框架承担倾覆力矩的合理计算方法

为理清框架倾覆力矩的相关概念区别,并给出各自合理计算方法,对计算框架、支撑、框架+支撑、局部框架或者局部框架+支撑倾覆力矩的统一解法进行总结,给出相应的力学法。指出框架倾覆力矩和框架承担倾覆力矩之间的显著区别,给出两者的异同以及建筑结构中框架承担倾覆力矩的计算原则,并进一步给出合理计算框架承担倾覆力矩的方法,即修正的统一解法。修正的统一解法适用于一般建筑结构和带竖向构件转换的结构,也适用于带伸臂框架-核心筒结构。最后对典型结构算例的框架承担倾覆力矩进行计算分析,结果合理可行。

微型轴向柱塞泵柱塞腔作用力对斜盘倾覆力矩分析与优化

为探究微型轴向柱塞泵柱塞腔压力等特性与柱塞腔作用力对斜盘的影响,在分析柱塞运动和斜盘力矩的基础上,建立数学模型,并基于AMESim搭建七柱塞型的微型轴向柱塞泵仿真模型;从柱塞直径、柱塞死区容积、斜盘倾角和柱塞分度圆直径几个方面仿真分析柱塞腔作用力;对影响柱塞腔作用力的参数进行响应面优化。结果表明:优化后显著降低了柱塞腔作用力与斜盘倾覆力矩,优化后的参数可作为柱塞泵结构优化的依据。

构件承担倾覆力矩的计算方法

基于楼层构件的弯矩平衡方程,推导了抗规框架部分承担倾覆力矩的计算公式(简称抗规公式)。给出了抗规公式的解释,把抗规公式拓展到有斜杆的结构和坡楼(屋)面的结构。有斜杆的结构,抗规公式中的剪力取斜杆的水平分力;坡楼(屋)面结构,抗规公式的楼层高度取相邻楼层水平荷载合力作用点高度的差值。文献中基于轴力的框架部分承担倾覆力矩计算方法(简称轴力法),采用的是不同于抗规公式的结构承担倾覆力矩定义,举例说明了轴力法常见确定取矩轴方法存在的问题。带有斜杆、坡楼层、坡屋面的6层框架-剪力墙结构的算例,说明了构件承担倾覆力矩抗规公式的应用,阐明了轴力法确定的取矩轴与规范公式暗含的轴力取矩轴不一致是轴力法与规范公式计算结果不同的原因。

论增设转接法兰对通信单管塔结构安全性的影响

铁塔基站平移搬迁工程中,可能存在塔底法兰与预埋成型的地脚螺栓不匹配问题,通过增设转接法兰,解决利旧铁塔无法安装的问题。特选取铁塔公司发布的《低成本铁塔标准图集V2.0》中的0.45风压高度的20 m,25 m,30 m,35 m共计4种高度的单管塔,利用有限元软件3D3S,研究单管塔增设转接法兰后,单管塔自振周期、塔顶位移、塔身最大应力及塔脚倾覆弯矩的增大幅度,为单管塔增设塔脚转接法兰的安全性研究提供一定的参考。

设置少量剪力墙的框架结构设计分析

以某6层办公楼为例,分析了设置少量剪力墙框架结构体系的工作原理,并给出了设计思路。这种结构体系设置的少量剪力墙主要为结构提供刚度,以满足弹性层间位移角限值,但其不能成为第一道防线,故框架结构承载力设计应采用纯框架结构和框架–剪力墙结构包络设计。

自平衡挡墙及其应用

高填方挡墙一直是边坡工程的一大难题,存在成本高、施工难度大等问题。为优化解决此类问题,本文介绍了一种新型挡土墙—自平衡挡墙,在受力分析的基础上建立了计算模型,并结合一个实际工程与传统挡墙进行了受力和造价的对比分析。结果表明,自平衡挡墙利用上部重力式挡墙作为下部挡墙抗力,构思巧妙,结构合理;自平衡挡墙对锚拉条件依赖很少,有很宽的适用范围;在同等条件下,自平衡挡墙造价是悬臂桩挡墙的50%左右,经济效益显著,有较好的应用前景。

基于RANS方程的桩式U-OWC装置波浪荷载分析

使用OpenFOAM建立基于雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型的三维数值水槽,对桩式U-OWC装置在不同周期和波高的正向入射规则波作用下的受力情况进行分析。首先将数模结果与物理试验结果进行对比验证校核,然后通过数值模拟对装置的受力情况进行了分析,分别研究了作用在装置上作用力和倾覆力矩特点,装置上作用力和倾覆力矩随周期和波高的变化情况,以及装置稳定性极小状态。研究表明,装置所受到波向力、垂向力相比侧向力数值较大,对倾覆力矩起决定性作用。对装置上作用力和倾覆力矩进行无量纲分析,进一步发现在测试工况范围内,装置所受到的3个方向作用力中侧向力随周期变化不明显,明确了装置前的波浪爬高对装置波浪荷载和力矩的影响,并针对U-OWC模型特点和具体工况应用一个波浪爬高经验公式,获得了较好效果。

