按桩的割线刚度确定深厚覆盖土层中普通桩有效桩长

在提出的基桩有效桩长定义基础上,提出了桩的割线刚度控制法来确定有效桩长,并采用线弹塑性荷载传递函数,将其应用于确定深厚覆盖土层中普通桩有效桩长。分析了桩土刚度比K,桩径D,桩顶沉降量So,桩侧土极限位移Um,桩端土弹性模量与桩周土弹性模量比值Ko及土层泊松比μ对普通桩有效桩长的影响,其结果表明,除Ko和μ外,其余均有一定或较大地影响。为了将理论分析应用到工程桩中,对参数的取值进行了分析。

钢筋混凝土多高层建筑结构在地震作用下的割线刚度分析法

基于性能/位移的抗震设计,采用振型分解反应谱法进行抗震分析,并根据钢筋混凝土框架及抗震墙模型的试验数据,确定各变形阶段框架及抗震墙的割线刚度,分析了多高层建筑结构侧移的成分,以及引起震害的侧移。将不同变形阶段框架及抗震墙的割线刚度、目标位移的控制值与引起震害的侧移值相联系,对钢筋混凝土多高层建筑结构进行分析。预估结构遭遇本地区多遇地震、设防烈度地震及罕遇地震时的弹塑性变形和弹塑性内力的重分布,以便了解和把握地震时结构的行为。为基于性能/位移的抗震设计方法,提供了新的分析途径。

刚架分析的割线刚度弧长法

将割线刚度引入弧长法进行计算，以求解非线性有限元问题。这个方法的优点是可以不必计算各增量步引起的初始内抗力项，与原弧长法相比较计算量较小，程序也易于编制，可广泛用于求解非线性问题。

钢筋混凝土双向偏压构件截面非线性分析的割线刚度法

本文用三次多项式分段模拟混凝土和钢筋的非线性本构关系的方法，以平截面假定为基础，利用截面内力平衡关系，对钢筋混凝土弯压构件任意形状截面进行了非线性分析，推导出截面割线刚度矩阵的表达式以及截面内任意点应变、应力与截面变形、截面力之间的关系，刚度矩阵中系数可用格林积分公式和高斯数值积分法计算．

结构切线刚度矩阵与割线刚度矩阵之间的关系

从结构的总势能泰勒级数展开式出发,推导了结构的切线刚度矩阵和割线刚度矩阵之间的数量关系。其结果可用于结构非线性稳定性分析,并且不仅可用于有限元法,还可用于瑞利-李兹法(Rayleigh-Ritz method)、伽辽金法(Galerkin method)等。

考虑混凝土受拉塑性应变割线刚度法的实现

MCFT是钢筋混凝土剪扭分析中一种有效且重要的分析方法。为了改善基于MCFT的不考虑混凝土受拉塑性应变割线刚度有限元法对滞回剪切板、剪力墙等膜结构的分析能力,需要在分析中引入混凝土受拉塑性应变。通过借鉴前述方法分析结果中混凝土主方向上割线刚度的变化规律和改善混凝土滞回本构程序中应变路径的控制方法,提出了一种新的考虑混凝土受拉塑性应变的割线刚度有限元法。

杆系结构非线性后屈曲分析的增量割线刚度法

基于结构构件刚体运动与其变形抗力无关原理,假定构件经历与经典Updated-Lagrangian列式隐含的"微小自然变形-刚体运动"顺序相反的运动过程,建立空间杆系结构几何非线性分析的势能增量列式,推导了适用于典型增量步有限位移、有限应变分析的割线刚度矩阵。克服了Updated-Lagrangian列式下高阶非线性刚度矩阵推导过程繁琐及表达式不唯一等问题。该文提出的增量割线刚度既能预测位移(与协同转动法使用的割线刚度相比),又能较精确校正变形恢复力,列式简便而易于实际应用(与拉格朗日列式使用的割线刚度相比)。为了提升数值追踪算法追踪各类型平衡路径的通过能力及计算效率,提出非线性方程求解的增量割线刚度法:应用增量割线刚度矩阵作为非线性分析"预测"和"校正"算子,建立基于柱面弧长约束的直接迭代策略,提出适应多回路路径的荷载因子自动调整算法实现自动加载。经典算例验证了增量割线刚度法能有效防止路径追踪"回溯",快速收敛到正确解,可靠地反映杆系结构受力全过程行为。

基于增量割线刚度的平面梁几何非线性分析

针对增量-迭代技术背景下几何非线性分析耗时长、代价大的问题,通过颠倒U.L.(更新的拉格朗日)列式隐含的自然变形-刚性运动过程,建立了平面梁全新势能列式,由卡氏定理推导了显式增量割线刚度矩阵.与U.L.列式相比,割线刚度矩阵不仅使表达式得到简化且具有通过刚体运动检验、免于薄膜闭锁和保持对称性等特点.应用增量割线刚度作为几何非线性分析典型迭代步'预测'和'校正'算子,建立了基于柱面弧长约束方程的直接迭代算法,提出了非比例加载下荷载因子取舍算法.算例表明:增量割线刚度法追踪较陡路径能有效地避免路径回溯及迭代发散问题;与牛顿-拉夫逊法相比,减少了增量步数和机时,提高了分析效率.

