基于三角荷载的跑车试验简化模拟方法及应用

针对传统跑车试验模拟方法存在费时费力、不便于桥梁快速检测评估的缺点,提出一种基于三角荷载的跑车试验简化模拟方法。该方法首先采用三角荷载简化模拟冲击荷载;然后根据模型有限单元长度、试验车辆速度确定加载过程;最后将三角荷载加载时程序列代入到车致桥梁运动方程中,根据桥梁结构动力学理论求解桥梁结构动力响应,实现跑车试验快速模拟。将该方法应用于坦桑尼亚基甘博尼大桥(主跨200m的双塔单索面预应力混凝土斜拉桥)中,对比分析跑车试验模拟计算结果和实测结果,得到自振频率、动挠度、动应力计算结果与试验结果相吻合,桥梁整体刚度、强度满足设计要求,实现了桥梁快速检测评估。

地基内竖向三角形荷载引起的土中应力公式

以明德林解答为依据 ,系统推导了作用在半无限弹性体 (地基 )

倒三角形荷载下双重弯剪型结构的位移计算方法

为了研究双重弯剪型结构承受倒三角形荷载的位移计算方法,在前期研究工作基础上,首次推导出倒三角形荷载下双重弯剪型结构中两个子结构的弯曲变形、剪切变形、总水平位移的通用表达式,进一步完善了广义双重结构的位移计算理论。针对框架-密肋复合墙结构、框架-剪力墙结构的变形特点,由双重弯剪型结构的位移计算公式出发,推导出前两种结构承受倒三角形荷载时的特解与位移解析解,证明了:框架-密肋复合墙结构是双重弯剪型结构的一个子结构抗弯刚度趋于无穷大的具体表现形式;框架-剪力墙结构是双重弯剪型结构的一个子结构抗弯刚度趋于无穷大且另一个子结构抗剪刚度趋于无穷大的具体表现形式。本文对具有不同变形特征的双重结构位移计算方法的分析有助于从更高层面理解水平荷载下任意双重结构的变形规律及相互之间的关系。

刚塑性悬臂梁在三角形脉冲荷载作用下的动力分析

三角形脉冲荷载一般用于模拟爆炸荷载,其动态响应分析是结构动力计算的重要内容之一。基于刚塑性本构模型等基本假设和冲击动力学理论,对悬臂梁在三角形脉冲荷载作用下的动态响应进行了研究。根据三角形脉冲荷载幅值的大小,将悬臂梁的动力响应分成了5种情况,每种情况中再按照杆件的塑性铰位置和荷载是否仍作用于结构上等情况划分为若干阶段。利用动量定理和动量矩方程推导了5种不同荷载水平下,杆件各阶段的位移、加速度、塑性铰位置和塑性功等力学量的公式,分析了这些参数在杆件运动时的变化情况。结果表明,对于三角形脉冲荷载幅值不同的取值范围,杆件的塑性铰位置、运动速度、加速度和塑性功等力学参数的变化将有所不同。

基于三角形移动荷载的上承式拱桥换梁前后动力响应研究

某空腹式变截面悬链线上承式石砌拱桥桥面系纵梁病害严重,拟将空心板梁更换为钢箱梁。为研究换梁方案的合理性,采用MIDAS软件建立换梁前、后拱桥有限元模型,采用三角形移动荷载简化车辆模型,计算桥梁模态和临界速度,研究车速60、80、100 km/h时主梁关键截面的动力响应。结果表明:桥梁前4阶模态速度参数均小于1,不易发生共振;换梁前、后主梁材料和跨中位置支承形式不同,但跨中动力响应差异较小;换梁前跨中响应频率集中在桥梁第2阶固有频率,频率对应的竖向加速度频谱峰值较大,而换梁后跨中动力响应频率分布较分散,分别对应桥梁第2、5、8阶固有频率,频率对应的竖向加速度频谱峰值较小,换梁后桥梁振动形态更为多样化,有利于降低共振风险、分散能量分布、提高结构稳定性。换梁后桥梁动力响应极值均满足规范要求,且振动形态多样,空心板梁更换为钢箱梁方案合理、可行。

