承台撑杆-系杆计算研究

桥梁承台是连接桥墩和桩基的重要构件,通过大量工程实例分析,发现承台控制性设计因素往往是承台底“系杆”。按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)给出的承台“撑杆-系杆”公式进行计算,并且通过Midas FEA进行实体仿真分析,探讨桩基承台的传力机理,验证规范相关公式的可靠性,为之后的类似工程设计提供一些依据。

基坑设计的杆系–荷载–弹簧模型荷载取值及变形和稳定性分析的若干问题和研究建议

作为当前基坑设计主流方法,杆系–荷载–弹簧模型还有几个问题没有解决。围护结构上的水土压力的统一计算方法,论证水土压力统一计算理论的合理性。目前为杆系–荷载–弹簧模型设计方法所构造的安全系数可能不足以覆盖基坑的所有破坏模式;建立新的控制基坑稳定的安全系数以及对既有安全系数进行改造以使其能够考虑尺寸效应是基坑研究的重要任务之一。目前基坑设计方法考虑安全系数对基坑变形的影响,与常规的安全系数的概念不同,这一点基坑研究时要引起注意。提出一个考虑圆形基坑的杆系有限元算法,建议一个被动区土体弹簧的双刚度模型,可以在用杆系有限元分析时考虑圆形基坑的尺寸效应和长条形基坑土方开挖的空间效应,为基坑研究指出一些方向。

均布荷载下深梁设计的压杆-拉杆模型

为使钢筋混凝土深梁的设计建立于合理的理论基础之上,研究了基于压杆-拉杆模型的深梁设计方法。通过将均布荷载下的钢筋混凝土深梁简化为多个具有同一拉杆的简单桁架,建立了均布荷载下深梁的压杆-拉杆模型,推导出了拉杆拉力、压杆压应力的计算公式,并用一个实例验证了该方法。研究结果表明:在该模型中,与拉杆夹角为26.5°的斜压杆控制混凝土的强度,与拉杆夹角为90°的斜压杆控制限制裂缝的最小配筋量。

基于可视化荷载路径的结构混凝土拉-压杆模型

通过荷载路径可以直观地了解结构实现其功能的方式。本文首先根据荷载路径的定义 ,介绍一种基于平衡原理 ,将有限元方法和流线追踪算法结合 ,确定二维线弹性结构中荷载路径的方法。采用这种方法结合商用有限元软件Algor13和商用数据处理软件Tecplot9.0 ,把前者得到的结构应力计算结果及对应的有限元网格信息通过数据文件输入后者 ,以得到结构内连续的可视化荷载路径。最后 ,本文将这种方法用于确定牛腿结构中的可视化荷载路径 ,并在此基础上建立该结构的拉杆 压杆模型。

含间隙机构无质量杆-弹簧阻尼组合模型的近似解法

提出了一种新的无质量杆 -弹簧阻尼组合 (MLSD)模型非线性动力学运动微分方程的近似解法。它通过求解无间隙机构来得到相应的含间隙机构的动力响应 ,无须求解系统的非线性微分方程组 ,使解决问题的难度大为降低 。

巨型框架多功能减振结构动力分析主框架刚度矩阵的杆系-层模型

针对巨型框架多功能减振结构动力分析的主框架刚度矩阵,提出了便于应用的杆系-层模型,并对该模型进行了适当的简化。该模型计算较简单,是一种计算主框架刚度矩阵的实用方法。

计算独柱墩帽梁承载力的改进撑杆-系杆模型

针对独柱式桥墩帽梁在承载能力极限状态下的设计计算问题,提出改进的撑杆-系杆模型来预测该类结构的极限承载力.以某座独柱式桥墩发生严重开裂的桥墩帽梁为背景,利用ANSYS的有限元弥散裂缝模型对开裂的桥墩进行非线性分析.计算结果说明,对于钢筋混凝土独柱墩帽梁这类剪跨比较小的构件,帽梁的弯剪复合受力十分复杂,基于经典的欧拉伯努利梁理论和铁木辛柯梁理论的设计计算方法不合适.对比数值分析的结果,提出基于节点区域双向拉压破坏的改进撑杆-系杆体系模型.该模型进一步考虑了弯起钢筋、箍筋以及混凝土抗拉强度对斜裂缝开展的限制作用,更能反映独柱墩帽梁在破坏阶段的受力特征.对比独柱墩帽梁常用的剪跨比下各理论的适用性可知,该改进模型结果与有限元模型的计算结果吻合.

