非线性地震荷载作用下桥梁碰撞的等效位移阻尼法

地震荷载下桥梁间的相互碰撞是一个复杂的非线性过程。通过对正弦荷载和10个地震荷载下的响应分析,提出了用一个简化的线性计算方法(等效位移阻尼法)来分析这一复杂的碰撞过程。等效位移阻尼法是从最大位移等效的角度,用一个具有等效位移阻尼比的线性无碰撞体系来简化非线性的桥梁碰撞系统的计算方法。其中的等效位移阻尼比是伸缩缝间距、结构动力特性和地震荷载特性的函数。等效位移阻尼比的设计公式是通过对1个简单的碰撞体系在10个地震荷载下的反应统计分析得出的。并且通过对实桥A-237R的有限元分析,验证了这一公式的准确性和实用性。

层状地基中单桩-桩帽-土共同作用等效剪切位移法

基于单桩-桩帽-土共同作用的特征,推导了桩和桩帽下土体的荷载传递矩阵,提出了层状地基中带帽单桩的等效剪切位移法。当桩与桩帽下土体以及桩帽下土体与桩帽外侧土体交界面处的位移协调时,分别建立桩与桩帽下土体的平衡微分方程;考虑交界面处的相对滑动时,桩与桩帽下土体交界面处的侧摩阻力较大导致非线性,主要表现在桩与桩帽下土体间的相互滑动;当帽桩较小时,桩帽下土体与桩帽外侧土体交界面处的侧摩阻力引起的桩帽外侧土体自由位移场比较小。与有限元法、已有理论分析方法以及模型试验的对比表明桩帽的加入可明显增大带帽桩的整体刚度,并且一定尺寸的桩帽下桩体长径比的增大不会无限增大带帽单桩的整体刚度,桩帽始终贡献一定的荷载分担比例。

基于位移等效的复合道面PCN计算方法

为了对复合道面承载力进行合理的评估,研究了现行规范中复合道面等级号(Pavement classification number,PCN)计算方法,分析场道承载力的影响因素,确定了进行厚度折算的位移等效原则。通过设计正交试验,经大量有限元试算,回归得到了复合道面厚度折算公式,最后就各因素对厚度折算的影响规律进行了讨论。结果表明:复合道面PCN计算时,可按位移等效原则将复合道面简化为一当量厚度的单层刚性板;道面混凝土厚度是影响PCN计算结果的最关键因素。不同厚度折算计算方法会导致计算的PCN值差异较大;沥青混凝土厚度对厚度折算结果的影响最为显著。

单桩等效极限位移的探讨

本文根据弹塑性力学模型，提出了单桩等效极限位移的概念，并结合桩的静载试验成果，对其进行了分析探讨。结果表明，这一概念的提出，为进一步开展桩基承载力的研究提供了新的途径。

飞机冲击载荷等效静载的确定方法研究

如何确定冲击载荷的等效静载对飞机结构的强度设计和验证具有重要意义。基于经典冲击载荷时域曲线后峰锯齿波、单自由度冲击动响应理论和位移等效原则,建立冲击载荷动态缩放系数求解公式;基于三角函数不等式关系,推导出动态缩放系数与冲击载荷作用时间、结构固有频率乘积的函数关系。建立求解冲击载荷等效静载方法的实施流程;以简化拦阻钩系统的冲击和缩比模型的水上迫降为例,对所提方法的有效性进行验证。结果表明:拦阻冲击载荷动态缩放系数的理论估计值与仿真计算值的相对误差小于4%,水上迫降等效静压与选用的设计压力相对误差为0.9%,所建立的动态缩放系数的理论计算公式精度较高,所提方法可供工程相关应用参考。

基于改进等效杆端位移法的卸载模拟分析

在对结构拆撑过程进行力学计算时,等效杆端位移法是目前最常用的方法之一,但等效杆端位移法也存在一些不足。为此,以支撑胎架的整体稳定性分析为基础,提出了一种基于等效杆端位移法的新的卸载模拟分析方法,称之为改进等效杆端位移法。借助有限元分析软件ANSYS,应用改进等效杆端位移法,对某实际工程的卸载过程进行了模拟分析,并与现场实测值进行了对比,验证了此方法的准确性,为胎架卸载的模拟分析提供了一种新的有效方法。

