输电铁塔主材内力与基础水平位移关系式的研究

铁塔基础在遭遇地质灾害的情况下会发生垂直和水平位移;相比于水平位移,人们多关注基础垂直位移对塔构件内力的影响,但水平位移对杆件内力影响同样不可忽略,研究输电铁塔基础水平位移与铁塔安全性的关系具有重要意义。为了推导基础水平位移与铁塔主材内力的解析式,运用梁和杆的刚度等效方法和能量法,给出了单腿水平位移作用下四个塔腿承受弯矩的比例关系,推导出主材在第一横格面处的最大弯矩,通过简化模型推导出单腿基础水平位移作用下铁塔各塔腿主材最大轴力表达式,并通过有限元计算对最大轴力表达式进行修正。输电铁塔受上部荷载在主材中主要产生轴向拉(压)应力,而基础水平位移主要产生弯矩应力。本文给出的主材内力与塔腿位移表达式可作为输电线路塔腿基础发生水平位移后铁塔的安全评估的依据。

活性粉末混凝土连续梁塑性性能试验

为了研究活性粉末混凝土连续梁的塑性性能,制备了5根钢筋活性粉末混凝土两跨连续梁,完成了单跨单点加载试验.考察了试验梁在加载过程中的开裂、中支座控制截面受拉纵筋屈服、跨中控制截面受拉纵筋屈服和极限破坏状态等阶段的受力特征,基于试验结果提出了在设计用承载能力极限状态和真实承载能力极限状态下的中支座两侧等效塑性铰长度计算公式,以及以中支座控制截面相对塑性转角和中支座相对受压区高度为自变量的弯矩调幅计算公式.

高层建筑结构抗震弹塑性简化方法的研究及其应用

以地震反应谱理论为依据 ,建立了可以考虑多阶振型影响的高层建筑结构弹塑性静力分析方法。在此基础上发展了较简单且较为精确的高层建筑结构弹塑性地震反应计算方法。

杆件去除与内力变更时空间网架结构的简捷计算法

本文采用矩阵位移法,引入初内力的概念,提出并建立了初内力准则方程式,再运用线性叠加原理来简化分析计算杆件去除与内力变更时的空间网架结构。这种简捷计算法在所讨论的工况下只要一次性的建立、分解和应用网架结构的总刚度矩阵,无须重复多次建立和分解总刚度矩阵,从而使计算工作量成倍地甚至几十倍地大幅度减少。特别是当网架结构多根杆件同时断杆、依次先后断杆、预应力及分期分批施加预应力时,采用本文方法可更方便地求得各工况全过程的网架内力、变位及其变化规律。文中附有多个算例,计算结果表明本文提出的简捷计算法是正确、可靠和有效的。

连续空心板满足承载能力要求的弯矩调幅限值研究

试验与理论结合,研究了圆管式空心连续板的塑性内力重分布性能与弯矩调幅限值问题。首先,进行了4块大比例尺的2跨连续板加载试验,实测了圆管式空心连续板在进入塑性状态后的塑性铰区长度与塑性铰转动能力等问题。然后,在试验研究基础上从理论上分析了圆管式空心连续板在固定荷载下满足承载能力要求的弯矩调幅限值问题。试验研究表明,在16.5%～30.7%的调幅幅度下圆管式空心连续板均能达到完全的内力重分布,而理论计算表明圆管式空心板的极限弯矩调幅值将达35.65%。通过试验与理论的综合研究,表明了这种类型的连续板具有良好的塑性内力重分布性能与较高的弯矩调幅限值。

内置钢箱-混凝土连续组合梁受力性能试验

为研究超静定内置钢箱-混凝土组合梁的塑性设计方法,进行了4根两跨内置钢箱-混凝土连续组合梁试验,获得了试验梁裂缝分布与开展、变形发展、破坏特征及塑性内力重分布等方面的试验结果.通过分析,给出了内置钢箱-混凝土连续组合梁等效塑性铰区长度计算公式,提出了以支座控制截面弯矩弹性计算值与组合梁正截面破坏时钢箱所承担弯矩之差为调幅对象、以相对塑性转角为自变量的弯矩调幅设计方法.

三类预应力混凝土框架试验研究

"柱强于梁"、"梁强于柱"和"梁柱等强"三类预应力框架在单层预应力框架或多层预应力框架的顶层中是允许出现的。该文通过4榀预应力混凝土框架在竖向荷载下的试验,对三类预应力混凝土框架的极限荷载、正常使用下的变形、延性比、塑性内力重分布、次弯矩以及弯矩调幅进行了研究。试验分析结果证明:三类预应力框架均能实现完全的塑性内力重分布,在正常使用荷载下裂缝宽度和挠度均能满足规范要求。"梁强于柱"、梁端和柱顶强度接近的"梁柱等强"框架同"柱强于梁"框架一样,具有较好的延性,弯矩调幅能力较强;梁端、跨中和柱顶强度接近的"梁柱等强"框架延性较差,弯矩调幅能力较弱。

杆件修改与去除及内力变更时杆系结构分析的矩阵力法

采用矩阵力法,引入假想初位移的概念,用原始结构在外荷载与某一组假想初位移联合作用下的效应,来替代部分杆件被修改、去除及内力变更的新结构在该外荷载作用下的效应。这种方法的计算可以仅涉及被修改、去除及内力变更的那部分杆件,并且利用原始结构的计算成果来分析新结构,无须按常规方法从头开始再计算一遍。在许多情况下,这种做法的工作量有可能成倍地甚至几十倍地大幅度减少。文中附有算例,计算结果表明本文提出的简捷计算方法是正确的、可靠的和有效的。