2个移动荷载下深梁设计的压杆-拉杆模型

为使深梁的设计建立于合理的理论基础之上,采用压杆-拉杆模型的设计方法对2个间距一定的移动荷载下的钢筋混凝土深梁进行设计。建立了2个移动荷载下深梁拓扑结构变化的压杆-拉杆模型,给出了拉杆拉力、压杆压应力的计算公式,并用一个实例验证了该方法的合理性。结果表明:当荷载移动到深梁接近跨中的某一位置时,拉杆承受的拉力最大,应以此确定需要的纵向受拉钢筋面积;当荷载移动到深梁接近于支座时,混凝土压杆的压应力最大,应通过压应力得出深梁的截面尺寸及混凝土的抗压强度。

汽轮发电机组简单轴系模型扭转刚度的简易计算

研究汽轮发电机组扭振问题及次同步谐振/振荡时需使用“简单多质量块-弹簧”模型,其中扭转刚度的准确性十分重要。在已知转动惯量、固有模态频率的前提下,提出一种扭转刚度的简易计算方法,该方法根据已有资料给出扭振振型矩阵的估计值,利用模态向量的正交性求解模态扭转刚度矩阵估计值,反算出扭转刚度;考虑计算结果可能存在偏差,再采用牛顿-拉夫逊方法进行修正。给出沙角C厂1号机组的算例,解决了该机组因为缺失扭转刚度数据导致扭振问题不能详细分析、扭振保护设备不能投运的问题。所提方法计算量小、易于实现,也可以用于扭振保护在实测模态频率之后对轴系模型参数的修正。

橡胶垫震结构杆系—层模型地震反应分析

本文采用高层建筑的杆系－层模型动力分析方法，用改进后的ＨＢＴＡ程序对我国首栋橡胶垫减震结构进行了弹塑性动力时程分析。该程序能够计算结构在双向地震波作用下的反应，并考虑了各楼层的扭转耦合效应，可求解结构每层及每根梁柱构件的内力、变形反应里程，为结构设计提供了可靠依据。

高层建筑结构空间杆系—层模型在多维地震波作用下的时程分析：单,双？…

本文介绍了一个便于工程应用的高层建筑空间弹塑性时程分析程序ＨＢＦＡ。由于引入了考虑空间耦合作用的杆件弹塑性本构模型，故可以用三维杆系－层模型对包括钢结构在内的剪力墙中任意布置的复杂高层建筑弹性地震反应进行计算分析，现已对实际工程大连远洋大厦作了弹塑性进程分析，本文通过例题计算，对单，双向及扭转地震波输入结构的反应进行了比较，得到一些有益的结论，并建议建筑抗震设计规范对高

杆系—层模型刚度矩阵的凝聚

主要介绍了用杆系—层模型对框架结构进行时程分析时,其凝聚刚度矩阵的计算方法,便于程序化。

考虑累计损伤的钢框架杆系层间模型

在强烈地震作用下，考虑结构由于进入非线性状态而引起的损伤，结构的刚度和强度等力学性能将随着损伤的累积而降低。在现有的利用层间剪切模型考虑累积损伤的基础上，对杆系模型通过静力凝聚将其转换为层间模型，计算其各层的损伤指数，并根据各层的损伤指数折减结构的刚度和强度，进而评估其抗震性能。

考虑累计损伤的钢框架杆系层间模型

在强烈地震作用下,考虑结构由于进入非线性状态而引起的损伤,结构刚度和强度等力学性能将随着损伤的累积而降低。在现有的利用层间剪切模型考虑累积损伤的基础上,对杆系模型通过静力凝聚将其转换为层间模型,计算其各层的损伤指数,并根据各层的损伤指数折减结构的刚度和强度,进而评估其抗震性能。

