多因素作用下风荷载简化对高墩垂直度影响分析

高墩在施工期间受到几何初始缺陷、施工偏载以及风荷载等作用,桥墩可能产生偏位,从而对高墩的承载力带来不利影响。通过现行规范计算模拟得到梯形风荷载简化模型,在考虑几何非线性的条件下,基于弹性稳定平衡微分方程,推导出高墩墩顶的偏位计算公式。在此基础上,为便于现场施工应用,选取5个现有高墩为研究对象,在弹性稳定理论条件下对通过梯形风荷载简化模型所得公式进行简化,详细分析高墩在考虑几何非线性时多因素耦合作用对高墩垂直度的影响。结果表明:梯形风荷载简化模型计算结果与实际风荷载有限元模拟结果较为吻合,更符合实际的风荷载特点,为高墩施工中考虑风荷载影响及墩顶侧移控制提供了方法支撑和切实可行的技术手段。

论荷载简化及简化后梁内力计算

在结构设计时,为了计算过程简便,常将结构构件上的实际荷载进行简化。本文将简述梁上的梯形荷载、三角形荷载如何进行简化及简化后梁内力计算。

室内爆炸超压荷载简化模型

美国UFC规范计算室内爆炸荷载时假设爆炸荷载在整个空间均匀分布,但由于壁面的限制作用,真实室内爆炸的压力场并不均匀。该文利用非线性显式动力分析程序AUTODYN的Remap技术对室内爆炸进行模拟,研究了壁面爆炸荷载的分布规律;依据壁面爆炸超压时程曲线特点及其峰值超压分布,对爆炸荷载作用区域进行划分,并提出了各区域爆炸荷载典型参数—峰值超压、冲击波作用时间、准静态峰值气体压力及吹降时间的计算式,建立了室内爆炸荷载简化模型,并进一步研究了爆源高度和房间尺寸对荷载简化模型的影响。结果表明:室内爆炸下壁面不同区域爆炸荷载的分布形式及计算方法不同,拟合得到了各区域爆炸荷载的简化计算式;爆源高度及房间尺寸对峰值超压影响较大,对冲击波冲量影响较小。

荷载平稳二项随机过程简化组合方法

为了解决荷载平稳二项随机过程组合方法在求解时段组合幅值的最大熵概率密度函数时求解高度非线性方程组计算复杂,不便于实际工程应用的不足.本文根据荷载时段组合幅值的概率特点,以两参数的极值Ⅰ型来描述其概率特征,建立了简化的组合方法.根据数值模拟试验和实测风浪资料计算结果表明本文极值Ⅰ型与最大熵分布都能很好的描述时段组合幅值的概率特征,并且具有一致性;当计算不同重现期极值组合荷载时,本文简化方法计算的结果偏于保守.

轮船-桥墩碰撞简化荷载模型

目前各国桥梁设计规范普遍将船舶撞击力处理为等效静力,忽略了冲击荷载引起的结构动力效应,为建立更加合理的实用荷载模型,建立了5艘轮船的有限元模型,采用正撞刚性墙模型,通过数值仿真获得了45条不同撞击速度下的撞击力时程样本。提出采用修正半波正弦函数近似描述撞击力样本过程,通过数理统计确定了模型的实用参数。最后,以一座连续梁桥为例进行了接触碰撞反应分析与撞击力时程反应分析,并将修正半波正弦荷载模型的响应求解误差分为3类,分别讨论了3种误差对结构响应误差的贡献大小。算例分析结果表明,建立的轮船修正半波正弦荷载模型具有良好的求解精度,具有很好的工程实用价值。

多层仓库超规范车辆活荷载布置简化方法

通过大连香炉礁物流中心多层仓库结构设计,总结多层仓库超规范车辆活荷载简化方法;根据工程中组成结构构件的重要性、构件承受最大荷载的概率,提出针对梁、板、柱、基础按行车荷载简化情况确定最不利荷载组合,据此对结构构件进行设计计算。可为类似工程设计提供参考。

基于简化荷载谱的撑杆对海河大桥横隔板疲劳寿命影响的研究

本文采用现场录像与应变片测量相结合的方法,确定了用于海河大桥疲劳寿命分析的简化车辆荷载谱。通过比较有限元和测量数据的雨流计数结果,证实了此简化车辆荷载谱的可靠性。基于此简化荷载谱,运用有限元分析方法,研究了海河大桥横隔板在有无撑杆情况下三种位置(挖孔处、面板处、焊缝处)的应力应变历程,并运用Manson-Coffin公式计算相应位置的疲劳寿命。通过两种情形的对比,明确了海河大桥横隔板撑杆对其疲劳寿命的影响及其机理,对于改善同类横隔板设计具有一定的指导意义。

地铁列车荷载的仿真模拟

地铁列车荷载模拟是进一步研究地铁振动的先决条件.针对轨道不平顺法在精度上的不足和车辆/轨道耦合模型在计算上的困难,建立列车荷载简化模型.在Simulink中仿真得到地铁列车荷载变化曲线,通过快速傅里叶变换分析列车荷载的频率成分,从而得到地铁列车荷载的模拟表达式.采用该分析方法所建的模型简单、计算速度快,同时也比不平顺法有更高的可靠性,可以满足一般性研究的需要.