隐框幕墙等效弹性层间位移角浅析

隐框幕墙体系中结构胶的厚度设计,关系着后期使用安全问题。合理的设计厚度是在系统确立初期就应解决的问题。结合幕墙系统的实际构造,创新性地提出了隐框幕墙等效弹性层间位移角的概念,进一步可开展对结构胶厚度与弹性层间位移角的关系进行分析。

插补前加减速运动时间周期化等效变换算法

针对数控系统插补前加减速控制计算得到的运动时间不是插补周期的整数倍的问题,提出了基于连续时间速度曲线与位移等效变换原理,生成满足插补周期整数倍特征的周期化离散速度曲线的方法,并以梯形加减速为例,详细推导了起止速度为任意正实数情况下不同加减速阶段的各个插补周期的进给速度计算公式。该方法无需改变插补周期,易于与传统伺服运动控制系统兼容。插补实例表明,提出的方法能够生成匀速运动速度严格等于指令速度的速度曲线,保证以指定的速度通过线段终点,且具有较高的运动效率与插补精度。

CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙基于位移的抗震设计方法研究

与普通钢筋混凝土剪力墙结构相比,CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构具有较好的抗震性能和可恢复性。基于CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙构件的破坏过程和第五代中国地震动参数区划图,提出了更高的抗震设防目标,并将CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构性能划分为良好使用、微修后使用、修复后使用、生命安全四个水平。利用不同变形指标,统计CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构在各性能水平下的受力层间位移角限值、层间位移角限值、残余变形限值。采用等效弹性位移反应谱对CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构进行基于位移的抗震设计,通过算例验证此设计方法用于该结构的可行性。

一种等效的三边形杆件单元

基于有限元思想,根据三节点三角形单元与三角形平面杆件单元在受到同样荷载列向量的条件下位移等效原则,构造出一种更为简单适用的等效三角形杆件单元,使二维结构用一维单元进行分析.由于单元的推导不是根据微元体单元应力、应变等效,而是从节点位移等效的这一思路出发,使得本研究单元较以前的等效铰结桁架单元可以满足结构有限元划分单元时对矩形单元的要求.同时截面计算公式中包含了泊松比这一体现材料特性的参数,因而公式更加具有普遍意义.运用本研究方法对钢筋混凝土简支梁及悬臂梁进行计算分析,并将其计算结果与ANSYS计算结果进行比较.研究结果表明,本研究所推导的等效三边形杆件单元计算精度良好,计算结果可靠,可以满足工程应用需要.

排架结构柱柱顶线位移计算

用图乘法推导出变阶排架柱柱顶线位移计算的一种新方法———等效柱顶线位移法,从而可将变阶截面柱柱顶线位移计算简化成等截面柱柱顶的位移计算。

考虑车辆过缝的车-桥耦合振动分析方法

为考虑伸缩缝参数变化对车-桥耦合动力响应的影响,通过分析车轮过缝过程,提出了车辆过缝等效力、等效位移模型.利用伸缩缝局部振动模态提取法及模态综合法,建立了考虑伸缩缝参数影响的车-桥耦合动力响应分析模型,并基于Matlab平台编制了车辆过缝的车-桥耦合动力响应分析程序及其数值求解方法.以某简支转连续梁桥为例,通过现场实测对考虑车辆过缝的车-桥耦合动力响应分析方法进行验证.结果表明,利用所提方法计算的伸缩缝和主梁的加速度和位移响应峰值与实测值的误差均在7%以内,说明该方法能够较为准确地考虑车辆过缝对车-桥耦合动力响应的影响.

可膨胀割缝管结构设计有限元研究

建立了可膨胀割缝管的有限元模型,利用有限元方法对割缝管的结构参数进行了研究。通过对不同割缝长度、缝宽以及缝间夹角进行分析,得出了不同割缝参数下可膨胀割缝管膨胀后的等效应力云图及等效位移云图。综合考虑膨胀后残余应力、适宜的膨胀率以及膨胀后的均匀性,选择缝长110mm、缝宽1mm、缝间夹角30°均布作为可膨胀割缝管的优选参数,并与另外一种割缝参数进行了膨胀对比试验。结果表明,优选的参数与有限元分析的结果较为接近,割缝管所施加的膨胀力较低,内径膨胀率达到了39%,割缝具有良好的抗开裂性能和止裂性能。

