岩溶地层地铁区间隧道围岩临界承载力研究

岩溶地质构造在我国广泛分布,岩溶地质构造给地下工程造成的影响不容忽视。通过对岩溶地质构造特征进行分析,基于损伤理论与尖点突变理论,建立岩溶体顶部弯剪破坏与边墙屈曲破坏两种力学模型。针对层状围岩推导出基于顶部弯剪破坏模式的临界承载能力计算公式,并通过对某岩溶区段地铁区间隧道运行期间的稳定性分析验证了研究成果的合理性。

有侧移框架临界承载力的实用计算方法

基于结构平衡稳定状态的物理意义,提出了结构外刚度和内刚度的概念,得到了结构临界稳定状态表达式,利用框架重复单元推导了框架结构整体抗侧刚度的计算公式,获得了可直接计算框架临界承载力的简单实用的计算公式。该公式避免了传统计算长度系数法逐个构件验算的不便,而且可很好地考虑同层柱之间的相互支援以及层与层的支援作用,避免了计算长度系数法可能因此造成的不合理设计,弥补了规范计算长度系数法的不足。算例计算结果表明:该方法具有很好的精度及准确性,而且对复杂的框架结构也具有很好的适用性,可供工程设计及理论计算使用。

Q690高性能焊接钢管轴压临界承载力试验数值模拟

为研究国家电网输电塔中Q690高性能焊接圆钢管的临界承载力,利用有限元软件ABAQUS,引入整体与局部几何缺陷和焊接残余应力等初始缺陷,对变化长细比和径厚比的6根焊接圆管试验试件进行了有限元数值模拟,并与中国电力行业规范公式加以对比分析。结果显示:随着长细比减小,整体几何缺陷影响减小,残余应力缺陷影响增大;局部几何缺陷影响随径厚比增大,作用有所体现,但不明显;所有试件模拟轴压临界承载力均不小于中国现行《塔规》稳定承载力设计公式计算值的0.954倍,也进一步验证了采用《Q690钢管杆塔设计试验研究技术报告》中按照逆算单元长度法得出的轴压稳定系数取值进行工程设计指导的合理性与可行性。

梯形丝滤水管临界承载力研究

开采地下水所使用的滤水管属于薄壳结构,在外压作用下较易失稳,给水井工程带来巨大损失。如何提高滤水管的抗压强度、减少滤水管在井下的工程损失,增加水井的使用寿命,成为一个工程难题。对滤水管的临界承载力实验做了分析,提出了一种临界承载力实验的方法,并通过实验验证滤水管临界承载力计算公式的可靠性。

阶梯状高墩临界承载力计算

运用能量法对高墩受力分析进行了探讨,并推导出计算阶梯状高墩临界承载力的简便公式,并对其进行了推广,指出对能量法的得当运用,可为设计带来很大的方便。

梯形丝滤水管临界承载力研究

开采地下水所使用的滤水管属于薄壳结构,在外压作用下较易失稳,给水井工程带来巨大损失。如何提高滤水管的抗压强度、减少滤水管在井下的工程损失,增加水井的使用寿命,成为一个工程难题。本文对滤水管的临界承载力实验做了分析,提出了一种临界承载力实验的方法,并通过实验验证滤水管临界承载力计算公式的可靠性。

Q690高性能焊接钢管轴压临界承载力实验研究

为研究国家电网输电塔中Q690高性能钢焊接圆管的临界承载力,取长细比45和60,且考虑径厚比为31.25、37.50和43.75的三种截面,以厚度为8mm的国产Q690高性能钢板设计制作了18根焊接圆管足尺试件并进行轴向受压试验。由试验结果分析表明:试件与普钢圆管发生相同的弹性整体失稳破坏,破坏瞬时突然;而相对普通钢材,Q690高性能钢材料弹性段相对较长,管材环向约束增强,试件失稳相对滞后,临界承载力相应提高。与中国和美国相关行业规范公式计算值对比分析发现:所有规范计算值均不同程度小于试验实测结果,且长细比越大,差异越明显。上述结果进一步验证了将河南省电力勘测设计院"Q690钢管杆塔设计试验研究技术报告"得出的轴压稳定系数取值的相关规范设计公式应用于指导工程设计的可行性。

CS墙板轴心受压承载力的试验研究

通过对12根CS板梁和九块CS墙板的试验,探讨了CS墙板的力学特性、受力性能和破坏机理,并根据正交各向异性夹层板的基本方程,推导出两承载边简支、两无载边自由、承受均布轴心受压荷载的CS墙板的临界承载力计算公式.计算结果表明,试验值与理论值吻合较好,该公式可以用于此种墙板的临界承载力计算.

