屈曲粘弹性Timoshenko斜梁的混沌运动区域分析

由于各向同性粘弹性体剪应力-角应变的本构关系与应力-应变的本构关系相似,据此可以得到屈曲粘弹性Timoshenko斜梁在铅垂外扰力作用下的动力方程,采用M eln ikov法及Galerk in原理研究了屈曲粘弹性Timoshenko斜梁的混沌运动,并讨论分析了倾斜角、剪切变形、长厚比、外阻尼与内阻尼比对屈曲粘弹性梁混沌运动区域的影响。

斜撑贝雷梁组合支架研发及其在跨浅埋地铁现浇箱梁中的应用

高架结构在既有交通线路上方进行现浇梁施工时,将对线路的正常运行产生扰动,软土地质的存在将会进一步加剧此类影响。为解决类似技术难题,文章结合在建的上海松江高铁南站简支箱梁施工工程实例,设计一种可跨越既有交通线路直接施工的新型支架体系——斜向支撑体系与贝雷梁组合支架。结合支架部件组成及实际施工过程出现的荷载工况,通过MIDAS Civil有限元分析软件建模分析支架的应力及位移,确保支架在施工过程中的受力安全、结构稳定。结果表明,设计的斜撑贝雷梁支架结构,能在不影响既有线路运行的情况下进行施工,支架结构强度、刚度及稳定性均能满足规范要求,可为同类型桥梁的支架设计、计算提供可行性思路。

混凝土现浇梁与斜拉索综合线性内力监控技术

随着大跨度斜拉桥结构的广泛应用,其施工安全与精度控制愈发受到重视。该文围绕混凝土现浇梁与斜拉索的综合线性内力监控技术展开,旨在提高施工阶段的监控效率和精确度。通过设置详尽的监测点和采用高精度监测仪器,对主塔偏位、承台沉降和结构应力进行实时监测。预期通过实施系统的监控方案,能有效控制结构在施工过程中的偏移和变形,确保结构安全和施工质量。该研究强调精确监控在确保大跨度斜拉桥结构施工安全中的关键作用,为今后类似工程提供重要的技术参考。

基于Timoshenko梁理论的斜置隔振系统功率流特性分析

针对工程中常见的斜置隔振装置,建立了复杂振源激励、粘弹性斜置支承与基础梁结构三维耦合隔振系统动力学模型。把隔振器模化为Timoshenko梁,给出了梁纵向、弯曲振动导纳。引入粘弹性分数导数模型来描述粘弹性隔振器的动态特性,并考虑隔振支承多维波动效应,推导了耦合系统动态特性传递矩阵及功率流表达式。数值模拟计算表明,粘弹性隔振器是频率相关的;隔振器高频共振形成驻波是输入系统功率下降趋势变缓的主要原因;在中高频域,输人基础的功率随倾斜角增大而降低。

火灾下活性粉末混凝土梁斜截面承载性能研究

为探明火灾下活性粉末混凝土(Receative power concrete,RPC)梁斜截面承载性能退化规律,设计制作了六根RPC简支梁试件,开展了恒载下ISO834标准火灾试验,获得了时间-位移曲线、荷载-位移曲线、内部温度变化、裂缝开展、破坏形态、高温爆裂等数据,分析了剪跨比、荷载水平、配箍率、纵筋配筋率对火灾下RPC梁斜截面承载性能的影响规律。结果表明:剪跨比、荷载水平是影响RPC梁斜截面耐火极限的关键因素,剪跨比由2.5增至3.5,荷载水平由0.25增至0.45,RPC梁耐火极限可降低30 min以上;配箍率对RPC梁的斜截面承载力和耐火极限影响显著;纵筋配筋率对RPC梁耐火极限影响甚微。火灾高温、爆裂削弱了RPC梁的斜截面承载性能,爆裂导致内部材料直接受火,加速其力学性能劣化,使梁斜截面承载力降低33.5%以上。该研究可为火灾下RPC梁斜截面承载安全及火灾后加固修复提供参考。

跃迁系数对旋转Timoshenko梁弯曲振动的影响

在不同梁模型中,轴向力对剪切力的贡献不同,该特性可以使用跃迁系数进行描述.本文讨论了当旋转导致轴向离心力存在时,其跃迁系数对Timoshenko梁弯曲振动的影响.首先推导了含跃迁系数的旋转Timoshenko梁弯曲振动微分方程.然后使用微分变换法(DTM)对弯曲振动微分方程进行求解,得到了系统的固有频率和振型.最后分析了跃迁系数、转速、截面形状、高跨比等参数对系统振动的影响.结果表明,跃迁系数对旋转Timoshenko梁的固有频率和振型均有影响,尤其在高转速、薄壁截面和大高跨比的情况下影响更加显著.

