防摩擦层对非粘结柔性立管截面力学性能影响

以一类八层非粘结柔性立管为研究对象,对防摩擦层分别采用计入实际几何形状的螺旋带模型和简化的圆柱壳模型,采用理论和数值方法计算立管在不同边界下的轴向及扭转刚度.计算结果表明:数值解与理论值符合较好;在轴向拉力、逆时针扭矩、顺时针扭矩(限制立管轴向位移)下,使用两种防摩擦层模型对立管刚度影响可以忽略;在轴向压力、顺时针扭矩(自由边界)下,采用圆柱壳模拟防摩擦层会大幅增大立管刚度.

土钉支护季节冻土区边坡冻胀效应耦合模型建立及求解

为了研究季节冻土区边坡冻胀效应下土钉支护结构沿土钉长度方向的剪应力和轴力分布变化规律,首先,基于传热学理论及固液两相共存的导热微分方程得到冻结锋面移动变化规律,结合冻胀率公式进一步推导得到寒区边坡自由冻胀变形计算公式;其次,将土钉对边坡的支护作用视为无穷多个沿着土钉长度方向上的剪切分布力,考虑到边坡冻结时冻结层与未冻土层的刚度差异性,通过坐标变换后将刚度当层法与Mindlin解相结合推导双刚度层边坡内部有剪切集中力作用时钉土相互作用接触面上任一点的位移解析解;最后,基于钉土二者相互作用位移协调条件,建立关于土钉长度方向剪切分布力的黎曼积分方程,通过闭Newton-Cotes法的复合梯形积分公式及MATLAB软件编程对算例求解分析,获得土钉轴力分布规律,并利用数值解和实测值进行对比验证,此外还分析冻胀率、初始含水量等参数对土钉长度方向剪应力及轴力分布影响。结果表明:本文耦合计算方法得到土钉轴力分布形式与现场实测、数值模拟结果在总体趋势上基本一致,表明耦合计算法是合理可行的;土钉长度方向的剪应力及轴力分布规律符合中性点理论,轴力曲线呈现出两头小中间大的抛物线状,其最大值对应出现在剪应力为零的位置处,此外边坡土体冻胀率、初始含水量、土钉长度等因素均对土钉长度方向的剪应力及轴力的影响不容忽视。研究结果可为寒区边坡冻胀作用下土钉支护结构设计提供有益科学参考。

轴弯比对矩形钢管单层网壳双节点体系转动刚度的影响

针对矩形钢管单层网壳中的双节点体系,提出一种基于节点传力方式的简化分析模型,利用该模型推导了在小偏压、大偏压或大偏拉以及小偏拉三种受力状态下节点初始转动刚度与轴弯比的关系函数,并采用实体单元有限元分析结果对其进行验证。结果表明:转动刚度随轴弯比的变化可分为与其受力状态相对应的三个阶段,即转动刚度为常数的小偏压阶段、转动刚度为轴弯比反比例函数的大偏压或大偏拉阶段和转动刚度又为常数的小偏拉阶段。在此基础上,提出基于ANSYS-MATLAB联合分析的半刚性节点杆件模型修正方法,可在双节点体系矩形钢管单层网壳整体分析的杆件单元模型中考虑轴弯比对节点转动刚度的影响;通过算例分析验证了修正方法的有效性。