大跨径斜拉桥非线性静风稳定性全过程分析

在综合考虑静风荷载与结构非线性影响的基础上 ,采用增量与内外两重迭代相结合的方法对大跨径斜拉桥静风稳定性进行了全过程分析。以一座主跨 1 0 0 0 m的斜拉桥为例 ,验证了该方法的可行性。最后 ,探讨了初始攻角。

GFRP管混凝土组合结构压弯构件非线性全过程分析

本文应用细观力学、经典层板理论、平截面假定、FRP约束混凝土本构模型及数值积分对GFRP管混凝土组合结构压弯构件进行了非线性全过程分析。通过理论计算发现GFRP管混凝土组合结构能有效地提高构件的承载力,且构件具有良好的变形能力。FRP壳体参与承载且有效地约束混凝土的变形,显著提高核心混凝土强度和变形能力。文中讨论了轴压比、长细比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、铺层角变化对极限水平荷载和极限水平位移的影响,从而得到了一些有益的结论。

钢筋混凝土框架结构非线性全过程分析的一种新方法

在极限承载力附近的计算发散问题一直是困扰混凝土结构非线性全过程分析的关键问题,现有的迭代方法中只有弧长法被认为是最为有效的迭代方法,但由于混凝土结构具有高度的材料非线性,弧长法的稳定性难以保证。为此本文提出了一种新的方法———虚拟单元法,该方法在原结构上添加虚拟单元,虚拟单元的刚度系数在每个加载步中均保持为常数,该法在保证结构比例加载的前提下,可以有效改善结构刚度矩阵的性能,为得到结构非线性全过程分析曲线,特别是下降段部分提供了可能。本文采用虚拟单元法,通过自编的程序进行了实例分析,计算中,选取一榀混凝土框架进行模拟计算,杆件采用纤维模型,分析结果与ANSYS计算结果进行了对比,表明了该法的有效性,并对建立在纤维模型基础上的结构极限荷载进行了一定的探讨。

考虑施工阶段的装配式钢-混凝土组合梁非线性全过程分析方法

为解决常规钢-预制混凝土桥道板组合梁的剪力键预留孔角隅和板间现浇接缝易开裂的问题,提出了带装配式栓钉(PCSS)剪力键和预制预应力桥道板的钢桁-混凝土组合梁(Prefabricated Steel Truss-Concrete(PSTC)Composite Beam)。针对从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,提出了一种装配式组合梁的非线性全过程分析方法:建立精细化有限元模型,预制桥道板和板间接缝采用在混凝土实体单元中是否嵌入普通钢筋单元分别模拟;桥道板采用预应力钢束降温法模拟板内获得预压应力的过程;组合梁采用导入初应力的方法,实现将先期获得预压应力的桥道板与钢桁结整为组合梁共同受力。利用该方法模拟分析了装配式钢桁-混凝土组合梁在负弯矩作用下,从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,并与组合梁负弯矩区段力学行为性能试验的结果进行了对比。结果表明:该模拟方法能较真实模拟装配式钢-混凝土组合梁从安装桥道板到桥道板的破坏的全过程受力行为,挠度计算值与实测值相差4.1%,吻合较好。

非线性全过程分析在ZJ70D型钻机井架承载性能仿真中的应用

针对ZJ70D型钻机井架的结构特点,考虑梁柱效应以及大位移效应,根据集中塑性法,提出弹塑性大位移分析的简化单元模式和计算方法。建立石油井架非线性全过程分析的数学模型。采用弧长法实现了结构非线性平衡路径的全过程跟踪。对ZJ70D型钻机井架进行承载性能仿真。结果表明:应用该方法可以确定井架的失稳状态、破坏形式及极限承载力,为石油井架的承载力预测和安全评估提供了依据,具有一定的实用价值。

L形截面钢骨混凝土柱非线性全过程分析

基于平截面假定,以材料截面边界为计算单元,对15根钢骨混凝土L形截面柱进行非线性全过程数值分析。结论表明:钢骨混凝土L形截面柱截面曲率延性的最不利荷载角为155°,而且荷载角α,轴压比n,箍筋间距与纵筋直径之比s/d是影响钢骨混凝土L形截面双向压弯柱截面曲率延性的主要因素。

钢筋混凝土Z形柱非线性全过程分析方法的研究

异形柱框架结构在我国得到了较普遍的工程应用。文章提出了 Z形柱的非线性分析方法 ,考虑了混凝土本构关系的下降段和箍筋的影响 ,用数值分析的方法编制了异形柱全过程分析程序 ,并对 Z形柱的三种截面形式进行了计算 ,考虑了荷载角、轴压比、配箍率等的变化 ,分析了 M-Φ曲线 ,M-N曲线 ,得出 Z形柱曲率延性比和承载力的一些变化规律。

大跨径钢管混凝土拱桥非线性静风稳定性

针对大跨径钢管混凝土拱桥的特点,对其空气静力失稳问题作了理论和数值计算分析。基于虚功原理对钢管混凝土拱桥几何非线性问题的有限元分析方法进行了描述,推导出切线和割线刚度阵;在综合考虑静风荷载与结构非线性影响的基础上,利用增量法和内外两重循环相结合的方法寻找各级风速下结构变形平衡位置,并精确求解大跨径钢管混凝土拱桥静风稳定性;通过数值全过程分析得到了结构失稳行为的全过程变形曲线和失稳临界风速,并编制了相应的计算程序。实桥数值分析计算结果表明,其静风失稳为桥面弯扭耦合的失稳形态。

异形截面钢筋砼双向压弯构件截面延性性能分析

根据异形截面(L、T、十、方形)钢筋砼双向压弯构件的工作机理,采用全过程非线性分析方法,编制了相应的电算程序,对异形截面钢筋砼双向压弯构件截面的延性性能进行了大量的理论研究分析,探讨了影响截面延性性能的各种因素,并对一些构造要求提出了设计建议。