三角形周期荷载作用下软基路堤沉降研究

采用能够同时考虑主次固结变形的Yin-Graham一维弹黏塑性模型,对三角形周期荷载作用下软土路堤运行期间和运行期结束时的长期沉降进行了理论分析,获得三角形周期荷载作用下软基路堤运行期结束时的总沉降计算公式和工后沉降计算公式。分析了三角形周期荷载作用下软基不考虑流固耦合与考虑流固耦合时长期沉降之间的相互关系,证明了三角形周期荷载作用下当循环荷载次数趋向于无穷大时软基具有最终沉降量与应力随时间增长的模式无关的性质。按照文中提供的总沉降计算公式,针对具体工程的土工参数,对路堤运行期结束时的总沉降量进行了计算,并由此确定运行期开始时软基应发生的沉降量,为合理确定高速公路路面铺筑时机提供沉降标准。

三角形分布荷载下钢筋混凝土无腹筋梁受剪性能研究

在试验基础上,分析了三角形分布荷载下钢筋混凝土无腹筋梁抗剪机理,指出斜截面受剪承载力由斜裂缝末端剪力决定,并提出了建议计算方法。

三角形分布垂直荷载下条形基础地基附加应力公式的拓展

在张永谋《垂直条形三角形分布荷载下的地基附加应力的另一种推导》(2006年)结果的基础上,推导出半无限三角形垂直分布条形荷载、十字形三角形垂直分布条形荷载、Z字形三角形垂直分布条形荷载和无限大面积上三角形垂直分布条形荷载下的地基附加应力公式,其推导过程更多地体现了有限和无限的辩证关系。

水平瞬态荷载作用下桩土动力相互作用研究

为研究桩基在桩-土界面连续条件下,桩顶受撞击等水平瞬态荷载作用时桩基位移响应、桩-土界面动力响应和桩周土的应力分布规律,根据Biot理论和Novak平面应变假定,采用Euler梁建立桩-饱和土耦合振动的平面应变简化模型,利用Laplace变换和势函数分解求解系统动力控制方程.针对桩-土系统在水平三角形冲击荷载作用下的振动状态,着重对桩基位移响应、桩-土界面和桩周土的动力响应开展时域分析.研究发现:桩-土系统的位移场响应滞后于应力场响应;桩土模量比越小,桩-土界面有效径向应力、切应力及孔压响应越显著;土体渗透系数减小引起桩-土界面孔压增大,导致有效径向应力减小,桩-土界面处切应力几乎不受渗透系数变化的影响;渗透系数较大时,桩周土孔压分布较分散,最大有效径向应力出现在桩-土界面附近;渗透系数较小时,桩周土孔压分布较为集中,最大有效径向应力则出现在桩-土界面较远处.

半平面体在边界上受法向三角形分布荷载的应力分量

根据半平面体在边界上受法向分布力的积分公式,运用换元法将对直角坐标的积分转化为对直线倾斜角的积分,计算半平面体在边界上受法向三角形分布荷载的三个应力分量,对积分结果进行变量整体代换和运用三角函数万能公式简化,最后将三个应力分量全部表示成仅以两条直线斜率为自变量的函数表达式,结果形式直观简洁,方便工程计算。

矩形基础受三角形分布荷载作用下中心位置附加应力简易算法

矩形基础受三角形分布荷载作用下,地基土中心位置下某点附加应力可以用常规方法"角点法"来计算,但是计算步骤较多,略显复杂,本文介绍了一种简易算法,并通过原理分析和实例计算对比,验证了此方法的正确性,并且计算结果较"角点法"精度更高。

三级配混凝土梁在动荷载作用下的数值模拟

从三级配混凝土的细观层次出发,将梁的纯弯段视为由水泥砂浆,粗骨料及两者间的粘结带所组成的复合材料。采用既考虑应变率强化效应又计及损伤弱化效应的动力本构模型反映细观单元的损伤退化。通过自编的以位移控制的有限元程序对三级配混凝土梁在冲击荷载和三角形循环荷载作用下的破坏机制进行了数值模拟,给出了相应的应力-应变曲线和动弯拉强度。研究结果表明数值模拟所得的结果与实验结果吻合较好。

论荷载简化及简化后梁内力计算

在结构设计时,为了计算过程简便,常将结构构件上的实际荷载进行简化。本文将简述梁上的梯形荷载、三角形荷载如何进行简化及简化后梁内力计算。

三角形波动载作用下半刚性沥青路面动态响应三维有限元分析

针对动载条件下半刚性沥青路面结构破坏问题,采用三角形波激励加载,考虑车辆超载以及车速变化对路面结构动态响应量的影响,利用三维有限元数值法对超载、快速、慢速条件下的路面各结构层动竖向位移和层底动弯拉应力分布规律进行数值分析计算。结果表明,动载条件下,路表所形成的横向弯沉盆影响范围为6.2m,而基层层底沿横向0.35m范围内均承受动拉应力;车速越慢,超载越严重,路表、路基顶面的竖向动位移峰值及动弯拉应力峰值越大,在交通堵塞、长大纵坡的行驶环境中,路面材料的要求更高。

