Stability Analysis of Space Compcoite Structore and Its Ultimate Bearing Capacity

In this paper, using incremental equilibrium equation, the authors have studiedthe effeet of ultimate bearing capacity of every component on structuralstability, and discussed the stability analysis method for space compositestructures. With the help of the test results for the concrete filled ateel tubeskeleton of the long-spen RC arch bridse, it is proved that the proposed methodis accurate and reliable.

深水钻井井口吸力桩稳定性计算和校核方法

深水松软土质下,传统喷射法安装的表层导管在钻井阶段存在下沉和倾斜的风险。为了提升深水钻井水下井口的稳定性,提出了井口吸力桩表层建井的方法,开展了吸力桩下入深度和稳定性分析。基于桩基承载理论和广义Winkler地基梁模型,建立了井口吸力桩稳定性理论模型,并通过有限元方法和有限差分法研究了井口吸力桩稳定性特征及影响因素。以南中国海某井工程参数为依据,对井口吸力桩稳定性开展理论计算,与有限元计算结果进行对比,竖向极限承载力误差为4.23%,最大水平位移误差为6.0%,最大弯矩误差为2.96%,印证了计算结果的准确性。在钻井工况极限载荷作用下,相比于传统表层导管,井口吸力桩竖向承载力提升了43.91%,水平位移减少了63.21%,抗弯安全系数是前者的24.5倍。分别对井口吸力桩施加不同水平位移和弯矩,结果表明水平载荷对横向稳定性影响较为显著。井口吸力桩具有很高的竖向承载力和横向承载力,显著提高了水下井口的稳定性,研究结果为其在深水松软土质中表层建井提供了理论依据。

空间异形桥塔的稳定极限承载力计算方法

空间异形桥塔几何构形复杂,存在非规则截面和非理想边界特征,利用现有方法难以获得其稳定极限承载力,无法准确感知结构安全性,保守设计思维引发材料浪费。而这类桥塔形式发展快、规模大,朝着结构高耸化、材料高强化、构件薄壁化的趋势发展,稳定问题突出,需重点关注其稳定极限承载力。本研究剖析了桥塔稳定问题的实质,从非线性稳定安全系数入手,系统考虑构件长细比、双重非线性、初始缺陷的影响,寻求稳定安全系数与稳定折减系数的内在映射关系,提出了空间异形桥塔稳定极限承载力计算方法。采用矩形和圆形钢筋混凝土、纯钢箱、钢箱混凝土等典型理想压杆算例,将稳定承载力结果与规范值比对,验证了所提计算方法的可行性和准确性。最后,以一座典型的空间异形桥塔斜拉桥为工程依托,构建了精细化非线性有限元模拟策略,获得其稳定极限承载力。结果表明:该工程的弹性稳定安全系数为18.56,非线性稳定安全系数为4.125,稳定折减系数为0.899,考虑双重非线性和初始缺陷后,非线性稳定安全系数仅为弹性稳定安全系数的0.22,稳定极限承载力大幅降低。对于长细比较大的异形压杆索塔结构,设计上应充分考虑非线性对结构稳定承载力的影响。

赣州西站站房钢结构分析与设计

赣州西站是京港高速铁路在赣州市内最大的高铁站,建筑造型新颖。为契合建筑造型,上部钢结构具有大跨、异形、节点复杂、超高穿层柱等特点,通过结构整体分析、钢结构极限承载力分析、正面钢结构屈曲分析、复杂节点有限元分析和穿层柱分析等方法,采用在空腹桁架的平面外设置钢拉索,超高穿层柱设计空间钢网格结构关键节点等措施确保结构设计的可靠性。结果表明钢拉索可有效保证空腹桁架的平面外稳定性;弹性、弹塑性全过程屈曲分析表明,屋盖安全系数均大于2.0,屋盖钢结构极限和稳定承载力满足设计要求;铸钢节点在罕遇地震作用下仍处于弹性状态,满足性能设计要求;铸钢球关键节点有效解决穿层柱超高问题,进一步提高了穿层柱的稳定和极限承载能力。

基于尖点突变模型确定静载试验的基桩极限承载力

利用静载试验的荷载-沉降曲线确定基桩极限承载力的分析方法很多,但至今尚未找到合理、有理论依据的确定基桩极限承载力的评判方法。因此,尝试利用尖点突变模型分析基桩静载试验的荷载-沉降曲线来评判基桩极限承载力;利用Matlab软件直接拟合静载试验的荷载-沉降曲线,以突变特征值为评价标准,确定基桩极限承载力。研究表明:(1)对比分析目前常用的尖点突变模型求解方法与文章提出的直接拟合法,发现目前常用的一般求解法存在不稳定性、误判等不足,评判结果与静载试验实际情形不符;(2)直接拟合法求得的势函数具有唯一性、首位性、单调性等特征,计算结果与基桩静载试验的实际情况相符,解决了一般求解法存在不稳定性、误判等问题,且比现行基桩检测规范计算结果更为安全。研究结果为较大直径基桩在缓变形情形下,以0.05D桩顶沉降量为标准确定基桩极限承载力提供了理论依据。