基于损伤等效的直立锁边屋面板动态抗风揭试验方法

围护结构在台风等极端风下的抗风性能需要依靠动态试验测定,试验周期长导致成本高且模拟研究受限。基于直立锁边屋面板材料的损伤本构模型,通过疲劳分析研究荷载幅值对材料损伤影响,提出简化荷载序列组合。借助雨流计数法统计测点风压时程得到基于损伤等效的简化荷载循环,提出动态抗风揭试验方法。参照不同试验方法开展抗风揭试验,通过对比发现,试验方法对屋面板风揭破坏过程影响不明显。除永久塑性变形外,该文试验方法与现有试验方法下屋面板损坏现象基本一致,屋面板均为撕裂破坏。不同试验方法下屋面板承载力差异在10%~20%间。该文试验方法加载周期小于1h,现有试验方法加载周期则大于20h。在屋面板风揭破坏过程、承载力等抗风揭性能差异不大情况下,该文试验方法可大幅降低试验周期,为开展模拟研究奠定基础。

大型汽车等效均布活荷载取值研究

本文提供超规范大型车辆活荷载取值的简化方法,根据分析各构件在工程中的重要性及各行车荷载的不利分布,尤其是通过SAP2000的影响线分析功能,总结了针对主要梁柱、次梁、板的等效均布荷载取值。通过对比发现,为了达到经济性及安全性指标,在实际工程中不宜简单地对梁板柱采用统一的车辆活荷载取值,而应分情况而定。普遍来讲,计算板配筋时,等效活荷载取值较大;计算主次梁时,所取等效活荷载较计算板时偏小,但最后应校核次梁抗剪能力。本文提供的等效均布活荷载可为类似工程项目提供参考。

地铁列车荷载对上覆高速公路影响的数值模拟

地铁列车荷载会对周围环境造成不良影响,导致周围土体产生附加变形,进一步发展可能对地铁运营造成安全隐患。该文以某双线盾构隧道与上覆高速公路路基关系为背景,采用三维有限元分析的方法,首先研究模型边界及列车荷载简化的过程,然后分别研究不同列车速度下单线及双线列车通过后路面及地层残余沉降分布特点,路基最大与最小主应力变化情况。结果发现:列车荷载作用后路面及地层残余沉降均呈现出"马鞍状"分布,双线列车荷载通过后,相比单线列车荷载工况,路面及地层最大残余沉降从隧道正上方转移至两条隧道中心处,最大残余沉降增大了10%~25%,而路基两侧均出现了一定范围的应力集中现象,可能在列车荷载循环作用后,路基两侧产生开裂,而单线列车荷载通过建议不用限速措施,双线列车荷载通过速度不宜超过60 km/h,最好不要出现双线同时通过的情况。

空间内部爆炸荷载的研究现状与分析

本文针对化学炸药爆炸,分析了国内外有关密闭空间内爆炸冲击波压力、准静态压力的分布特点及坑道内爆炸流场演变规律的研究现状;提出了现有理论及公式的局限性。

韧性填充墙框架水平荷载-位移曲线简化分析模型

韧性结构具有良好的抗震性能和自复位效果,为研究填充墙对韧性框架抗震性能的影响,建立了韧性填充墙框架的精细化有限元模型,利用数值模拟结果提出了一种荷载-位移曲线的简化预测方法。结果表明:韧性填充墙框架不会发生脆性破坏,预应力钢筋的初始预应力对韧性填充墙框架的承载力影响显著,改变砂浆和砌块的强度会导致填充墙传力模式的改变,填充墙的撑杆作用沿着对角线方向发展,角钢横向开孔对承载力有较大影响。将韧性填充墙框架的受力分解为韧性纯框架与填充墙,分别计算韧性纯框架和填充墙在弹性、弹塑性和塑性阶段的待定参数,并利用线性插值法分别叠加,得出韧性填充墙框架的简化荷载-位移曲线,与有限元模拟结果吻合良好。

