波纹钢-混凝土复合结构高温压弯性态研究

波纹钢-混凝土复合结构因其强度较高且施工高效已逐渐应用于隧道支护中,但波纹钢板由于无混凝土的保护,在高温下性能劣化严重。依托云南省普洱市高山寨隧道,利用ABAQUS软件建立有限元模型进行数值模拟分析,研究波纹钢-混凝土复合结构在不同温度和不同偏心距正负弯矩作用下的多工况高温压弯性态。研究结果表明,随着温度的升高,波纹钢-混凝土复合结构中和轴逐渐上移,初始抗弯刚度和极限荷载逐渐下降;当温度>500℃时,结构性能降低幅度最大,宜将500℃作为结构重点关注温度。

粉煤灰泡沫混凝土墙体面外偏压承载力数值模拟及简化计算

目的 提出一种粉煤灰泡沫混凝土墙体结构,对墙体进行平面外偏压力学性能研究及参数分析,为该墙体在村镇低、多层建筑中的推广应用奠定基础。方法 设计3种粉煤灰泡沫混凝土墙体模型,采用ABAQUS有限元分析软件对墙体平面外偏压力学性能进行研究;建立104个墙体模型并展开参数化分析,研究高宽比、内置冷拔钢丝间距、冷弯薄壁C型钢厚度等关键参数对墙体平面外偏压力学性能的影响规律;最后建立适用于不同截面参数及高宽比的粉煤灰泡沫混凝土墙体平面外偏压承载力简化计算式。结果 有限元分析所得墙体损伤位置基本与试验结吻合,墙体极限承载力有限元分析值与试验值之比在1.114~1.147;墙体截面参数中冷拔丝间距对平面外偏压承载力相关曲线的影响为正相关,高宽比、冷弯薄壁型C钢厚度为负相关。结论 平面外偏压承载力简化计算式计算结果基本位于有限元分析曲线内部且曲线趋势一致,可以较为准确地预测粉煤灰泡沫混凝土墙体平面外偏压承载力,为墙体在工程实践中的设计提供一定理论依据。

圆钢管超高性能混凝土短柱偏压力学性能研究

为研究钢管超高性能混凝土短柱的偏压性能,以荷载偏心率和钢管径厚比为变化参数,设计了12个圆钢管UHPC短柱试件并对其进行偏心受压加载试验,分析了该类构件的破坏模式、荷载-挠度曲线、钢管应变和变形系数等,考察了主要因素对短柱偏压性能的影响规律。结果表明:试件的破坏特征为钢管屈服和核心混凝土压坏;荷载-挠度曲线有较明显的峰值点,偏心率越大和径厚比越小,曲线的下降段越平缓;达到60%峰值荷载时,钢管开始产生明显的约束作用,达到90%峰值荷载时,截面变形不再符合平截面假定;偏心率增大使试件的承载力和刚度下降,而径厚比减小可降低这种不利影响。在试验基础上,结合数值模拟对短柱的N-M曲线进行分析,建立了临界偏心率和套箍系数的关系表达式,并基于此提出短柱偏压承载力实用计算方法,理论与试验结果吻合较好。

双钢板混凝土组合墙偏心受压性能试验研究

为了研究双钢板混凝土组合墙在偏心受压荷载下的结构性能,设计制作了5个试件,以偏心距离和墙板厚度作为研究参数,进行偏心受压试验.利用ABAQUS软件对试件进行有限元分析,并采用截面分析法计算试件在轴力与弯矩共同作用下的截面承载力.试验结果表明,试件最终出现钢板局部屈曲与混凝土受压破坏.根据试验荷载-位移曲线,计算得到试件延性系数为1.28~1.92.墙厚相同时,随着加载偏心距离的增加,承载力逐渐下降.偏心距离相同时,增加墙体厚度可以有效提高试件承载能力.偏心受压试件的截面应变分布满足平截面假定.承载力试验值与有限元模型计算值和理论计算值的最大误差分别为4%和9%.

基于ANSYS的拦污栅应力配筋研究

为获得更精确、科学的配筋方法,提高钢筋混凝土结构的抗拉强度,节省工程造价,提出一种基于ANSYS的弹性正应力配筋方法,选取某地进出水口的拦污栅框架结构为例,提取其连系梁截面上的应力,分别利用基于规范的小偏心受拉配筋法和基于ANSYS的弹性正应力配筋法进行配筋计算,发现基于ANSYS的弹性正应力配筋法根据结构截面应力分布情况进行钢筋分配,总配筋量相同的情况下,主要受拉区配筋量更多。为进一步验证基于ANSYS的弹性正应力配筋方法的合理性,对采用两种配筋方法的钢筋混凝土结构裂缝开展宽度进行验算,并结合ANSYS观测了其裂纹分布情况,发现相同工况下基于ANSYS的弹性正应力配筋法裂缝开展宽度更小,主要受拉区裂纹更少,相比基于规范的小偏心受拉配筋方法可使混凝土承受更大的拉应力。研究结果可为同样工况的钢筋混凝土结构的精确配筋计算提供参考。