屈曲约束支撑对结构减震的研究

随着当今社会的不断发展,建筑结构愈发复杂化和大型化,结构抗震和减震的难度越来越大。研究以某校区为对象,分析了BRB屈曲约束支撑对于结构抗震性能的影响,通过采用屈曲约束支撑后,房屋总体抗震能力相较于原结构有了一定提升,且房屋总体抗震能力满足相关要求,以期为类似工程提供参考。

对水平增强体复合地基设计中几个问题的探讨

针对目前水平增强体复合地基在承载力、沉降以及稳定计算中存在的问题进行了研究。算例结果表明:考虑筋材水平拉力和垂直拉力的作用,对于底层加筋软土,其地基极限承载力提高幅度约为10.32%,对于铺设3层土工织物的软土,其地基极限承载力提高幅度约为84%;考虑筋材受拉产生的垂直向上的拉力对减小基底附加应力的有利作用,同时考虑筋材受拉产生的水平拉力均化地基表面附加应力,从而减小不均匀沉降的有利影响,双层土工织物加筋地基沉降较无筋地基减小幅度为59.6%。本文提出的拟黏聚力分析模型舍弃了加筋路堤仅考虑筋材抗滑力矩的常规稳定分析方法,将筋材加固作用转化为加筋土体抗剪强度的提高,能够充分反映加筋路堤的实际工作状态,算例表明,边坡稳定安全系数比不考虑拟黏聚力时提高53.36%。

极限分析有限元法讲座——Ⅰ岩土工程极限分析有限元法

经典岩土工程极限分析方法一般采用解析方法,有些还要对滑动面作假设,且不适用于非均质材料,尤其是强度不均的岩石工程,从而使极限分析法的应用受到限制。随着计算技术的发展,极限分析有限元法应运而生,它能通过强度降低或者荷载增加直接算得岩土工程的安全系数和滑动面,十分贴近工程设计。为此,探讨了极限分析有限元法及其在边坡、地基、隧道稳定性计算中的应用,算例表明了此法的可行性,拓宽了该方法的应用范围。随着计算机技术与计算力学的发展,岩土工程极限分析有限元法正在成为一门新的学问,而且有着良好的发展前景。

拱桥结构极限承载力的研究现状与发展

从分析理论、试验研究及极限承载力分析方面介绍拱桥结构极限承载力研究现状 。

大跨度外倾式拱桥稳定及极限承载力分析

为研究外倾式拱桥稳定及极限承载力问题,以九堡大桥为背景,建立有限元分析模型,分别计算了该桥线性屈曲、几何非线性稳定(分别考虑初始缺陷以及材料非线性)、弹塑性稳定状态下的稳定系数,对失稳机理以及车道荷载和静风荷载作用下的极限承载力进行分析,在此基础上讨论了荷载及横撑布置对极限承载力的影响。分析结果表明:几何非线性对于刚度较大的钢拱桥稳定的影响不大,而材料非线性对极限承载力的影响显著,弹性稳定分析会过高地估计钢拱桥的极限承载力;外倾式拱桥的失稳多为面外失稳形式,且副拱拱顶横撑对稳定的影响较小。

高墩大跨径弯连续刚构桥梁空间非线性稳定分析

在高墩大跨弯连续刚构桥梁的设计与施工中,结构稳定性非常重要。本文分别考虑结构的几何非线性和材料非线性力学特征,对高墩大跨弯连续刚构桥梁的结构稳定性进行详细的数值分析,并与线弹性的计算结果进行对比。结果表明:弯连续刚构桥梁的稳定问题已经转化为考虑结构材料屈服强度的极限承载力问题,同时几何非线性对稳定的影响亦不能忽略。

岩土工程极限分析有限元法及其应用

经典岩土工程极限分析方法一般采用解析方法 ,有些还要对滑动面作假设 ,不适用于非均质材料 ,尤其是强度不均的岩石工程 ,从而使极限分析法的应用受到限制。随着计算机技术的发展 ,极限分析有限元法应运而生 ,它能通过强度降低或者荷载增加直接算得岩土工程的安全系数和滑动面 ,十分贴近工程设计。本文探讨了极限分析有限元法的一些基本原理 ,包括安全系数的定义、岩土体整体失稳的判据、屈服准则的选用等 ,并将该方法应用于边坡、地基、隧道稳定性计算 ,算例表明了此法的可行性 。

钢管桁架拱的稳定性能及应用

首先介绍桁架拱的组成特点、力学特性及工程应用,探讨拱的弹性和非弹性失稳特点及分类.结合桁架拱弹性屈曲模型、荷载作用类型及初始挠度沿轴线的分布形式,指出了桁架拱几种可能的破坏和失稳形式.在钢管桁架拱形结构失稳模态分析的基础上,利用非线性有限元分析方法,对立体管桁架拱进行了面内整体稳定承载力分析,从结构的荷载-位移全过程曲线考察了桁架拱稳定性能的基本规律,从中找到控制桁架拱设计的主要失稳形式.最后,结合南通体育会展中心拱支网壳结构的整体稳定性能进行研究,指出现阶段对桁架拱稳定性分析的基本方法和步骤.

