桩顶刚度等效法及其工程应用

基于近海工程桩基模拟中存在的问题，本文提出了一种直接代替桩基作用的新方法——桩顶刚度等效法。文中叙述该法的基本概念和计算方法；并结合实例，详细阐述工程应用问题。

基于等效刚度法优化的风力机叶片刚度计算

风力机叶片刚度由于非线性且截面变化程度大的特点,针对叶片建模初期刚度的评估问题通常采用刚度展项分布图体现叶片刚度,存在评估叶片刚度的参考参数不够直接、宏观的问题。基于变刚度梁挠度计算的等效刚度法,将叶片等效成变截面悬臂梁,根据叶片特征合理选取边界条件,以叶片建模的截面数据特点为基础,优化原始等效刚度法的计算方式,使该方法更加贴合叶片模型,从而适用于叶片,达到方法优化的目的。利用ANSYS有限元软件进行叶片的预应力模拟实验,得出叶片的挠度模拟数值,以该模拟计算的挠度值为参考,验证优化后方法的有效性。结果表明:优化后的等效刚度法得到的刚度值,在低均布载荷值22.5 Pa下理论计算的挠度值与试验挠度值的误差达到9.68%,减小原始方法计算的误差贴近叶片模型,可用于叶片刚度估算,为叶片的刚度计算提供新方法。

新的复合材料格栅加筋板的平铺等效刚度法

针对薄壁复合材料格栅加筋结构的受力特点,在改进原有力学假设的基础之上,推导了一种新的平铺等效刚度计算方法,它充分考虑了筋条和面板之间的相互作用．通过格栅单元结构布局形式的参数化表示,建立了通用的力学分析模型;该模型可用于分析各种结构布局形式和面板铺层方式下的结构总体屈曲问题,故对于航空航天结构设计非常有用．结合Rayleigh-Ritz方法,推导出了求解格栅加筋板屈曲载荷的通用线性特征方程;最后,分析了多种类型格栅结构的算例,并与现有的各种方法进行了比较,结果更为精确,因而对格栅加筋结构的优化设计具有很好的应用价值．

基于轴承等效刚度法的TBM盘形滚刀模态分析

为了指导岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)所用盘形滚刀(以下简称滚刀)的选型和装配,在合理分析滚刀实际受力与轴承变形特性的基础上,基于等效刚度法,将复杂轴承结构简化成弹簧阻尼质点系统,并提出了ANSYS环境下滚刀动力学有限元建模方法。通过算例计算,提取了滚刀前五阶模态参数,归纳了各阶模态的振型特征,并结合TBM标准线切割实验台上获得的滚刀垂直力载荷特征,分析了算例滚刀模态激发的可能性。最后,在不改变模型其他参数的前提下,分析了轴承等效刚度对滚刀模态参数的影响规律,并从轴承选用和轴向预紧力两个方面,给出了改进建议。研究结果表明,滚刀一阶固有频率随着轴承等效径向刚度的增加而增加,但受轴承等效轴向刚度影响较小;算例滚刀一阶固有频率较低,与特定工况下阶跃破碎周期接近,故易引发刀具共振;高阶模态较难激发。

等效刚度板法对双向空心板受力性能的分析

采用有限元方法研究有梁双向空心板的受力性能,尤其是在两个方向的受力性能的异同,为研究有梁双向空心板的刚度、变形和承载力提供科学依据。对于有梁双向空心板弹性阶段的受力性能分析,采用了等效刚度板法(拟板法),拟板法的思路是将双向空心板等效为一均质的具有正交各向异性特征的实心板(拟板),在此基础上对拟板进行分析。

关于等效刚度法适用条件的讨论

关于等效刚度法适用条件的讨论黄义仿，贾汝民（兰州炼油厂职工大学，兰州７３００６０）本文利用势能驻值原理对文［１］中提出的方法前提条件的充分性和必要性进行了讨论，认为等效刚度法并不普遍适用．设文［１］中图１（ａ）和图１（ｂ）所示的两压杆处于临界状态．按...