基于分层法的石墨烯增强功能梯度Timoshenko梁动力特性有限元分析

基于分层法对石墨烯增强功能梯度Timoshenko梁的动力特性问题进行有限元分析。在有限元建模过程中,首先将Timoshenko梁沿厚度方向分成若干层,然后利用改进的Halpin-Tsai细观力学模型计算各层的弹性模量,相应的泊松比和密度则根据混合率法则进行计算,最后对各层均采用4节点四边形板单元离散。通过数值算例分析分层数和单元尺寸比例的合理性,探究石墨烯片的分布形式、质量含量、几何形状和尺寸等因素对Timoshenko梁动力特性的影响。结果表明,添加少量的石墨烯能显著提高Timoshenko梁自由振动的频率,尤其在梁的上下部位分布较多正方形石墨烯片时效果最佳。随着石墨烯片长厚比的增加,Timoshenko梁的自由振动基频不断增大。当石墨烯片长厚比超过1 000之后,梁的基频变化不明显。

钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的影响因素研究

影响钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的因素较多,斜截面受剪承载力大小对梁的斜截面的破坏形态有着重要影响。基于斜截面受剪承载力计算方法,通过工程实例分析,对各因素作用下梁斜截面受剪承载力的变化规律进行研究,并进一步探讨了各因素对梁斜截面受剪承载力的影响程度。结果表明:随着混凝土强度等级、纵筋的配筋率及截面高度的增加,梁斜截面受剪承载力随之增加,两者表现出显著的线性正相关关系。剪跨比与梁斜截面受剪承载力之间呈现明显的线性负相关关系,梁斜截面受剪承载力随箍筋配筋率增加而显著提高。箍筋配筋率对梁斜截面受剪承载力的影响最为显著,是在截面尺寸受限的情况下提高梁斜截面受剪承载力的首要措施。

任意边界条件下Timoshenko梁及其修正理论的自振特性分析

提出一种求解任意边界条件下经典Timoshenko梁以及修正Timoshenko梁自振频率和振型的新方法。利用改进的傅立叶级数消除传统傅立叶级数的边界不收敛问题,然后通过Rayleigh-Ritz法导出Timoshenko梁的拉格朗日泛函,根据Hamilton原理将原问题转化为求解矩阵广义特征值问题。通过与解析解对比,本文采用的方法具有较好的收敛性以及较高的计算精度;通过数值计算发现,经典Timoshenko梁的自振频率略高于修正的Timoshenko梁,随着振型阶数的提高,经典Timoshenko梁的计算结果逐渐偏离文献解和有限元结果,而修正的Timoshenko梁能够保持较好的一致性;对于不同边界条件下修正Timoshenko梁的计算结果均能与有限元的计算结果吻合得很好。最后运用MATLAB编程软件将程序设计为App,对于不同情形的梁只需要修改参数即可,可为实际工程提供高效便捷的计算方案和可靠理论依据。

基于双参数地基Timoshenko梁的轻型桥台弯曲分析

建立了轻型桥台自身平面内弯曲分析的双参数地基Timoshenko梁模型,简要讨论了其退化形式和适应性能.基于微分方程的初参数解,建立了双参数地基Timoshenko梁的传递矩阵法;基于Timoshenko梁单元的位移插值函数,建立了双参数地基Timoshenko梁有限元列式.通过算例分析,发现轻型桥台自身平面内弯曲存在最大弯矩位于对称中心和偏离对称中心两种情况;利用ANSYS空间有限元模型对此现象进行了验证.讨论了桥台变形和内力随桥台襟边宽度和地基不均匀的变化规律.鉴于轻型桥台自身平面内弯曲存在最大弯矩偏离对称中心且比对称中心截面弯矩大、对称中心截面弯矩是局部最小值的可能现象,建议教材《桥梁工程》和专业文献摈弃以对称中心截面弯矩作为最大值的简化设计计算方法,对计算理论进行补充和完善.地基不均匀显著影响桥台的变形和内力,简单地取最软或最硬地基参数进行桥台弯曲分析不能得到最大内力值,不是安全的设计计算方法.

