汽机房管桁架屋面计算模型对比分析

建立了汽机房屋面单榀三角管桁架模型、三角管桁架整体模型和三角管桁架与汽机房下部结构整体模型。对比分析了各个模型的计算结果,旨在选择一种能满足工程设计要求且高效的建模方式。

钢管混凝土空间桁拱徐变计算的单一单元模型

采用空间杆单元模拟结构杆件,基于徐变作用下钢管与核心混凝土黏结良好因而应变协调的特点,结合徐变的时间步增量分析方法,建立适合钢管混凝土空间桁拱徐变分析的单一单元模型并开发了程序,对湖南茅草街大桥(主跨为368 m的中承式钢管混凝土拱)进行了《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG-T D65-2015)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)规定的两种徐变模式下拱肋下挠、截面应力以及杆件内力重分布的对比分析。结果表明:本研究的钢管混凝土杆件单一单元模型相对于常规的双单元模型能提高计算效率;两种徐变模式下计算的由徐变引起的拱肋下挠、截面应力重分布非常明显,杆件内力重分布不太明显;相对而言,后一种徐变模式下徐变对拱肋受力行为的影响更强些。

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的模型试验

对碳纤维布(CFS)加固复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行试验研究。设计制作4根矩形钢筋混凝土箱梁模型和1套抗扭试验装置,对其中3根箱梁采用不同方式的CFS加固,并对4根箱梁进行不同弯剪扭复合受力下抗扭性能的模型试验;根据试验结果对比分析加固后箱梁承载力的提高和刚度的变化,从而得出CFS的加固效果;深入研究加固后箱梁纵筋和箍筋的应力变化以及CFS的应变情况,从而得到CFS加固提高箱梁抗扭承载力的工作机理;应用变角度空间桁架模型对箱梁模型的抗扭承载力进行理论计算,并与试验结果进行比较,理论值与试验值符合较好,其比值的平均值为1.076,标准差为0.0692,变异系数为0.0643。最后得出结论,CFS加固能有效地提高弯剪扭复合受力下箱梁的抗扭承载力,利用变角度空间桁架模型能较精确地计算CFS加固的箱梁的抗扭承载力。

新型外包钢混凝土组合梁抗扭的试验及分析

共进行了5根新型外包钢-混凝土组合梁的扭转试验,其中2根用于研究纯扭性能,3根用于研究复合受扭性能。测得了试件的扭矩-扭率曲线,钢筋扭矩-应变曲线,外包钢的应变分布及混凝土的应变分布。试验和分析结果表明:新型组合梁的受扭承载力由混凝土翼板以及外包钢与混凝土翼板组成的箱型梁两者共同承担。弯扭比是影响构件受扭承载力的重要因素。当其它条件相同,弯扭比在3左右时,组合梁受扭承载力达到最大。该文对组合梁受扭性能进行了弹塑性理论分析,提出了组合梁纯扭及复合受扭作用下开裂扭矩的计算公式。采用变角空间桁架模型,提出了该新型组合梁在纯扭及复合受扭作用下发生扭型破坏时的极限扭矩计算公式。理论公式计算结果与试验结果吻合良好。

基于改进应力变化率法的空间杆系结构鲁棒性分析

为研究空间杆系结构鲁棒性及结构失效模式预测方法,将杆件关键系数引入应力变化率法用于结构失效模式预测和结构可靠度分析以考虑悬链线作用对杆件失效模式的影响。利用ANSYS数值模拟分析了静力阶跃荷载和竖向地震荷载作用下单层星型穹顶结构杆件失效模式,对比了考虑杆件关键系数前后应力变化率曲线。作为对比分析,应用有限元软件ALGOR分析了一种新型张弦桁架结构在7种局部构件损坏工况下剩余构件内力变化的敏感性系数,分析了结构可靠度的鲁棒性并同传统张弦桁架结构进行了对比。结果表明,考虑杆件关键系数后显著提高了临界破坏发生前若干荷载步的应力变化率,从而可利用该方法在结构失效前进行预警。通过改变下弦拉索的数量和布置方式可有效降低其对构件内力变化敏感性的影响,从而有效提高结构可靠度。在断索工况下,该高冗余度张弦桁架结构可提高结构抗连续性倒塌能力,延长结构从局部破坏到全部倒塌的过程,增加了结构安全储备,增强了结构抵抗灾变荷载的能力。