对变截面压杆稳定性计算的等效刚度法的改进

对由文献［１］中提出的变截面压杆稳定性计算的等效刚度法提出了改进，增加了变形相等的约束条件，从而使得等效刚度法在解决变截面压杆稳定性问题时更为有效和精确．

基于MIDAS的等效刚度法在拆桥模拟中的应用

针对有限元软件的局限性,介绍了基于MIDAS/CIVIL的等效刚度法在钢筋混凝土连续梁桥拆除模拟计算中的应用,阐述了箱梁截面刚度等效的原则,并通过对比分析验证了该方法具有较好的效果。

等效刚度板法对网架的受力性能分析

介绍了等效刚度板法分析网架的总体思路,采用等效刚度板法对网架弹性阶段受力性能进行了分析,以弹性拟板法为基础,对网架模型进行有限元分析,并与拟板模型的计算结果进行了对比分析,以评估拟板法的准确性。

超高速涡轮泵轴系临界转速计算方法及影响因素分析

针对小型超高速涡轮泵轴系,采用等效刚度法、经典理论法及传递矩阵法对其临界转速进行推导和计算,对不同计算方法的计算结果进行了比较与分析。结果表明,使用传递矩阵法可以得到轴系1阶、2阶临界转速的更精确解;轴承支承刚度对涡轮泵轴系的临界转速有较大影响并呈正相关;涡轮轴质量主要影响2阶临界转速;涡轮盘和泵叶轮的回转效应及旋转轴的剪切效应,在一定程度上对临界转速分别起到增大和降低的作用。

微型桩与复合土钉墙联合支护的计算方法研究

竖向微型桩和水平向预应力加强的复合土钉墙联合支护,已经广泛应用于深圳地区深基坑支护工程中。通过对联合作用机理和变形性状的总结分析,探讨了微型桩与复合土钉墙联合支护的主要受力和变形特征与地下连续墙支护的相似性。在此基础上,假定微型桩和土钉墙面层为刚度较大的复合面层,采用等效刚度法,按地下连续墙的支护理论进行受力和变形计算。基于工程实例,对此计算方法进行对比分析和总结。

大跨正交正放钢空腹夹层板楼盖刚度分析

为比较大跨钢空腹夹层板非等代模型与等代模型竖向刚度的差异,基于MidasGen建立大量模型,分析了高度、网格尺寸和刚度比对等代模型竖向刚度的影响。结果表明:在截面一定的情况下,与空腹钢梁相比,随着网格尺寸和空腹夹层板高度的增加,混凝土板对组合截面的刚度贡献的增幅较小;大跨钢空腹夹层板的网格尺寸不宜大于3m;网格尺寸大于2m时,等代模型的竖向刚度大于非等代模型,应对H型钢的弹性模量乘以(1+β)进行调整;网格尺寸一定时,刚度折减率β与刚度比呈正比。

连续梁桥铅芯橡胶支座减隔震简化分析方法的研究

为研究利用反应谱法对桥梁减隔震设计进行简化分析的实用性,以某4跨铅芯橡胶支座隔震连续梁桥为背景,通过有限元软件建立全桥模型,对比简化的反应谱法与非线性动力时程分析的结果,对简化计算方法的精度进行了探究。结果表明,就规则桥梁而言,通过等效线性化的方式利用反应谱进行减隔震体系的抗震分析,其精度较高,概念简单明确,有一定的应用价值;考虑到简化分析结果较非线性时程分析普遍偏小,在设计估算中可能存在一定的隐患,建议对结果乘以1.1的安全系数,以满足设计要求。

精密机床直线进给轴位姿误差建模方法研究

机床直线进给轴的位姿误差是影响机床整体性能的重要因素之一,直线轴位姿误差建模是精度预测和精度设计的关键环节。文章针对精密机床直线进给轴姿态误差建模问题,综述了各种姿态误差的建模方法,包括静力平衡建模法、等效刚度建模法和有限元建模法,总结了现有主要建模方法的特点,并探讨了其未来的研究方向。旨在为建立导轨几何误差与运动轴姿态误差之间的映射关系,实现精密机床直线进给系统姿态误差的精准预测和控制,提高直线进给轴运动精度和整个机床的性能提供理论参考。

深埋水平层状围岩拱形隧洞顶板稳定性分析

为了探究深埋水平层状围岩小断面拱形隧洞顶板稳定性的计算理论。针对厚层水平层状岩体,通过对现有理论的总结分析,同时采用等效刚度法,分别研究了等截面层状顶板以及变截面层状顶板跨中(拱顶)竖向相对变形的计算方法。结果表明:水平层状围岩小断面隧洞的开挖施工过程中,层状顶板的主要受力模式为简支梁模型,采用简支梁模型对层状顶板位移稳定性进行预测是合适的;对层状顶板位移稳定性进行理论预测时,应根据层状顶板的实际情况选取等截面或变截面简支梁模型;通过工程算例以及数值模拟方法,验证了提出计算理论的合理性及适用性。最终表明提出的计算理论能够判定深埋水平层状围岩小断面拱形隧洞顶板的稳定性。

