹板横向受力进行了参数分析,结果表明:中腹板厚度变化对顶板横向内力的影响不可忽略;波形钢腹板单箱多室箱梁顶板的横向内力随着腹板与顶板线刚度比的增大而减小。

高层剪力墙隔震结构动力特性简化计算方法

针对规则高层剪力墙隔震结构侧向变形特征,按楼层集中质量法建立的多质点模型进行模态分析,以振型有效质量为判断依据,确定了该类结构在采用振型分解反应谱法进行单轴向计算分析时可取前两阶振型。在考虑了隔震层转动影响前提下,基于所定义的线刚重比构建了该类结构前两阶自振周期、振型、振型阻尼比的简化计算方法及相应计算式,验证计算结果表明能够较好的反映出结构前两阶动力特性。当隔震层转动线刚重比较小时,若不计入其影响将导致二阶周期计算偏差较大。在此基础上给出了基于线刚重比的规则高层剪力墙结构隔震前后周期比的显式表达式,为高层隔震结构实用设计方法的研究提供了基础。

对称撞击下钢筋混凝土框架结构的非线性响应

对钢筋混凝土框架结构在集中对称撞击荷载作用下的非线性动力响应进行理论分析.分析中考虑了落锤初始撞击速度及梁柱线刚度比的影响,并通过非线性有限元分析得到撞击力随时间变化的规律、结构的位移响应和最终变形,确定了结构塑性变形的特性及耗能情况.通过分析计算结果,提出估算框架结构受撞击处最终变形的简化分析模型,进行了简化计算结果与有限元分析结果的对比,发现:相对于梁柱线刚度比,初始撞击速度对结构撞击响应的影响较大;框架结构的塑性变形主要集中在框架梁两端及跨中,且框架梁的塑性变形随着初始撞击速度的提高明显增大;框架柱有对称向外的水平位移,塑性变形相对较小.

有侧移框架二阶效应的弹性分析

目的对有侧移框架进行二阶效应的弹性分析,以及梁柱线刚度比对有侧移框架二阶效应的影响.方法采用转角位移法推导了考虑二阶效应(P-Δ效应和P-δ效应)的转角位移方程.结果算例中应用该转角位移方程求解有侧移框架的二阶内力,并将结果同该框架的一阶内力进行比较,二阶内力的存在并不是使所有杆件的内力都增加,在柱底处二阶内力较一阶内力小,而在柱顶处二阶内力较一阶内力大.考虑二阶内力后梁端的弯矩较不计二阶内力影响的弯矩有所增加.不受均布荷载的杆件的弯矩图是直线,而在考虑二阶效应后却变成正弦曲线.结论对于单层单跨框架,梁柱线刚度比越小对二阶效应的影响越大.

K形偏心支撑钢框架耗能单元抗震性能数值分析

为研究K形偏心支撑钢框架耗能单元的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS建立模型并进行非线性数值分析,研究了梁柱线刚度比、耗能段长度和轴压比变化对其抗震性能的影响。研究表明:K形偏心支撑钢框架耗能单元具有良好的滞回能力,梁柱线刚度比越大,其承载力越高、刚度越大,但耗能能力和延性越差;耗能段长度越大,其承载力越低、刚度越小;轴压比越大,其承载力越低、耗能能力越差,轴压比大于0.6时,轴压比增大其刚度和延性呈减弱趋势。

浅谈柱式墩盖梁的内力计算

该文通过有限元分析计算了两种不同计算模式下的盖梁内力。分析表明,当考虑立柱刚度影响时,盖梁内力将进行二次分配,致使跨中正弯矩减小、支点负弯矩增大,随着立柱与盖梁的线刚度比的增大,此种效应越显著。在工程实际应用中,由于工期紧张等因素,当盖梁与立柱的线刚度比大于2时,可采用简化的双悬臂简支梁(连续梁)图式,但在支点及跨中截面,应适当提高。

CFRP薄壁管空间伸展臂模态与影响参数分析及试验

通过单向拉伸测试和理论计算得到4层(45°/-45°/45°/-45°)铺设碳纤维增强复合材料(CFRP)的弹性模量,作为数值分析的材料参数.由激光测振系统测试了CFRP薄壁管空间伸展臂自振模态,得到自振频率和振型.利用ABAQUS建立了CFRP薄壁管空间伸展臂自振模态有限元模型,分别采用分层和整体材料参数分析了自振模态,得到的自振频率和振型与试验结果吻合较好,进而计算分析得到CFRP薄壁管空间伸展臂线刚度(EI/L)和刚度线密度比(EI/m)对频率的影响关系.研究结果对CFRP薄壁管空间伸展臂设计和深入研究具有重要参考价值.

二阶效应的荷载判别式

结构设计过程中各种判断二阶效应的理论公式都比较复杂和繁琐。以单层钢框架为例,从放大系数与稳定系数之间的关系出发,推导出的二阶效应荷载判别公式形式简单,概念清楚,应用方便。

梁柱线刚度比对框架内力和侧移影响的分析

文章针对两层两跨混凝土框架结构和具体的作用荷载,采用分层法和D值法进行了一阶线性分析。在忽略梁柱轴向和剪切变形情况下,系统地探讨了梁柱线刚度比对混凝土框架结构内力和侧移的影响规律,为混凝土框架结构工程设计中梁柱线刚度比的合理选择提供参考。

梁柱线刚度比对平面框架二阶效应的影响

采用转角位移法推导了考虑二阶效应的转角位移方程,然后在算例中应用该方程求解平面框架的内力,并将结果同该框架的一阶内力进行比较,分析二阶效应的影响程度,同时改变梁柱的线刚度比,分析其对二阶效应的影响。最后得出相应的结论。

固结体系斜拉桥一阶纵漂周期及桥塔地震剪力估算公式

为在桥梁概念设计阶段快速估算固结体系斜拉桥结构地震响应,基于力学原理推导了结构一阶纵漂周期和桥塔地震剪力的简化公式,该公式建立了结构地震响应与塔梁质量比、塔梁线刚度比两个关键性设计参数的数学关系。算例分析表明:结构一阶纵漂周期和桥塔剪力与有限元分析结果的误差在9%以内,简化公式是有效的实用化方法。最后,通过对公式进行参数分析,得到了不同塔梁质量比、塔梁线刚度比下桥塔地震剪力的变化情况,为今后桥塔的抗震设计提供了一定的指导意义。

RC框架结构梁端楼板设缝后的设计方法及构造措施研究

框架结构梁端楼板设缝可以减少现浇板对梁端刚度和承载力的影响,因此该方法有利于实现"强柱弱梁"机制。本文在研究梁端楼板设缝后梁柱的合理线刚度比基础上,通过构造设计,并建立有限元模型进行模拟分析,据此提出RC框架结构梁端楼板设缝的合理建议。