一种设置竖式水平隔震层的高层隔震结构抗倾覆措施及初步分析

高层结构采用隔震措施后,一方面由于缺少可行的抗拉措施导致隔震层抗倾覆能力不足;另一方面由于高层结构自振周期较长导致隔震效果不及自振周期较短的多层结构,使得高层结构隔震受到限制。为此本文采取一种高层结构水平隔震措施,除水平隔震层外,设置竖式水平隔震层及固定构件,对隔震结构沿高度提供抗倾覆水平力及阻尼。这种措施构造上具备充分的抗倾覆、抗风、耗能能力。初步时程分析结果表明,大震作用下结构处在弹性状态,隔震效果显著。

考虑倾覆力矩影响的回转式空气预热器主轴强度分析

以某660 MW机组回转式空气预热器为研究对象,采用弯扭合成当量弯矩方法对回转式空气预热器主轴截面进行应力计算和强度校核。结果表明:相较于其他工况,在BMCR工况下回转式空气预热器主轴所受的倾覆力矩达到最大,产生的弯曲应力在合成应力中占比52%,是影响主轴弯曲变形的重要因素;相较于不考虑倾覆力矩影响的情况,考虑倾覆力矩后主轴强度的安全裕度降低了40%。

输电线路分裂导线翻转自恢复特性研究

输电线路运维过程中观测到翻转现象,严重影响线路运行安全。依据架空导线悬链线模型,得出导线的沿线应力。将分裂导线翻转后的绞合区间简化为圆柱螺旋线,建立了分裂导线的翻转几何与力学模型,推导了分裂导线翻转后子导线长度和张力,给出了分裂导线翻转自恢复力矩的简化理论计算公式。基于有限元方法对案例线路进行翻转过程的准静态模拟,将有限元分析结果和理论计算得到的分裂导线翻转自恢复力矩进行对比分析,最大相对误差为8.44%,表明翻转自恢复力矩简化理论计算公式具有一定的准确性。进一步利用简化计算公式研究了分裂数、绞合角度、次档距、分裂间距、绞合位置等线路本体参数对分裂导线翻转自恢复能力的影响。结果表明,当输电线路分裂数越多、绞合角度越大、次档距越小、分裂间距越大、绞合位置越靠近翻转间隔棒时,线路翻转自恢复能力越强,线路发生翻转失效概率越低。该简化计算公式为输电线路设计提供了理论依据和参考。

后支架抱箍梁式非常规吊篮安装的结构与验算

随着现代高层建筑各种立面造型的多样化,为满足现场施工要求,非常规吊篮的使用频率也越来越高,但目前关于非常规吊篮的计算缺乏相关规范。以兰溪市张山雷中医文化研究中心工程为例,对后支架抱箍梁式非常规吊篮安装的结构、钢丝绳安全性验算、吊篮抗倾覆验算、结构梁受力的验算、以及抱箍的角钢抗弯强度及螺杆受力验算进行了分析,指导了该工程非常规吊篮的施工,为同类型的后支架抱箍梁式非常规吊篮安装提供参考。

转体桥球铰倾覆力矩及摩擦系数计算优化

桥梁转体施工技术是桥梁施工中的重要方法,由于桥梁转体时吨位较大,其摩擦力的计算尤为重要。为解决常规计算方法计算出的球铰摩擦系数与现场试验结果有较大差异的问题。该研究基于接触理论建立球铰接触面应力分布有限元模型,先采用称重试验获得竖向摩阻力矩,再通过计算竖向摩阻力矩求解摩擦系数。将模拟结果与常规方法的计算结果及现场实际牵引力反算的实际值进行对比分析。研究结果表明:在计算球铰面表面应力及预测球铰静摩擦系数时,本研究提出的改进优化计算较常规计算方法更有优势,可为桥梁转体施工摩擦系数的计算提供参考。

考虑错位角的角接触球轴承极限承载能力研究

针对角接触球轴承实际安装会出现错位角,与承受过大外载荷会产生接触椭圆被截断的情况,提出一种包含错位角的轴承极限承载能力分析模型。通过改进算法,减少方程数量,降低了模型求解难度;通过与文献、Romax软件的对比,验证了算法的正确性;最后,以角接触球轴承7008C为研究对象,分析了不同参数对极限承载能力的影响。结果表明,增大错位角与径向力、增加滚动体数量、减小滚动体直径会在一定程度上削弱极限轴向力与极限倾覆力矩;增大沟曲率半径系数与挡肩高度可以显著提高极限轴向力与极限倾覆力矩;然而,最小挡肩高度制约了轴承的极限承载能力。

复杂工况下掘进机主驱动轴承性能试验研究

为了验证掘进机主驱动轴承性能,选用两套4.8 m级试验轴承,在轴承综合性能试验平台上开展复杂工况下的加载测试,分析不同工况参数对主驱动轴承性能的影响规律。结果表明:在规定工作载荷工况下,径向力Fr最大波动幅度为3.57%,轴承稳态轴向力和倾覆力矩的波动幅度最大不超过3%,主驱动轴承运行状态平稳。试验后对轴承进行拆解,轴承轴向游隙和径向游隙均满足轴承技术要求,且轴承状态良好。