预应力双排支护桩的计算理论研究及工程应用

在总结以往研究成果的基础上,对比分析现有的两种计算模型,提出新的计算模式,将双排桩及桩间土体视为空间等代桁架,并将前后排桩的底端视为弹性约束,同时采用对后排桩施加竖向预应力的方法,来平衡桩侧土压力和改善前后排桩的受力性能。利用有限元程序,通过对3种计算模型的对比分析,并与实测数据的对比,对所提出的计算模型和方法进行了必要的验证。结合工程实例,对影响预应力双排支护桩的关键因素进行了分析,计算分析和工程实例都表明:利用空间等代桁架模型和对后排桩施加竖向预应力的方法可以取得满意的结果。

节点轴向刚度对方管空间三角形桁架静力性能的影响

为研究节点轴向刚度对方管空间三角形桁架静力性能的影响,使其设计建立在更合理的理论分析基础之上,采用ANSYS软件对方管空间三角形桁架受力性能进行了分析。采用壳单元建立了可考虑节点刚度的分析模型,将其分析结果与不考虑节点轴向刚度的分析模型进行了对比。不考虑节点轴向刚度的分析模型考虑了节点为刚接、铰接及弦杆连续腹杆与之铰接3种情况。对比分析结果表明,节点轴向刚度对桁架整体变形影响较大,对桁架内力分布的影响很小。为便于应用,提出了能够很好地模拟节点轴向刚度影响的方管结构简化分析模型(SIM)。建议在计算方管空间三角形桁架变形时考虑节点轴向刚度的影响。

六面体柔性桁架多体结构动力学建模与仿真

基于Kane方法建立起六面体柔性桁架多体结构动力学数学模型,得到了数值仿真计算结果。同时对所给模型用ANSYS软件进行了有限元分析运算,并将两种结果和实验分析进行了比较。比较结果显示所建立动力学模型正确,可为空间柔性桁架振动控制研究提供依据。

引入初始破坏的桁梁结构倒塌试验研究

对空间桁梁结构模型进行了倒塌试验.研制了连续性倒塌试验中人工控制的初始破坏引入装置.利用动态应变数据采集系统以及数字图像处理技术获取初始破坏引发的动力过程中的应变和位移,数据分析可得到结构破坏过程的持续时间,测点的应变时程曲线,观测点的位移时程曲线,揭示了破坏过程及破坏机制.结果表明:构件承载力富余程度的高低及空间效应是结构抗倒塌重要的冗余度.采用理论分析和数值分析对结构的破坏过程进行了模拟.

钢纤维混凝土桩基厚承台承载力计算方法分析

根据承台试验和三维非线性有限元计算结果 ,提出了适宜进行厚桩基承台传力机理分析的计算模型。并结合文献 [1]公式 ,按该模型的传力方式提出了钢纤维混凝土桩基厚承台承载力的简化计算方法。

钢桁腹式混凝土组合箱梁桥的空间梁格模型

为更加合理地开展钢桁腹式混凝土组合箱梁桥的设计,通过对比已有分析模型的优缺点,提出了钢桁腹式混凝土组合箱梁桥的空间梁格模型。介绍了空间梁格模型的建模思路,并参考Hambly关于梁格建模的基本原则,提出了适用于空间梁格模型的建模方法。通过应用示例,展示了基本空间梁格和精细化空间梁格的建模方法,并与实体有限元模型进行对比。结果表明:对于结构整体分析,基本空间梁格就能满足要求;而对于横向分析,则需采用更为精细化的空间梁格模型。

空间预应力钢桁架火灾响应及火灾后受力性能试验研究

对一组空间预应力钢桁架结构开展了火灾行为试验研究。模型的主杆件选用奥氏体304无缝不锈钢管,张拉钢索采用7×12+IWR镀锌高强钢绞线,通过置于模型下端中心处的伸缩小立柱施加预应力。试验采用烬类燃烧火灾模型,利用荷重块模拟施加均布荷载。结构模型两端简支,另两边自由。试验测定了火灾下桁架弦杆和腹杆的温度响应及上弦节点位移。对火灾后尚未破坏的结构模型进一步开展了原位卸载及加载试验,得到测点位移及典型单元应变。结果表明,受火时预应力钢桁架模型的位移响应处于动态变化状态,且当结构模型的最大挠度超过1/100L时,也未见发生整体坍塌。受火时预应力钢桁架的主要变形特征为部分受压杆弯曲及整体结构扭曲,且受火后的结构模型产生一定的残余变形及刚度退化,这些特性与桁架自身刚度及外荷载大小等因素有关。