平面杆系几何非线性分析的刚度矩阵

本文在T.L坐标下,从能量原理出发,利用卡氏定理直接推导出了梁单元几何非线性的割线刚度矩阵和切线刚度矩阵显式表达式,经过整理,将二者的表述统一起来,并利用虚位移原理证明了两个矩阵的正确性。文中还就几种情况对两个矩阵进行了简化,给出了不同的矩阵形式。

单桩轴向刚度研究新视点

利用荷载传递法 ,采用Ramberg Osgood三参数幂函数模型来模拟桩侧和桩端的荷载传递 ,构造合理的地基模型 ,对均质地基中摩擦桩的轴向刚度进行了较为详尽的参数讨论 ,指出影响桩基轴向刚度的主要因素 ,并引入衡量桩土系统刚度的无量纲系数 η =(Gavg Ep) (l d) ,揭示了无量纲系数对桩基荷载传递的控制作用及其与桩基轴向割线刚度的良好的统一。

JG/T 475—2015刚度测定计算部分更正与补充

基于同一组硅酮结构密封胶样品的测试数据,分别依据建工行业标准JG/T 475—2015和欧标ETAG 002—2012所给出的刚度计算公式,求刚度K12.5。因两个标准对刚度定义不同,所求刚度的结果有明显的不同。本文通过对比检验上述标准中的公式推导过程,分析了中外检测报告中刚度K12.5差异显著的原因,供国内硅酮结构胶生产企业参考。

一种新型自复位SMA支撑的抗震性能试验研究

有效提高支撑的延性和耗能能力以及减小支撑的残余变形,是提高建筑结构抗震性能和震后功能恢复能力的重要手段之一。该文基于形状记忆合金(SMA)的自复位性能和滑移螺杆摩擦耗能等思想,提出一种抗震性能良好和自复位能力强的新型自复位SMA支撑。对五个不带SMA的支撑和六个自复位SMA支撑进行低周往复加载试验研究,得到了支撑的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、耗能能力、承载能力和自复位能力等抗震性能指标。试验结果表明:所提出的自复位SMA支撑具有良好的耗能能力、承载能力、延性及自复位能力,整个试验过程中各板件未达到屈服,且SMA可复位至初始状态,无任何构件发生损伤;各自复位SMA支撑试件的滞回曲线均较饱满且大致呈现旗帜型,最大自复位率达到93.7%。所提出的自复位SMA支撑具有良好的抗震性能,可作为自复位阻尼器使用。

钢-混凝土组合构件非线性分析

采用三次多项式分段模拟混凝土、钢筋和型钢材料的非线性本构关系 ,以平截面假定为基础 ,推导出双向偏压钢筋混凝土、钢骨混凝土及钢 -混凝土组合构件截面非线性分析通用公式 ,得到的截面割线、切线刚度矩阵是线性与非线性刚度矩阵的叠加。应用标准有限元方法和截面非线性刚度矩阵 ,推导出梁单元刚度表达式。所得到的表达式含义清晰、计算简便 。

砂土中裙式吸力基础水平循环承载特性的影响因素分析

吸力基础作为海上风电工程的基础主要受到风、波浪和洋流等产生的水平循环荷载作用,因此提高其水平循环承载力和控制侧移是保证风机正常运行的关键。采用有限元分析软件Z_SOIL对饱和砂土地基中的裙式吸力基础开展水平循环加载数值分析;考虑到土体小应变阶段刚度增大的特性,土体选用刚度与应力相关的小应变硬化模型(HSS模型);重点分析和讨论了循环荷载比、加载高度、加载方式和加载顺序对基础循环累积位移和刚度的影响。研究发现:当循环荷载比小于0.5时,基础累积位移很小,基础循环割线刚度随循环振次变化不明显;当循环荷载比大于0.5时,循环加载过程中基础周围砂土地基被挤密实,导致基础循环割线刚度随循环振次增加而增大,卸荷后基础残留较大塑性变形。裙式吸力基础的循环割线刚度随循环荷载比和加载高度的增加呈线性关系减小,基础水平及竖向累积位移则逐渐增大。3种加载方式下,基础水平累积位移从大到小排序为单向荷载、不完全对称荷载、双向对称荷载;竖向累积位移从大到小排序为双向对称荷载、单向荷载、不完全对称荷载。当循环荷载由大到小变化时,基础的水平和竖向累积位移均大于荷载由小到大时的情况,说明前期加载历史对基础后期变形有重要影响。