大直径人工挖孔桩水平承载力试验研究

通过对三根人工挖孔灌注桩水平加载试验研究，总结了在桩侧土为粉土及中密至密实的中粗砂地基条件下桩的水平承载力，并按不同的方法进行了计算比较，提出了一些看法，供设计时参考。

不同工况下多年冻土桩基水平承载特性试验研究

设计开展了不同温度和初始干密度工况下冻土桩基的水平承载特性试验,试验结果表明:相同温度下,桩基的桩顶位移随干密度的增大而逐渐减小,但是当温度为-0.5℃时,桩顶位移随干密度的增大而增大,相同干密度情况下,温度越高,桩顶位移越大,且破坏方式由脆性向塑性转变;荷载和温度越高,干密度越小时,桩身最大弯矩值越大,对桩身产生的弯矩影响范围也越大;采用等时荷载—位移曲线法得到了不同工况下桩基的临界水平承载力,并经拟合分析得到了冻土桩基在不同工况下的水平临界承载力经验公式,相关研究结果可为冻土地区桩基工程设计和施工提供借鉴。

基于轴力权重的有侧移钢框架整体稳定性的实用算法

针对规范计算长度系数法逐个构件验算确定钢框架整体稳定的不便以及无法考虑同层柱间的相互支援以及层与层的支援作用的不足,该研究基于弹簧-摇摆柱模型阐述了有侧移框架结构失稳的物理意义。通过结构转换的概念,首先利用框架重复单元求解楼层抗侧刚度及利用临界刚度比系数求解楼层荷载刚度,然后将楼层抗侧刚度和荷载刚度进行整体组装,将求解钢框架整体稳定临界承载力的二阶计算转化为确定框架整体抗侧刚度的一阶问题,最后基于轴力权重加权平均的方法考虑楼层刚度激活程度,获得可直接计算钢框架临界承载力的计算公式。该公式能够判断结构的薄弱层,可以定量地计算楼层之间相互支援程度,避免了计算长度系数法可能因无法考虑两种支援作用造成的不合理设计。算例计算结果表明,该方法具有很好的精度及准确性,可供工程设计使用。

考虑层间支援无侧移框架整体稳定性的实用算法

针对规范计算长度系数法逐根构件求解无侧移框架整体稳定的不便,以及无法考虑同层柱之间的相互支援和层与层支援作用的不足,本文探寻了无侧移框架同层柱间支援以及层与层之间的支援规律,利用弹簧-摇摆柱模型采用结构转换的方法推导了无侧移框架柱临界刚度比系数;利用该系数通过分析无侧移框架特征结构单元确定结构层荷载因子,确定表征无侧移框架楼层刚度富余程度的层刚度富余系数和表征层间支援作用的层支援系数;基于轴力权重加权平均的方法推导了可直接计算无侧移框架整体稳定承载力的计算公式。该公式能够定量地计算无侧移框架楼层之间相互支援程度,避免了计算长度系数法可能因无法考虑2种支援作用造成的不合理设计,可供工程设计和理论计算使用。

既有框架结构隔震改造后体系稳定性与动力响应分析

针对隔震改造后叠层橡胶隔震支座与地下室下支柱组成的串联隔震体系的地震稳定性问题,采用理论推导与数值模拟方法开展系统研究。将叠层橡胶支座简化为一种具有水平刚度和抗弯刚度的特殊铰支座,RC柱简化为弯曲型竖杆,建立橡胶支座和RC柱串联隔震体系的理论模型,推导地下室下支柱的临界承载力方程;通过实际案例求解出该串联隔震体系的临界承载力具体表达式,并对典型参数的影响进行分析;采用数值模拟方法建立下支柱截面尺寸不同的6种柱顶隔震模型,对下支柱柱顶、隔震支座、下支柱与隔震支座串联后整体位移响应以及上部结构层间位移角响应进行对比分析。结果表明:所推导的临界承载力表达式变化规律与柱顶隔震设计模型数值模拟相一致;下支柱截面增大对上部结构和隔震支座的动力响应影响并不明显,但是可以明显减小下支柱的位移;在既有建筑隔震改造实际工程中,增加下支柱的截面尺寸是保证下部结构的抗震能力高于上部结构既简单且行之有效的方法,但实际工程中截面增量普遍较大且偏于保守,造成了一定的浪费。