基于传递矩阵法的Timoshenko裂纹梁自振特性分析

首先基于传递矩阵法,将裂纹截面假定一无质量扭转弹簧,通过扭转弹簧建立起各段子梁在裂纹截面处的矩阵传递关系,推导出含任意裂纹Timoshenko梁及无裂纹Timoshenko梁的传递矩阵,引入边界条件简化矩阵方程,并利用Matlab对方程进行求解。其次讨论了裂纹位置和相对深度对单裂纹简支梁自振频率的影响,与文献结果进行对比,误差最多不超过1%;然后通过ABAQUS建立悬臂梁及两端固支梁有限元模型,分析相对裂纹深度对自振频率的影响,计算结果与有限元结果进行对比,误差不超过3.86%;最后研究了不同跨高比下相对裂纹深度对Timoshenko简支梁自振频率的影响,计算结果与文献最大误差为4.56%,验证了本文方法的有效性及适用性。

基于Timoshenko梁模型的变截面体心立方梯度点阵结构力学特性研究

针对由变截面杆构成的体心立方(Body-Centered Cubic, BCC)梯度点阵结构,推导了BCC线性变截面弯折杆弯矩的分布表达式,应用于Timoshenko梁理论,得到了梯度点阵结构的力学特性参数化理论预测模型;采用六面体实体单元建立了BCC变截面单胞单元和梯度点阵结构的有限元模型,完成了仿真分析,验证了理论预测模型的有效性.对于梯度点阵结构则采用3D打印技术并选择316L金属粉末制备试样,开展了准静态压缩力学试验,同时也完成了同样工况下的有限元仿真分析,验证了Timoshenko梁模型对于长径比10以下梯度点阵结构力学特性研究的适用性,最后通过理论模型讨论了不同长径比、单胞尺寸、单胞数量和梯度方向等各种梯度点阵结构力学特性的变化规律.研究结果表明:对于线性变截面弯折杆,文中所推导的弯矩分布更加精确,能有效降低理论解的误差;采用本文中的理论预测模型,若长径比在3.5~8.7区间内,BCC变截面单胞单元及梯度点阵结构的等效弹性模量解的误差在3%以内.

半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥颤振临界风速分析

为研究低扭弯频率比大跨度桥梁的颤振性能,以某主跨180 m的半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥为背景(主梁扭弯频率比接近1.0),进行颤振临界风速分析。采用有限元法分析该桥动力特性,计算桥梁颤振稳定性;对比《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)推荐的3组理想平板颤振临界风速估算公式,基于Scanlan半逆解法的理想平板颤振临界风速,考虑主梁形状与攻角修正系数确定颤振临界风速范围;采用强迫振动数值模拟识别颤振导数,获得精确颤振临界风速,进一步计算半分离式斜腹板双箱梁的形状和攻角系数。结果表明:该桥主梁扭弯频率比较低,颤振稳定性低于500 m级大跨度双肋拱桥;规范推荐的理想平板颤振临界风速估算公式在小扭弯频率比时差异较大;半分离式斜腹板双箱梁形状修正系数小于分离式双箱梁而大于P-K梁、带斜腹板箱梁,攻角修正系数略大于这3种形式主梁。

钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的双因素耦合影响研究

钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力影响因素较多,若要保证斜截面受剪破坏属于剪压破坏类型,则需满足剪跨比合理的取值范围以及适宜的配箍率。基于钢筋混凝土梁斜截面发生剪压破坏的前提,通过响应面优化设计对钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的影响因素分别进行分析和研究,进而分析双因素作用下钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的变化规律,确定对钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力影响较大的主要因素以及双因素的耦合影响规律。总的来说,截面尺寸、混凝土强度与梁斜截面受剪承载力呈正相关,而剪跨比则与梁斜截面呈负相关关系。箍筋配筋率与其他因素耦合作用时,耦合影响的程度较低;但是与截面高度耦合作用时,影响程度较明显。