自平衡法与堆载法检测桩身承载力对比分析

从自平衡法的基本原理着手,对自平衡法的平衡点计算、荷载箱安装、试验过程、数据的等效转换等方面进行分析,结合工程实例对该方法的优缺点进行阐述,并将自平衡法与同场地条件下堆载法的试验结果进行对比,进一步分析该方法不确定性的来源,为今后自平衡法检测桩身承载力提供参考。

考虑轮径影响的履带式车辆振动分析

在车辆垂向振动的研究中往往把路面不平度直接作为路面对车辆的位移激励,未考虑车轮与路面间的几何关系对位移激励的影响。针对这种情况,分析了履带式车辆负重轮的轮径对车辆垂向振动的影响机理,推导了考虑履带滤波效应和负重轮轮径的车辆等效路面位移激励的计算方法,建立了描述车辆竖向振动的状态方程及其仿真模型,并针对正弦路面波形、周期性矩阵脉冲波形、单位冲击波形以及实际路面波形下车辆的振动进行了仿真分析。结果表明,路面位移激励只有考虑轮径的影响才能反映出车辆冲击、振荡、"平滑"等在行驶过程中与路面的真实相互作用情况。试验结果证明了所述等效路面位移激励算法和正弦路面下车辆的振动特性的正确性。

框架结构直接基于损伤性能的抗震设计方法研究

根据建筑结构基于性能的抗震设计思想,针对框架结构提出了直接基于损伤性能的设计方法。首先,建立等效位移延性系数与结构损伤指标的关系,得到了反映不同设防水准损伤目标的结构等效位移延性系数;其次,运用R-μ关系模型,根据等效位移延性系数确定了地震折减系数,从而计算出结构弹塑性地震作用;然后,通过结构的需求曲线与推覆曲线对结构在强震作用的性能进行评价;最后,通过算例说明了该方法的设计步骤及其可行性。

装配式建筑梁柱节点低周疲劳损伤识别研究

装配式建筑梁柱节点发生低周疲劳失效会导致装配式建筑发生断裂事故,因此研究装配式建筑梁柱节点低周疲劳损伤识别方法很重要。在低周疲劳寿命评估过程中引入高周疲劳分析理论,以应变幅取代S-N曲线内的应力幅,同时对应转换相关参数,得到梁柱节点的低周疲劳寿命。以能量耗散与等效位移幅度的低周疲劳为基础,识别装配式建筑梁柱节点的低周疲劳性能,将梁柱节点低周疲劳损伤划分为脆性损伤、延性损伤和混合损伤。实验结果显示,该方法能够准确识别研究对象低周疲劳损伤情况。

钢筋混凝土框架结构直接基于损伤性能的抗震设计方法研究

在现有抗震设计方法研究的基础上,提出了直接基于损伤性能的设计方法。首先,建立等效位移延性系数与结构损伤指标的关系,得到了反映不同设防水准损伤目标的结构等效位移延性系数;其次,运用R-μ关系模型,根据等效位移延性系数确定地震折减系数,从而计算出结构弹塑性地震作用;然后,建立结构的需求曲线与推覆曲线,对结构在强震作用下的性能进行评价;最后,通过算例说明了该方法的设计步骤及其可行性。

基于弥散与分离裂缝模型的混凝土开裂比较研究

裂缝扩展是影响混凝土结构非线性响应的重要因素,其扩展深度与张开位移是评价结构安全性的重要指标。基于弥散裂缝框架,该文建立了等效裂缝张开位移与损伤因子、断裂带宽度之间的函数关系。分别采用弥散、分离两类裂缝模型模拟I型断裂和I-II混合型断裂试验,二者在结构承载力、裂缝扩展和裂缝张开位移方面均获得了基本一致的结果。数值算例表明弥散裂缝模型与分离裂缝模型计算精度接近但其效率更高。

大跨度钢结构屋盖落架分析方法

首先对大跨度钢结构屋盖的落架过程进行了简单分析,给出了落架应遵循的基本原则,并提出了“同步协调”和“分组分步”2种落架方式;其次,介绍了落架过程数值模拟的3种计算方法:支座位移法、等效杆端位移法和千斤顶单元法,并详细论述了各自的计算原理及特点;最后,基于ANSYS有限元软件,应用3种落架计算方法对3点支撑悬臂梁及国家体育场进行了落架过程模拟。结果表明,等效杆端位移法和千斤顶单元法是2种合理有效的方法,并可以方便地应用于工程实际中。