脉冲荷载作用下承重砌体墙动力行为分析

承重墙是砌体结构体系中的竖向承重构件,考察爆炸载荷作用下墙体的动力行为,对居民的生命和财产安全防护具有重要意义。文章利用有限元软件分析了三角形脉冲荷载作用下烧结普通砖砌体承重墙的动力响应,通过模拟现有砌体墙抗爆试验,验证了有限元模型的正确性和有效性,并基于位移加载法,确定承重墙的竖向极限荷载值,分析了竖向荷载、墙体高厚比、砌体材料强度等级对承重墙抗爆性能的影响。结果表明:当竖向荷载较小(荷载比μ≤0.5)时,墙体失效由墙端支座转角控制,承重墙的抗爆性能随着竖向荷载的增大得到一定程度的提升,而当竖向荷载较大(荷载比μ=0.8)时,其值对承重墙抗爆性能不利;承重墙P-I图的准静态渐近线受墙体高厚比影响较大,随着高厚比增加,承重墙抗爆性能显著降低;而材料强度等级对承重墙抗爆性能影响则较小。

矩形基础受垂直荷载作用下地基土中任意点的竖向附加应力系数计算公式

矩形基础受垂直均布荷载作用下,地基土中任一点的附加应力虽然可以通过角点法和应力叠加原理求得,但是除了矩形角点下各点计算较容易外,其余的点计算均较繁琐;矩形基础受垂直三角形分布荷载作用下,矩形基底面积垂直投影范围内地基土中各点的附加应力虽然可以通过角点法和应力叠加原理求得,但是除基底荷载分布为零的边的角点下各点计算较容易外,其余的点计算都很繁琐,而矩形基底面积外的点则无法计算。本文通过推导得出两个公式,借助电脑,能很容易地计算矩形基础受垂直荷载作用下地基土中任意点的附加应力系数,并通过计算对比,验证了公式是正确的。

钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙刚度匹配研究

内填混凝土双钢板组合剪力墙结构是一种新型的抗侧力体系,为了研究钢框架和组合剪力墙的刚度匹配,应用ABAQUS有限元软件分析了三层组合剪力墙在倒三角荷载作用下的滞回性能,通过改变组合剪力墙的跨度和厚度,得到不同的刚度特征值,分析刚度特征值取值对框架及组合剪力墙受力的影响,得到最佳的刚度特征值范围。根据刚度特征值取值范围,得到组合剪力墙墙厚计算公式。分析结果表明,刚度特征值是影响钢框架组合剪力墙结构受力状态和变形特征的主要因素,当刚度特征值取值在1.43-3.27时,钢框架和组合剪力墙刚度比较匹配,结构的受力状态较好。

采用连续分布地震作用函数在框架—抗震墙结构中的内力和侧移分析

由于地震作用本身是通过惯性力等效地反映 ,因此本文对高层框架 剪力墙结构建立力学模型时考虑了结构的质量分布 ,将楼盖的集中质量和墙体质量采用δ函数表示 ,推导出连续分布地震荷载作用下的位移和剪力 ,并与倒三角地震荷载作用下结构的位移和剪力作了相应的比较。通过算例发现 ,地震荷载分布形式对结构的剪力和位移影响较大 ,且采用连续分布形式地震作用分析高层框架

复杂拱型体系分析的计算机方法

将任意线型、变曲率、变厚度、弹性支承拱式体系分成ｎ个单元，利用三角形荷载处理任意的分布荷载，利用曲线模拟的方法处理任意的拱轴，采用文克尔假设及伏格特假设处理基础，对每个单元用经典理论推导出计算公式，对公式中的积分式用Ｓｉｍｐｓｏｎ积分数值化，然后采用递推理论、传递矩阵及迭加原理将各单元间的相互作用进行组合。通过算例，本文的理论方法及程序正确。

D值法反弯点高度EXCEL表的研制

文中推导补充了倒三角形荷载下的标准反弯点公式。对顶点集中荷载、均布荷载、倒三角形荷载下的标准反弯点公式及上、下层梁线刚度改变,上、下层柱高度改变时反弯点高度比的修正公式进行了验算,编制了EXCEL表格,以及通过算例验证了计算表格的正确性。