Reissner能量方程视角下的改进Timoshenko梁动力学方程及其在轴力识别中的应用

在轴力识别中,动力测试法建立在杆件振动理论的基础上,因此杆件的振动方程决定了轴力识别的结果。为提高杆件轴力识别的精度,从能量角度出发,推导出轴力作用下Timoshenko梁的自由振动方程。引入缩聚假设,建立了Timoshenko梁关于位移、应力和轴力的Ressiner能量方程;使用极值定理,求得平面梁的运动和应力的平衡方程,化简上述平衡方程得到轴力作用下Timoshenko梁自由振动的方程,发现与经典结构动力学方程相比,所提出的方程多出与轴力和剪切效应有关的两项。使用本文推导的方程分别从数值模拟和试验研究两个方面对杆件进行轴力识别,发现与传统的识别方法相比精度有较大的提高,验证了其正确性和适用性。

装配式斜转正桥梁结构受力分析

受桥下道路条件及经济因素影响,斜转正桥梁的应用越来越广泛。斜转正桥梁同一跨各片梁的长度差异较大,通常受到弯扭耦合作用,受力情况比正交桥梁复杂得多,进行桥梁设计时需要分析每片梁的受力情况。文章以广东某高速公路项目为背景,针对高速公路装配式斜转正桥梁建立梁格模型进行受力分析,进而指导斜转正桥梁设计,通过实际项目案例验证装配式斜转正桥梁在高速公路建设中的可行性,旨在为今后类似项目提供参考。

黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁横向自振特性分析

基于修正Timoshenko梁理论,建立黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的横向振动控制方程,运用回传射线矩阵法推导出黏弹性Pasternak地基上两端简支修正Timoshenko梁自振频率和衰减系数的解析解,结合二分法和黄金分割法计算了经典边界条件下黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的自振特性,对比分析了考虑剪切变形引起的转动惯量、梁长及不同的边界条件对结构自振特性的影响。研究表明:黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的各阶自振频率和衰减系数小于经典Timoshenko梁的各阶自振频率和衰减系数;梁越短,剪切变形引起的转动惯量对结构自振频率和衰减系数的影响越大,且对高阶的影响明显大于低阶;边界约束条件越强,振动能量衰减越明显。

某外形收进超高层结构斜柱钢环梁节点有限元分析

针对某外形收进的超高层钢管混凝土斜柱节点,基于对斜柱区域内力传递路径的分析,按照钢环梁节点构造的方式对斜柱底部节点进行了设计。通过ABAQUS建立节点的有限元模型,根据结构整体计算结果施加荷载,对相贯节点的应力、破坏模式进行研究。分析结果表明:本工程斜柱钢环梁节点在设计荷载作用下基本处于弹性状态,满足抗震性能设计要求。斜柱节点在相贯处混凝土出现了应力集中,同类工程中若出现更大的设计荷载可考虑对此处采取加厚钢板等构造加强措施。

预制T梁斜转正上部结构设计及受力分析

某高速特大桥跨越地方道路交叉角度小,在保证功能满足要求的前提下,为减少桥梁跨径情况,降低纵面控制高程,上部结构采用预制T梁斜转正,通过调整梁长控制桥梁上部结构的角度变化。本文介绍了该处节点上部结构的设计情况,采用梁格法建立有限元模型,对受力进行分析和验算,结合分析结果和后续实际施工中遇到的问题对斜转正T梁设计方法进行探讨。

带斜梁的新型扶壁式挡土墙有限元模拟及应力分析

提出一种带斜梁的新型扶壁式挡土墙。首先通过QY-Tools工具箱进行扶壁式挡土墙设计,确定挡土墙设计尺寸,之后利用Midas/Gen进行有限元模拟,比较在库伦土压力作用下新型扶壁挡土墙与传统扶壁挡土墙位移及应力变化趋势。结果表明:扶壁背部增设斜梁的新型扶壁式挡土墙可以优化挡土墙应力分布,减小扶壁间立板的最大位移,实现应力控制配筋,同时也能满足裂缝要求。扶壁、立板及墙趾和墙踵相交位置受力复杂,在设计过程中需采取加强措施,其他部位受力均较小,配筋可优化。