高层框架-抗震墙结构在地震作用下内力重分布的近似计算

根据钢筋混凝土框架及抗震墙的模型试验数据 ,确定了各种变形阶段框架及抗震墙的割线刚度 ;并分析了多高层建筑结构侧移的成分 ,以及引起震害的侧移 ,将不同变形阶段框架及抗震墙的割线刚度、目标位移的控制值与引起震害的侧移值相联系 ,按割线刚度、采用矩阵位移法对高层框架 -抗震墙结构进行分析。从而得到遭遇本地区多遇地震、设防烈度地震及罕遇地震时 ,结构的弹塑性变形 ,框架、抗震墙及连梁的刚度退化程度 。

弹塑性结构等效线性化方法的对比研究

本文对五种等效线性化方法———割线刚度法、Hwang的经验系数法、平均刚度和能量法、Iwan的经验系数法、平均刚度和阻尼法的计算精度进行了统计分析。以误差的均值和变异系数作为评价标准 ,研究不同延性、不同结构周期。

平面杆系结构几何非线性数值分析

本文基于Ｔ．Ｌ坐标，导出了梁单元的几何非线性的割线刚度矩阵和切线刚度矩阵显式，算例表明，本文的两个刚度矩阵可有效的分析平面杆系结构的几何非线性问题。

平面框架弹塑性分析的增量内力塑性系数法

提出一种分析框架结构弹塑性响应的新方法即增量内力塑性系数法。由该方法直接得到结构弹塑性增量割线刚度矩阵,并据此提出直接迭代算法求解结构增量平衡方程。研究结果表明:直接迭代算法与经典的牛顿-拉夫逊方法相比,它不用数值积分形成结构弹塑性切线刚度矩阵,也无需在每次迭代步中计算结构整体不平衡力,简化了计算过程;弹塑性增量割线刚度矩阵可以显式给出,减少了计算工作量,且计算结果与经典解析解以及其他数值解十分接近;采用增量内力塑性系数法分析一般平面框架只需采用至多2个单元离散框架构件就可以得到足够的计算精度。

钢筋混凝土柱低周疲劳全过程累积损伤性能简化分析方法

为了有效预测地震作用下钢筋混凝土柱的低周疲劳损伤累积程度与损伤后的剩余承载能力,提出了一种基于单调荷载-位移关系并考虑低周疲劳效应的钢筋混凝土柱损伤承载能力简化分析方法。首先,根据自洽方法并假设裂纹符合Weibull分布,提出了基于细观机理的混凝土损伤模型,给出了混凝土损伤指标与有效模量、应变的定量表达式,并通过非线性数值分析得到了钢筋混凝土柱的单调荷载-变形曲线;然后,通过分析纵筋的塑性低周疲劳损伤,建立了基于割线刚度的钢筋混凝土柱低周疲劳变形性能损伤计算模型,模型参数根据试验研究获得,推导了柱割线刚度和抗力的衰减规律计算公式;最后,在以上工作的基础上,分析低周疲劳作用对钢筋混凝土柱底截面混凝土和纵筋应变的累积增大效应,得到混凝土损伤后的有效弹性模量,提出了考虑低周疲劳损伤后的钢筋混凝土柱承载能力和变形能力计算方法。编制非线性损伤分析程序,对损伤后试验柱进行了计算分析。结果表明,该方法得到的计算值与试验值的相对误差处于合理范围之内,验证了该方法的可靠性和实用性。

防屈曲支撑滞回性能试验研究

针对我国钢材市场,选用Q235热轧角钢设计并制作了两种截面、两种组合方式的4个防屈曲支撑试件。为检验组合热轧角钢防屈曲支撑的构造和滞回性能,进行了低周反复加载静力试验,研究了包括荷载-位移滞回曲线、割线刚度及其退化规律、等效粘滞阻尼比等在内的抗震性能。结果表明:试件荷载-位移滞回曲线稳定、饱满、对称;钢材品种、截面形式对刚度退化规律及等效阻尼比的变化规律没有影响;国产组合热轧角钢防屈曲支撑构造合理,具有良好的耗能性能和抗低周疲劳性能,是一种新型的耗能支撑。