含断层剪力墙框-剪结构的楼层地震剪力

在用数值分析法分析含断层剪力墙框 -剪结构地震响应的基础上 ,采用杆系 -层间模型 ,对不同剪力墙高度的剪力墙刚度中断的框 -剪结构模型进行动力分析 .通过输入 EL- Centro地震波 ,将所得到的结构最大位移反应和楼层剪力与振动台的试验结果进行对比 ,结果吻合较好 .文中得出反应点以上的截断剪力墙 ,比在其下截断对于框 -剪结构的抗震和受力更为有利的结论 .

框架-剪力墙结构单双向地震输入下的反应分析

对一规则、对称的钢筋混凝土框架-剪力墙结构建立了三维空间杆系模型,分别进行了单、双向地震动输入情况下弹塑性地震反应分析,并对结构角柱位移、层间位移角、顶点加速度时程、顶点位移时程等进行了分析和比较.分析结果表明,双向水平地震作用比单向水平地震作用对钢筋混凝土框架-剪力墙结构的破坏要大,仅对结构进行单向一维动力分析,难以真实揭示结构在实际地震中的性能.

高层框架-筒体结构弹塑性分析方法的改进

采用杆系-层间模型,提出多阶变刚度框架-筒体结构的连续-离散化方法,推导出框架-筒体结构的单元刚度矩阵和整体刚度矩阵。编制了考虑框架与筒体协同工作,并且能够分析每根杆件的结构动力时程分析程序,程序中考虑了筒体空间作用、P-Δ效应等,该程序已应用于一些高层建筑的结构分析。

基于遗传算法的水下全断面砂岩盾构隧道荷载反演分析

盾构隧道结构设计中,是否能够较为准确地得到作用在管片衬砌上的荷载十分关键;然而,现场实测实施较为困难,会受到环境和施工因素的影响,而荷载反演是一个较好的得到作用于衬砌上水土荷载的方法。依托佛莞城际铁路狮子洋隧道工程,提出适用于硬岩荷载模式的修正梁-弹簧模型,并结合修正模型对隧道水下全断面处于中风化泥质砂岩时进行荷载反演。比较遗传算法、现场实测和太沙基理论计算的荷载值以及由荷载计算出的内力值,反演得到的中风化泥质砂岩侧压力系数为0.38,基床系数为242.43 MPa/m。结果表明:(1)在该断面下,采用修正模型较为合适,且遗传算法得到的荷载能够较好拟合实测内力值;(2)作用在衬砌上的荷载主要为水压力,荷载计算应采用水土分算;(3)地勘报告中中风化泥质砂岩围岩参数偏小,实际取值可参考遗传算法反演值;(4)采用太沙基理论的荷载计算得到的弯矩值偏大,轴力值偏小,结果偏向保守。

双柱花瓶墩横向系杆力分析

对于城市高架桥常用的双柱花瓶式桥墩,其平面杆系模型难以准确计算系梁横向受力,结果往往偏于不安全。采用ANSYS实体有限元模型进行计算,并根据应力迹线绘制"撑杆-系杆体系"简化模型,分析各参数对横向系杆力的影响,并给出一种简便的计算方法。

钢-混凝土组合箱梁桥杆系模型的工程应用

为了研究组合箱梁桥杆系模型的准确性和适用性，将杆系模型应用于实际钢-混凝土组合箱梁桥的设计分析中，首先介绍了1座直线和1座曲线连续组合箱梁桥的荷载试验情况，之后建立了2座实桥的精细模型和杆系模型，并将精细模型、杆系模型与荷栽试验实测结果进行综合对比分析。结果表明：实测结果对于精细模型的挠度校验系数在0.5～0.8之间，应力校验系数在0.5～0.9之间，而杆系模型与精细模型的计算误差在±10％以内，充分证明了杆系模型的精确度与合理性，证实了杆系模型适用于组合箱梁桥；研究成果可为组合箱梁桥的设计和分析提供有效的数值工具。