S10凤合高速中堡特大桥上跨兰渝铁路设计研究

新建道路跨越既有铁路采用转体施工设计方案可保证施工过程中既有铁路安全运营。对S10凤合高速中堡特大桥上跨兰渝铁路西河特大桥进行介绍,采用Midas Civil 2021软件对中堡特大桥2-65 m T形刚构桥梁体结构计算分析。同时由于本桥左、右幅梁体结构中心线分别位于曲线半径1492 m和1508 m的曲线上,为保证梁体浇筑过程中转体球铰系统受力均匀,通过采用设置横向球铰偏心的方式解决,为类似桥梁设计提供参考依据。

超高性能混凝土梁抗弯承载力机理与简化计算

为推进超高性能混凝土(UHPC)构件在实际工程中的应用,对无配筋的素UHPC梁抗弯性能进行了一系列理论分析和数值模拟研究。基于已有经验公式和平截面假定,推导出UHPC梁开裂弯矩和极限承载力计算公式。利用ABAQUS有限元软件建立素UHPC梁的数值分析模型,将开裂弯矩和极限承载力公式计算值与梁开裂弯矩和极限弯矩模拟值进行比较。结果表明:开裂弯矩公式计算值与有限元模拟值偏差率为6.16%,极限承载力公式计算值与有限元模拟值偏差率仅为1.38%。说明公式计算值具有较高的精度,也验证了计算方法的可靠性。

竖波钢板组合剪力墙截面性能及曲率分析

现行基于承载力的抗震设计方法缺乏对构件截面性能的准确反映,对于剪力墙等重要抗侧力构件在地震作用下的性能要求缺乏体现。竖波钢板组合剪力墙因内嵌波形钢板的几何形状优势,表现出良好的抗震性能,对其截面性能的分析有待研究。该文基于竖波钢板组合剪力墙的组合机理和破坏现象,提出截面曲率的理论计算方法,给出荷载-位移曲线转化为弯矩曲率曲线的计算过程,通过试验数据验证了理论计算方法的准确性以及数值计算模型的适用性。扩展研究波形钢板几何参数、约束边缘H型钢、分布钢筋规格等构造设置以及混凝土强度、钢材强度等材料性能变化在不同轴压力下对截面曲率和曲率延性的影响规律,相关性分析发现约束边缘H型钢是唯一与特征点曲率及曲率延性保持正相关的参数。该文分别提出竖波钢板组合剪力墙截面屈服、峰值、极限点曲率的简化计算方法并进行验证,证明了公式的准确性与适用性,可为竖波钢板组合剪力墙的弹塑性变形能力计算以及其损伤控制分析提供一定的理论支撑。

普通螺栓群在压弯或拉弯下的受力分析

普通螺栓群在设计中,目前常采用简化计算方法,有一定的不足,对其在纯弯矩、偏心受压、偏心受拉作用下,分别进行受力分析,给出相应的计算方法,推导出了大偏压、大偏拉的精确计算公式及通用公式,在钢结构连接节点、矩形平板支座、钢柱脚节点等实际工程应用中可作为计算参考。

635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土短柱的偏压性能与承载力计算

为了研究新型635 MPa级热轧带肋高强钢筋应用在主要建筑构件中的力学性能,文章基于635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土短柱的偏压性能试验,建立其在偏压荷载下的精细化有限元模型,分析偏心率、配筋率、混凝土强度、截面高宽比等关键参数对其破坏模式、承载力、延性等力学性能指标的影响规律,得到其在偏压荷载下的全过程受力特征,确定635 MPa级热轧带肋高强钢筋与混凝土强度的匹配特性,揭示试件在2种偏压状态下的内在受力机理,最后提出635 MPa级热轧带肋高强钢筋承载力理论计算方法。研究结果可为新型635 MPa级热轧带肋高强钢筋在实际工程中的设计和应用提供一定的理论依据。

遗传算法在Y型偏心支撑组合框架抗震性能优化中的应用研究

该文针对Y型偏心支撑组合框架抗震性能优化展开研究,共选择5层、10层和15层高的三类典型钢-混凝土组合框架作为研究对象,采用考虑楼板空间组合效应的高效全杆系纤维模型对研究对象进行数值模拟。提出了适用于Y型偏心支撑组合框架的遗传算法程序,包括染色体编码方法、适应度计算方法、进化终止条件以及在遗传过程中的选择、交叉与变异法则,对偏心支撑的布置位置和力学参数分别进行了优化设计。结果表明:遗传算法程序能够迅速找到Y型偏心支撑组合框架抗震性能优化问题的最优解,收敛性良好,相比于传统枚举遍历算法,在求解中层、高层结构偏心支撑布置位置的优化问题时,计算成本明显降低。根据不同参数下遗传算法计算成本的分析,遗传算法中种群规模、淘汰比例和变异概率的最优取值随着楼层数目的增加而略有增加,对于布置位置优化问题,种群规模宜取4~12,淘汰比例和变异概率宜取10%~20%;对于力学参数优化问题,种群规模宜取4~8,淘汰比例宜取20%~30%,变异概率宜取10%~20%。