类矩形盾构隧道无立柱衬砌结构力学性能模型研究

目的:类矩形无立柱盾构隧道结构能适用于隧道渡线段,但缺乏该新型结构的针对性力学性能分析模型,故有必要对此开展研究。方法:基于无立柱盾构隧道原型结构试验结果,初步分析了钢结构管片在设计运营工况下的整体变形及位移特征。进一步采用等效刚度均质环模型和梁-弹簧模型对结构的受荷响应进行了模拟,其中梁-弹簧模型的计算参数通过接头足尺试验来标定。将2种模型的计算结果与足尺试验结果进行对比,分析了不同模型的优劣,给出了不同模型的适用范围。最后,结合力法原理和2种计算分析模型对类矩形无立柱衬砌结构的变形机理进行了分析,探究钢结构管片不同部分的变形贡献。结果及结论:等效刚度均质环模型及梁-弹簧模型均可用于类矩形盾构隧道无立柱衬砌结构的计算分析,其中梁-弹簧模型对于钢结构管片力学性能的模拟更加精确,尤其是在变形方面;等效刚度均质环模型对于钢结构管片响应的模拟精度稍差,但是用于结构设计仍然能保证足够的安全储备。针对结构变形机理的分析表明,类矩形无立柱盾构隧道结构的收敛变形主要来源于管片本体及接头两部分,其中接头变形约其占2/3。

FRP-钢筋复合筋及其增强混凝土构件的等效刚度设计法

为了解决FRP筋弹性模量低、剪切强度低和延性差的问题,设计和制备了多种规格的FRP-钢筋复合筋,并通过拉伸和剪切试验研究了含钢率和直径对其拉伸性能和剪切性能的影响。然后根据FRP-钢筋复合筋的性能特点及其增强混凝土构件的性能要求,提出了此类构件与相同钢筋混凝土构件的配筋总刚度相等的等效刚度设计法,并试验对比和分析了等承载力与等效刚度2种不同等效设计法设计的FRP-钢筋复合筋增强混凝土梁的受弯性能。结果表明:与FRP筋相比,FRP-钢筋复合筋的弹性模量、延性和剪切性能都明显提高。FRP-钢筋复合筋的弹性模量可达到FRP筋弹性模量的3倍以上,这为等效刚度设计法的实现提供了良好基础。等效刚度设计的FRP-钢筋复合筋增强混凝土梁具有和钢筋混凝土梁接近的屈服前受力性能(挠度和最大裂缝宽度)和良好的延性,并且可使其极限承载力提高30%。即等效刚度设计的此类构件不仅可满足安全性和适用性要求,而且具有更大的承载力储备和更好的耐久性。由于等效刚度设计法可参考现有的钢筋混凝土结构设计规范进行设计,其有望为此类构件和结构设计与工程应用提供简便适用的计算分析和设计方法。

先进复合材料格栅加筋板的总体稳定性分析

通过建立复合材料格栅结构单元的基本力学假设和分析模型,推导了一种新的等效刚度计算方法,用于分析复合材料格栅加筋板的总体稳定性。该方法充分考虑了筋条和面板的相互作用和中面偏移效应,并具有通用性。结合Rayleigh-Ritz能量近似法,推导出了求解加筋板总体屈曲载荷的通用特征方程;分析了多种算例,并与修正平铺法进行了比较,结果吻合得很好。

基于桩土共同作用下的注浆微型桩设计计算

将桩土复合体视为一个整体,简化为连续中厚档板,滑动面以上为弹性板,滑动面以下为刚性板,利用等效刚度原则求到桩土复合体的等效刚度,采用滑动面处位移相等原则,保证桩身在滑动面处的内力和变形位移的连续性以及反应土体的连续性,使计算结果更符合微型桩群的实际受力情况。板的计算参数取用岩土体计算参数,进而计算出桩体的变形位移及内力。通过实例求解得到桩土复合体的位移及内力图,与数值计算方法和悬臂桩法计算所得变形位移及内力图变化趋势相同,且变形位移和内力的计算结果偏大,为桩土破坏提供了一定的安全储备空间。

斜拉索静力分析综述

在广泛收集斜拉索静力分析文献的基础上 ,概括了等效弹性模量法、等效刚度法和曲线单元法在斜拉桥结构分析中的应用 ,为斜拉桥结构分析提供有益参考。