近爆作用下钢筋混凝土柱数值分析加载方法对比

为了研究近爆作用下不同数值分析加载方法对钢筋混凝土柱动力响应及破坏形式影响,运用AUTODYN对钢筋混凝土柱在近距离爆炸下的超压荷载进行模拟并提出一种荷载简化计算方法.基于LS-DYNA建立近爆作用下钢筋混凝土柱动态响应及其损伤破坏的三维有限元模型,近爆荷载分别采用简化后的荷载、Load blast命令和“炸药-空气-混凝土柱”流固耦合3种加载方法加载,将模拟结果与爆炸破坏试验结果对比,分析不同加载方法在误差、计算效率、所占内存等方面的特点.研究结果表明,简化荷载加载方式位移误差较小且所占内存较小,但需要掌握2种软件多次建模;blast-load计算模型加载方式建模简单、计算时间较短、所占内存较小、模型稳定但残余位移误差较大;“炸药-空气-混凝土柱”流固耦合加载方式建模较为复杂、计算时间较长、所占内存较大,但误差较小.

地震和列车作用下轨道交通桥梁的响应分析

以大连城市轨道交通连续梁桥为对象,研究了列车速度、行车工况以及不同规范地震参数对于桥梁结构的影响,建立列车荷载简化模型,利用离散傅里叶变换法得到轨道不平顺,结合Simulink仿真得出轨道列车竖向激励荷载。得到如下结论:列车的速度对于桥梁节点的位移变化具有明显的影响;桥梁竖向位移在列车双线工况下较单线工况增加明显;按城市轨道交通抗震规范(审批稿)地震参数计算的桥梁反应值均大于按铁路工程抗震设计规范地震参数计算值,按照前者设计的桥梁具有更高的安全度。

列车作用下高架车站内力分析及配筋研究

高架车站是建筑和桥梁综合体,承受列车动力作用。根据列车的实际编组和轮对,运用ANSYS APDL程序开展以下研究:(1)采用瞬态分析,计算钢轨磨损和接头不平顺条件下列车动力对高架车站的轨道梁、支撑柱的作用力,发现钢轨磨损下列车作用力影响较大;(2)以磨损不平顺为基础,分别计算列车运行时速60 km、80 km、120 km条件下对轨道梁、支撑柱的作用,结果表明列车运行时速越大,列车动力对轨道梁的作用力越大;(3)采用静力分析,将列车轴重乘以铁路设计规范计算动力系数按移动荷载施加在轨道梁上,计算结果与钢轨磨损条件下列车设计时速80 km计算完全一致;(4)将列车按均布荷载施加在轨道梁上,比较上述三者的差别,结果显示施加均布荷载造成轨道梁支座弯矩偏大、跨中弯矩偏小、支撑柱轴力偏大。根据列车作用下轨道梁内力分别以容许应力法和概率极限状态分析法进行配筋比较,两者配筋结果基本一致。

基于PKPM软件在建筑柱模板工程中的应用研究

以某住宅小区柱模板设计与计算为背景,详细介绍了PKPM软件在建筑柱模板工程中的应用,并对模板参数的输入及相关计算作了归纳,经实践证明,应用PKPM软件极大地提高了模板设计的效率和可靠性。

应用SAP5程序分析桂平船闸闸墙

广西桂平船闸座落在完整的石灰岩基础上,船闸设计充分利用这个有利条件,闸室采用分离式结构,不设闸室底版。闸室墙高29米,墙厚4～8米,无论是钢筋还是混凝土,其工程量都是比较省的。为了充分了解闸室墙在各种条件下的位移和应力分布,我们引进了国际上流行的大型结构分析程序sap5对闸室墙进行分析计算,并取得了较理想的结果。本文介绍使用sap5p对闸室墙进行分析所取得的一些经验和体会,例如有限元网格如何划分,墙后土压力如何处理等等。该船闸工程已建成运行,实践说明,对闸室墙的分析计算是正确的。

室内爆炸荷载作用下钢柱动力响应的参数分析

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA研究了开洞空间内炸药爆炸冲击波传播特性和荷载的简化方法,提出了适用于室内爆炸情况下简化的荷载模型,并将该荷载模型施加于两端铰接的钢柱上,利用ABAQUS有限元软件对不同工况下钢柱的动力响应进行了参数分析。结果表明,降低轴压比和长细比可有效提高钢柱在爆炸荷载作用下的承载能力和稳定性;轴压比较小时,随着轴压比的增加,柱中最大位移有少量增幅,只有当轴压比达到一个限值才会对柱中位移产生显著影响,随着长细比的增大,该值有所降低;增加钢柱截面高度比增加截面宽度更能有效地提高柱的抗爆能力。