A320机翼结构部段的超手册损伤与修理评估

针对典型A320机翼结构部段的超手册穿孔损伤,设计了超手册修理一般参数、补片加厚参数和紧固件扩孔参数,分析超手册穿孔损伤及其三组超手册修理参数下基于Abaqus有限元仿真的临界承载力。研究表明:穿孔损伤导致了结构临界承载力下降了9.36%,而基于该损伤的超手册修理一般参数使临界承载力恢复到了原始部段的92.56%,补片加厚和紧固件扩孔参数分别将部段的临界承载力恢复至原始水平的99.78%和99.67%。超手册修理一般参数修理周期短但临界承载力较低;另两组参数承载力高但修理成本也相对更高,修理周期更长。本文中的分析方法为航空公司制定不同决策偏好的技术方案提供了选择依据。

水平荷载作用下PHC管桩的工作性状研究

通过预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)水平荷载现场试验,分析了PHC管桩在水平荷载作用下的工作性状,提出了桩的合理的临界承载力。通过有限元软件ADNIA对现场试验进行了模拟,计算分析了桩身的变形、应力应变分布问题及裂缝分布问题,探讨了管桩直径、壁厚、桩侧土体模量等参数对桩的工作性状的影响;与现场实测结果进行对比分析,得到的模拟结果与实际情况基本上吻合。

钢筋沥青隔震层弹性极限状态方程研究

基于钢筋沥青隔震层的基本构造和工作原理,将钢筋沥青隔震层在地震作用下的竖向受力钢筋简化为上端有水平力作用下的理想轴心压杆模型,依据钢筋平面内稳定推导出钢筋沥青隔震层的弹性临界承载力与弹性极限位移公式,从而得到隔震层减震系数公式。通过单质点钢筋隔震层模型、钢筋沥青隔震层模型振动台试验验证,结果表明理论和试验符合较好。根据减震系数应用弹性临界承载力与弹性极限位移公式,能得到钢筋沥青隔震层的所有设计参数,可供设计参考和使用。

独立梁下扣件式钢管支撑架的结构鲁棒性分析

为研究独立梁下扣件式钢管支撑架的结构鲁棒性,结合失稳状态下结构的内力与变形特征,针对性地提出了基于变形控制的结构稳定临界承载力,并对已有的结构鲁棒性量化评价指标进行改进。通过4种支撑架设计模型的计算对比,分析了梁两侧外延立杆间距与水平杆加强层对结构鲁棒性的影响。结果表明:加载区立杆的构件易损性系数明显高于非加载区,而立杆的重要性系数却略低于非加载区;减小梁两侧外延立杆间距能有效提高结构鲁棒性;设置水平杆加强层在一定程度上提高了结构的稳定承载力,但降低了结构鲁棒性。

木芯复材拉挤成型柱轴压性能及其工程应用

基于拉挤成型工艺与FRP夹芯构件设计理念,提出一种新型木芯复材拉挤成型柱(Pultruded FRP-wood Column,PFWC),其截面形式为外围的玻璃纤维(GFRP)和内部的南方松木芯(Wood-core)。PFWC生产工艺具备连续化、工业化、可控化及质量稳定等优点,且已成功运用于南京玉竹楼。PFWC的轴压试验研究表明:中柱和长柱的破坏模式分别为面板压溃破坏且纵向纤维撕裂及两侧面板局部屈曲,临界屈曲承载力随着构件长细比的增加逐渐减小。当PFWC长细比小于60时,欧拉临界屈曲承载力计算值大于试验值,但当长细比大于60时,欧拉临界屈曲承载力与试验值吻合较好。且随着长细比的增大,理论值与试验值之间的误差减小。

建筑钢结构防火设计分析与研究

随着钢结构建筑的广泛应用,钢结构防火设计尤为重要。论文针对建筑钢结构防火设计的一些问题,结合GB50016—2014《建筑设计防火规范》(2018年版)、GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》等规范的相关内容,阐述了建筑钢结构防火设计的要求、方法和建筑钢结构防火涂料的选用,对有关规范中几个术语的理解和几个条款的把握,供设计人员在实际工程设计中参考使用。

全钢防屈曲支撑局部稳定性设计

外包约束构件的刚度和强度是保证防屈曲支撑(BRB)具有稳定承载力和足够延性的关键,设计时不仅要考虑整体失稳,也要考虑局部失稳。对于全钢防屈曲支撑,由于其缺乏混凝土的约束作用更容易发生局部屈曲。该文对全钢防屈曲支撑的局部稳定性进行研究。首先从理论上推导出内芯对外套管的挤压力表达式,继而针对一字形内芯全钢防屈曲支撑推导出其外套管承载力的表达式,最后将整体稳定性分析中的约束比概念拓展到局部稳定性中,得到保证全钢防屈曲支撑局部稳定的约束比表达式及其下限值。结果表明:此约束比与支撑厚度比、间厚比、内芯宽厚比、轴向应变等因素有关,在设计中应综合考虑。