80m球径螺栓球节点单层球面网壳稳定性能分析

螺栓球节点是一类半刚性节点,能否应用到单层网壳中一直是该领域急需解决的关键问题之一,本文首先通过螺栓球节点域的有限元分析,利用已有试验研究结果,获得螺栓球系列节点的弯矩-转角关系,再通过数值方法将其引入到整体网壳的节点刚度模拟中,建立了半刚性节点网壳分析方法.在此基础上,针对沈北新区市民健身中心80 m直径单层球面网壳,采用螺栓球节点连接设计,并进一步对结构施工成形过程中的多个状态进行非线性稳定性分析,也对覆盖饰面材料后网壳的稳定性能进行了探讨.分析结果表明:在施工阶段,网壳局部杆件以受弯为主,导致水平荷载作用下1/2球的极限承载力最低,而竖向荷载作用下的3/4球则因为其上部变形较大导致其极限承载力下降较多;在网壳合拢后,受弯构件转化为以受轴向力为主,其竖向、水平极限承载力分别到达设计荷载的4.7倍和9.2倍,因此只要通过合理措施,避免施工各阶段可能出现的失稳破坏,螺栓球节点完全可以应用到单层网壳结构中.

GFRP筋增强混凝土梁受力性能分析

本文运用非线性全过程分析方法分析了GFRP筋增强混凝土梁和钢筋混凝土梁不同的受荷—变形性能 ,指出针对GFRP筋的强刚度特性 ,为充分利用GFRP筋的高强特性 ,有必要采用预应力构件 ,文章进一步分析了预应力GFRP筋增强混凝土梁的受荷—变形性能。

大跨度预应力张弦式管道试验与有限元分析

以一榀100 m跨度预应力张弦式管道为原型,设计了1∶15比例缩尺模型,在中国首次开展了张弦式管道在预应力张拉阶段、正常使用阶段及承载力极限阶段的受力全过程试验研究。基于ANSYS软件对试验全过程进行了非线性有限元模拟,并结合一致缺陷模态法与柱面弧长法,进行了同时考虑初始几何缺陷与几何非线性的屈曲分析。结果表明:半跨荷载对预应力张弦式管道较为不利,结构整体变形与上弦应力增长较为迅速;结构对平面外的初始几何缺陷较为敏感,半跨荷载下的屈曲临界荷载较全跨荷载作用时稍低;结构具有可靠的稳定性与较大的安全储备,极限承载力达到设计荷载的2.68倍;有限元计算值与试验结果吻合良好;该非线性有限元分析方法能较好地实现对预应力张弦式管道受力全过程的模拟。

某幕墙支撑网壳结构设计分析

某幕墙支撑结构采用单层柱面网壳形式,结合建筑形态和结构性能确定了网格和构件截面形式,基于有限元软件SAP 2000和ANSYS,对网壳结构进行了特征值屈曲分析,得到了构件计算长度系数;同时进行了非线性全过程分析。结果表明,该网壳结构具有较好的整体稳定性。

钢箱-混凝土组合梁极限承载力初步分析

采用钢和混凝土的非线性的应力—应变关系,利用数值分析的方法,对一种新型钢箱—混凝土组合梁进行了非线性全过程分析,确定其极限承载力,明确该组合梁在不同受力阶段的工作特性,理论分析结果和试验结果吻合良好。

温度预应力钢板箍加固RC短柱有限元分析

本文结合国内外包钢加固方面的研究成果与实践经验,提出利用温度对钢板箍施加预应力以提高RC短柱抗震加固效果的方法。该方法旨在通过箍板降温回缩对加固柱混凝土产生预压应力,使核芯混凝土处于三轴受压状态,从而有效提高混凝土强度和变形能力,同时可有效降低后加部分的应力滞后,提高结合面传力性能。文中利用通用有限元软件ANSYS建立预应力钢板箍加固RC短柱计算模型,对施加和未施加预应力两种情况的构件进行轴压力恒定下的横向力位移非线性全过程分析。通过计算结果对比分析,揭示了通过施加钢板箍预应力加固方案的可行性。在考虑加固构件二次受力基础上,通过改变轴压比、预应力水平,研究预应力技术对短柱抗剪强度及变形能力的影响,以验证理论构想。

青岛国际帆船中心媒体中心钢屋面结构稳定分析与设计

青岛国际帆船中心是2008年奥运会帆船帆板比赛场地之一,其媒体中心钢屋面结构比较特殊,单榀平面结构为圆弧形H型钢梁和圆管柱铰接而成。介绍特征值屈曲分析和非线性有限元全过程跟踪分析方法在本结构整体稳定分析中的应用以及钢屋面结构体系的布置情况,可为类似工程提供参考。

钢-混结合段的极限承载力研究

采用ABAQUS软件建立精细有限元模型,考虑材料非线性和剪力钉的非线性荷载滑移关系及格室内混凝土的开裂与压碎,对4种不同构造的单格室模型进行非线性全过程分析,研究了3种传力构件(承压板、PBL连接件、剪力钉)的传力比例及共同工作性能,并分析了格室内各构件在加载过程中的破坏顺序及破坏形态。结果表明:4种模型的受力过程和破坏形态各不相同,考虑承压板作用的模型1中腹板的屈服区域随着荷载的增大并未明显扩大,荷载达到17 250 k N时,屈服区域仍较小;当荷载较大时,随着传力构件的减小,滑移量曲线的斜率逐渐趋于竖直;3种传力构件中,承压板的直接承压作用能够有效地提高构件的极限承载力;只有PBL连接件时,各连接件的受力较为均匀。