柱-墙下桩承台空间桁架模型有限元分析

在实际工程中,由于建筑的需要,经常会出现上部结构荷载传到承台的形式较复杂的情况,荷载并不仅仅只是以点荷载或线荷载的形式作用于承台,而是点荷载和线荷载同时作用的情况,即承台上同时作用有柱和墙的情况.本文通过对柱-墙下承台进行的有限元分析探讨,提出了柱-墙下承台按不同荷载情况的荷载等效方法,并进行了桩顶反力分析和误差分析,进而得出柱-墙下桩承台计算采用等效荷载的方法,同样可以按照空间桁架理论设计.

复杂空间钢管桁架CAD建模中模板的应用

通过桁架模板库的建立和单榀设计与整体设计相结合的方法,方便准确地实现了复杂空间管桁架结构的有限元建模,并有助于充分了解单榀桁架结构性能,方便实现结构方案的选型.基于模板的建模方法,方便了结构设计人员,提高了管桁架结构设计的效率.

应用ANSYS软件分析四桩厚承台的传力机理

通过ANSYS有限元软件对单柱下四桩厚承台进行分析,将厚承台简化为空间桁架模型,其传力机理明确,便于进一步探讨提高承台承载力的设计方法。

大型集群桩基厚承台空间桁架模型试验及数值模拟分析

进行4个不同厚度、不同配筋方式的34桩厚承台的模型试验,分析承台的破坏模式、开裂荷载、破坏荷载以及桩顶反力分布,基于模型试验结果,以7个厚承台模型进行数值模拟分析,研究大型集群桩基厚承台的受力特性,验证空间桁架模型的合理性,并讨论不同承台厚度和配筋形式对承台的承载性能及桩顶反力分布的影响。结果表明大型集群桩基厚承台符合空间桁架模型的受力特点,承台厚度适当增大和桩顶区域集中配筋均能增强承台的承载力,桩顶反力分布受承台厚度和配筋方式的影响较小,数值模拟的结果与试验结果基本吻合,数值模拟的结果具有一定的参考性。

空间网架结构的恢复力模型

研究了空间网架结构在地震力作用下弹塑性工作状态及其特点．采用时程分析法，选用Ｅｌｃｅｎｔｒｏ地震波，并采用作者等人提出的恢复力模型多折线模型，导出了单元刚度随时间变化后的弹塑性刚度值．

空间网架结构弹塑性时程分析的关键技术

就弹塑性动力分析问题，针对空间网架结构陈述了其中的几个关键技术，并就恢复力模型问题首次提出了考虑杆件真实工作性态的模型多折线模型，在此基础上进一步推出结构的弹塑性刚度、团聚质量阵和阻尼阵．

基于植入式桁架模型隧道锚杆特性数值模拟研究

根据锚杆的力学特性,结合理论分析,建立锚杆受力模型,进而推导出植入式桁架的空间等代模型。数值模拟分析中相对传统的桁架单元只能承受轴向拉、压应力而言当采用植入式桁架模型建模时,不考虑施工过程中桁架单元与其他单元节点耦合问题,使数值分析更加切合实际状态。以大断面快速路隧道为工程研究背景,从隧道锚杆作用效果出发,选取隧道穿越复杂地质条件的浅埋偏压段典型区段为研究对象。以有限元数值模拟为研究手段,通过研究特定的开挖工法下锚杆的特性,对比实测证明可行性并分析锚杆作用效果。研究为下阶段优化锚杆布置位置、工程安全生产的关键控制技术做出理论铺垫,同时对优化设计降低工程造价提供理论支持,为类似工程提供参考借鉴。

四川茂县羌族博物馆大跨度连廊研究与设计

以空间桁架模型来分析四川茂县羌族博物馆大跨度连廊,对结构构件自由度的基本理论深入理解并且灵活运用,布置新型支座来实现架空的连廊与主体结构的三维空间柔性连接,既满足结构承载力及变形的要求,又节省了建筑空间,更好地实现了方案效果.