等效静风荷载下超大型冷却塔受力性能分析

首先概述了某超大型冷却塔群塔内外表面测压风洞试验结果,结合表面压力极值分布关系、多塔比例系数和风振系数描述了冷却塔等效风荷载作用特点。采用有限元计算方法,分析了冷却塔在重现期设计风速作用下内力及变形分布,验算了冷却塔筒体局部弹性稳定性。考虑冷却塔混凝土材料及几何非线性,初步探讨了冷却塔在静风荷载作用下的极限承载力。分析过程着重比较了内压效应、外表面极值荷载分布模式、端部效应、风剖面幂指数、多塔干扰效应对于冷却塔的影响。

考虑不排水抗剪强度空间变异性的条形基础极限承载力随机分析

目前有关抗剪强度参数随深度变化对地基稳定性影响的研究还不深入。为此,提出了考虑土体不排水抗剪强度均值和标准差随深度变化的地基稳定性随机分析方法。建立了表征不排水抗剪强度空间变异性的不平稳随机场模型,采用Karhunen-Loeve(KL)展开离散随机场。探讨了土体不排水抗剪强度参数空间变异性对地基极限承载力的影响规律,并比较了不排水抗剪强度参数平稳和不平稳随机场模型对地基稳定的影响。以不排水黏性地基稳定随机分析问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明:考虑不排水抗剪强度参数空间变异性时,地基极限承载力均值和标准差随相关距离的增大而增大,地基极限承载力对竖直向相关距离更为敏感。地基极限承载力均值随不排水抗剪强度变异系数的增加而减小,标准差随变异系数的增加而增加。不排水抗剪强度变异性对地基失效概率有明显的影响,安全系数较大时,不排水抗剪强度相关距离越小,地基失效概率越小。与不排水抗剪强度参数的不平稳随机场相比,不排水抗剪强度的平稳随机场模型会高估地基极限承载力的变异性,在相同的安全度水平下,当地基的安全系数较低时,平稳随机场模型会导致对地基失效概率的低估;当地基安全系数较高时,平稳随机场模型会导致对地基失效概率的高估。

大跨度两铰钢拱桥面内稳定分析

几何非线性及稳定问题是大跨度钢拱桥设计中的重要课题之一。本文应用弹塑性大变形计算方法 ,通过对两座大跨度两铰钢拱桥的面内非线性分析 ,讨论了结构稳定计算中加载方法的影响以及材料屈服与结构失稳间的关系 ,结果表明 ,加载顺序对承载力计算结果的影响十分小 ,按 μ (恒载 +活载 )比例加载法推定的极限荷载与再现结构初始状态的逐次加载法所得到的结果基本一致 ;加劲梁的早期屈服增加拱肋的负担 ,对钢拱桥的失稳具有显著的影响 ;

电厂超大型排烟冷却塔风洞试验与稳定性分析

为了研究电厂超大型排烟冷却塔结构的稳定性能,进行群塔刚体测压和气弹测振模型风洞试验,获得计算风致稳定性所需的表面压力极值分布模式、多塔比例系数和风振系数等参数,采用有限元数值模拟方法和自行编制的前、后处理程序验算了排烟冷却塔的局部、整体稳定性能和极限承载力.计算结果表明:烟道周边壳体局部稳定性安全因子低于规范最小值,必须采取加固措施;加固后冷却塔整体最不利失稳临界风速大于设计检验风速,且考虑内吸力影响会使其有30%左右的下降幅度;施工状态承载力验算表明,随着施工高度的上升,临界风速逐渐降低,当施工模板层数达到100时,其临界风速为119.41 m/s,远大于当地50 a一遇年最大风速(24 m/s).

DZ450/9-S钻机底座的非线性稳定分析

应用非线性有限元方法研究底座结构的稳定性问题。使用牛顿 拉斐逊和弧长法获得结构的载荷位移曲线和失稳模态。根据结构的载荷位移曲线和失稳模态 ,研究前、后立柱两端不同的连接方式对结构稳定性的影响。当前、后立柱两端为铰接时结构有较高的极限承载能力。考虑到底座的初始缺陷 ,对其进行非线性有限元分析 。

海底管线稳定性影响因素分析

实现管线的稳定性是埋设海底管线并使其正常运营的前提。分析了波浪、海流、管线周围土体性质及液化发生等方面对海底管线稳定性的影响 。

双工字钢组合梁桥钢梁设计参数敏感性分析与优化

对于中小跨径的双主梁式钢板组合梁桥,通过有限元法进行参数分析,综合考虑弯曲应力、局部抗屈曲能力、体系极限承载力等因素,研究局部设计参数(翼缘板宽厚比、腹板高厚比、加劲肋布置等)对双工字钢组合梁桥结构性能的影响,提出设计参数的合理取值建议,并从全桥用钢量最小的角度提出合理钢梁梁高,可为同类工程提供设计参考.