大尺度宽幅悬浮隧道管体沉放过程的波浪荷载分析

波浪是大尺度宽幅截面悬浮隧道沉放过程中所面临的主要环境荷载之一。为研究这类隧道管体波浪荷载与环境参数、几何尺寸的关系,基于CFD软件FLUENT建立管体的二维数值模型。以圆端形和六边形截面为对象,探讨波浪高度、波浪周期、淹没深度和截面尺寸对大尺度宽幅隧道管体所受波浪三分力的影响规律,以及截面尺度与波浪绕射系数之间的关系,并以圆形截面的Morison公式计算结果为基准进行对比。结果表明:1)对于横向尺寸与波长之比大于0.2的大尺度宽幅截面管体,采用数值模拟与绕射理论分析波浪荷载更适宜;2)圆端形和六边形截面管体的波浪力均随波高、波浪周期的增大而增大,中心宽度变大时2种类型截面对应的波浪三分力均不同程度地增大,其中倾覆力矩显著增大是宽幅截面值得重点关注的地方;3)增大淹没深度是减小波浪倾覆力矩的一个重要措施,当达到30 m时,不同截面类型和宽度对应的倾覆力矩均降至较小值;4)大尺度宽幅悬浮隧道截面的绕射系数与高宽比密切相关,高宽比增大时,水平绕射系数增大而竖向绕射系数减小。

广东地方标准与《抗规》反应谱的对比及长周期结构影响分析

对广东地方标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ/T15-92—2021)、《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》(DBJ/T 15-151—2019)及《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)三本规范抗震设计反应谱的标定方式、反应谱曲线及主要控制参数进行了对比,阐述了三者之间的异同,其中谱值差异最大的是位移段;通过不同算例的对比分析指出,《抗规》反应谱位移段谱值整体抬高是长周期结构低阶振型的谱值及低阶振型对基底剪力的贡献均与广东《高规》差异巨大的根本原因,亦是两者楼层剪力分布形态、倾覆力矩均差异大的主要原因。基于对比结果探讨了相对《抗规》整体抬高反应谱位移段谱值(辅助小震最小剪力系数规定)的处理方式,广东《高规》中震最小剪力系数规定及楼层剪力的调整方式或与《抗规》避免长周期结构计算剪力过小的出发点更吻合。

直列4缸平衡轴发动机倾覆力矩的优化

随着发动机开发技术的不断提升,消费者对车辆的舒适性提出了更高要求,市场上常见的大排量直列4缸发动机开发会采用平衡轴来平衡发动机的二阶往复惯性力,改善发动机的振动,提高整车的舒适性。经本文研究发现平衡轴的设计不合理会使发动机倾覆力矩变大,造成发动机的振动加剧,造成驾驶舒适性变差。本文通过矩阵数据对比的形式,采用不同的平衡轴的中心距、曲轴偏置尺寸的研究,找到最佳的平衡轴设计方式,降低发动机倾覆力矩,提高驾驶的舒适性。

半潜驳出运高大沉箱整体稳定性分析及对策

为了解决高大沉箱水上安装问题,结合中缅30万t原油码头施工案例,通过增加浮箱,加大抗倾覆力矩,降低半潜驳和沉箱重心,减少外部条件对稳定性影响等相关对策,解决了半潜驳和沉箱整体稳定性难题,采用半潜驳下潜,起重船配合出驳安装,解决了半潜驳下潜极限问题,为其它重力式沉箱安装提供经验借鉴。

平面非规则高层住户楼房中剪刀墙框架的应用与研究

研究进行了平面非规则高层住户楼房中剪刀墙框架的抗震性能化设计。解决方法包括建立整体弹性模型,进行小震弹性计算以及根据中震验算要求进行结构设计。结果显示,在所有工况下,剪刀墙均未出现失效或严重损坏。在基底剪力方面,CQC反应谱法的结果最小。在顶层位移方面,人工波NOAKI1408430的结果明显偏小。在最大层间位移角方面,天然波NONI1114460的结果最大。

典型TBM刀盘力学性能分析与对比

为了对比不同典型全断面岩石掘进机(TBM)刀盘的力学性能,对刀盘倾覆力矩计算模型进行了修正。在理想工况、上软下硬地质和部分刀具磨损3种工况下,计算得到刀盘倾覆力矩的分布情况,并采用有限元法模拟得到刀盘掘进过程中应力分布规律。结果表明:刀盘的径向载荷远小于刀盘倾覆力矩,倾覆力矩对刀盘性能的影响远大于径向载荷;刀盘正面滚刀受载产生的倾覆力矩最大,其次是边缘滚刀,中心滚刀受载产生的倾覆力矩最小;在刀具磨损工况下,A刀盘总倾覆力矩在2 800 k N·m以上,比理想工况下要大7%;星形布局刀盘B的倾覆力矩比螺旋线布局刀盘A小,其力学性能和强度特性优于螺旋线布局刀盘。