预应力折线形铰接钢拱加固拱桥技术试验研究

以新疆某旧拱桥为工程背景,建立其主拱圈缩尺模型,对比分析了缩尺模型在模拟自重荷载作用下,采用预应力折线形铰接钢拱加固前后主要控制截面的应变、挠度及拱圈弯曲能等指标的变化。缩尺模型经加固后,拱圈控制截面的应力水平总体比加固前明显减小;加固对拱轴线形可起到明显的调整作用,且加固后拱圈弯曲能量减少了81%。实验结果表明,预应力折线形铰接钢拱能够有效分担和改善拱肋的自重内力,从而显著提高其抗压承载力。该加固技术对改善类似拱轴线形不佳或自重内力条件不利的上承式拱桥的承载力和使用性能效果显著,可作为拱桥加固的备选技术方案。

考虑畸变影响的薄壁箱梁横向内力修正系数研究

为改进传统的薄壁箱梁横向内力计算方法,选取从顶板和底板中点处切开的“半框架模型”计算横向变位,并根据“半框架模型”变形与箱梁畸变变形之间的协调关系,推导考虑畸变影响的横向内力计算公式。通过Ansys有限元软件对本文改进的横向内力计算方法进行了验证;以刚性支承框架内力为基础,定义了横向内力修正系数,详细分析偏载位置、箱室高宽比、顶板和腹板抗弯刚度比变化对修正系数的影响。研究结果表明,按本文方法计算的底板横向弯矩比按传统方法计算值更接近于Ansys有限元结果;随着抗弯刚度比的增大,靠近偏载角点处横向弯矩修正系数减小,远离偏载角点处修正系数增大;抗弯刚度比变化对偏载作用点处的修正系数影响很小;箱室高宽比较大时,随着顶板和腹板抗弯刚度比的增大,修正系数变化更加明显。

隔震加固中竖向荷载作用下钢-砌体组合托梁内力修正系数研究

针对隔震加固中的钢-砌体组合托梁,结合托梁上墙体有无开洞情况,设计了墙上无开洞和开洞两组试件,对其进行了竖向荷载作用下的受力性能试验。研究了托梁上墙体的破坏特点,给出了破坏形式;对比分析了两种状态下托梁截面应力,给出了两种状态下不同截面的受力状态。采用正交试验和线性回归方法,分析了钢-砌体组合托梁的内力修正系数,给出了墙体不开洞与开洞两种不同情况下支座弯矩、轴力和跨中弯矩的修正系数公式。

黏土改良磷尾矿砂用作路基填料的研究与应用

磷尾矿砂属于固体废弃物,其几何形状、力学性能以及颗粒组成与天然砂类似,黏土改良磷尾矿砂具有类似砂土的内嵌黏聚结构,充分压实后形成密实固结体,是一种优良并有推广价值的路基填料。文中从材料特性、结构强度角度分析磷尾矿砂掺土后性能变化规律,提出了黏土改良磷尾矿砂填筑路基的应用层位、掺配比例和施工方法。与掺灰土相比,其成本节约30%以上,经济社会效益显著。

预应力混凝土框架内力重分布的试验研究

为了探讨预应力混凝土框架的梁端塑性转动特点和内力重分布规律,对3榀8m跨度的预应力混凝土框架进行了竖向静载试验及有限元非线性模拟分析。结果表明,适筋破坏的预应力混凝土框架,可产生充分的内力重分布现象,影响框架内力重分布的因素主要包括相对受压区高度、预应力度及次弯矩等;最后给出了以相对受压区高度及预应力度为自变量的框架梁梁端弯矩调幅的建议公式,并与规范公式进行了对比。

现浇混凝土空心双向板实用计算方法

基于弹性理论,假定单宽空心板带与实心板带中点挠度比值等于整体空心板与整体实心板中点挠度比值,单宽空心板带与实心板带中点弯距比值等于整体空心板与整体实心板中点弯距比值。推导出单向布管的空心双向板的内力修正系数。在此基础上给出了基于实心双向板常规计算图表的现浇混凝土空心双向板的挠度和弯距计算公式。ANSYS通用有限元程序对算例的计算结果表明,挠度和中点弯距值的计算误差均小于10%;空心双向板的双向受力特性十分明显;平行于管轴方向的截面惯性矩大于垂直于管轴方向的截面惯性矩,其差值小于7%。此外,本文还对空心板布管方向和钢筋布置提出了建议。

基于监测数据修正多尺度有限元模型的超高层转换桁架和节点内力变化规律研究

为克服超高层结构关键构件和节点在传统局部分析模型中存在边界误差和不能全面反映结构受力的不足,根据应变监测获取超高层结构的静力响应,分析采用非均匀温度场作用下超高层结构多尺度有限元模型的估算结果与实际结构动静力响应之间的差异,提出了基于结构自振频率、悬挑桁架和节点的温度应力系数为目标的响应面模型修正方法,在修正后的多尺度有限元模型中施加规范给定五十年一遇的风荷载,分析转换桁架和节点的局部应力变化。分析结果表明:超高层结构幕墙施工状态下温度与应力之间的相关性系数超过0.8,温度变化对构件应力影响较大,验证了以温度应力系数为目标的超高层结构响应面模型修正方法有效性,以及采用非均匀温度场作用下多尺度有限元模型分析结构局部构件内力变化的可行性。