H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能研究

为提升方钢管混凝土组合异形柱加工制作的便捷性与精度、减小焊接对板件变形的影响,提出了新型H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱(LCFST-H),并研究其偏压荷载下的力学性能。设计了两个试件进行偏压加载试验,建立计算模型开展有限元分析。在验证有限元模型准确性的基础上,分析了H型钢连接板尺寸、方钢管截面尺寸、柱高度等参数对组合异形柱偏压受力性能的影响。结果表明:构件破坏形式为整体弯曲失稳与局部屈曲破坏,达到极限承载力后,单肢柱之间仍能通过H型钢连接板很好地协同工作,具备一定承载能力,体现出较高的延性性能。方钢管截面尺寸和柱高度对其偏压性能影响较大。结合相关规范,给出了H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱单向偏压承载力计算公式,公式计算结果与有限元结果吻合较好。

高烈度震区铁路斜拉桥桥塔横梁构造设计研究

为显著改善高烈度震区H形混凝土桥塔的抗震性能,以8度震区包银铁路主跨260 m斜拉桥为例,采用Midas Civil软件建立全桥动力分析模型,分别对采用混凝土横梁、钢横梁、波形钢腹板横梁和直钢腹板横梁四种横梁构造形式的桥塔进行抗震分析及技术经济比选。研究表明:相比混凝土横梁方案,钢横梁和钢腹板组合横梁方案在横向地震下桥塔塔柱响应弯矩降幅16.8%~20.7%,横梁响应内力降幅23.9%~52.2%,但纵向地震下桥塔响应内力变幅较小;钢横梁和钢腹板组合横梁方案用钢量增加,但改善了结构受力,塔柱配筋率大幅减少,造价均低于混凝土横梁方案,其中钢腹板组合横梁方案造价最低,考虑到波形钢腹板相对直钢腹板具有更好的抗剪屈曲性能,最终推荐采用波形钢腹板组合梁的横梁构造方案;遵循“弱化响应,强化抗力”的设计理念对混凝土桥塔波形钢腹板组合横梁地震作用下的内力响应规律和构造设计进行研究,为高烈度震区斜拉桥桥塔抗震设计提供一种新思路。

论建设工程的质量偏心距和偏心矩

以理论几何形态出现的偏心距,推及建设工程中实际形态的偏心距的存在,运用几何形态和力学关系,论证在土力学和工程力学体系作用下,导致所出现的力学偏心矩,从而导出力学偏心矩与工程稳定性的力学关系;并通过阐述影响工程整体安全稳定性的力学因素,以此阐明正确分析及准确评定建设工程偏心现象所导致的工程安全稳定性隐患的必要性和重要性。实际工程中,工程体系由于内外力作用因而产生偏心矩,由于偏心矩作用因而造成可能出现工程的失稳地拱、变形坍塌的病害,由此阐明正确对待建设工程的偏心矩在工程体系中所带来的力学问题,以及对其所造成的工程病害隐患进行精准消除的必要性;以至分析其中的土力学机理,对桥台预压工程和隧道工程的安全性准确地预测评估,相应地提出准确的加固方案,及时消除偏心矩可能造成的影响工程整体稳定和安全的危害;实际建设工程中,越来越多的项目工程的偏心病害只有得到治理,才能使项目工程优质竣工和安全营运,因此体现了合理解决偏心距和偏心矩问题、在保证工程质量及消除工程隐患起到的重要作用。

单框架磁悬浮控制力矩陀螺的损耗计算及热-结构耦合分析

为了明确由损耗导致航天器应用中的磁悬浮控制力矩陀螺温升问题,需要对损耗和温度分布进行分析计算。本文针对额定转速12 000 r/m,最大角动量200 N·m·s的单框架磁悬浮控制力矩陀螺,通过建立理论模型进行分析计算,得到了框架力矩电机、径向磁轴承、轴向磁轴承和转子高速电机的铁损以及铜损;对陀螺三维有限元模型进行了热场仿真分析,得到在各类损耗影响下的温度分布,并进行了热-结构耦合仿真分析。分析得到最大温度位于高速电机定子,最大温度是48.3℃;最后,进行了样机温升实验验证,检测温度最大值位于高速电机定子,最大值为51.8℃,与计算值误差为6.8%。通过温升检测实验验证了损耗计算和有限元热场分析。实验结论为整体结构优化提供了理论参考。

柱下单向偏心矩形扩展基础底板弯矩简化算法

《建筑地基基础设计规范》(GB5 0 0 0 7— 2 0 0 2 )中采用的柱下矩形单向扩展基础底板弯矩的计算方法是一种精确的方法 ,同时也是一种繁琐的方法。推导出一种柱下单向偏心矩形扩展基础底板弯矩的近似、简化计算方法 ,在施工图审查时通过该方法的灵活运用能方便地找到施工图中存在的方向性错误。

带翼缘剪力墙截面曲率分析及延性的计算

通过对非对称截面带翼缘剪力墙的弯矩-曲率分析,分别计算了翼缘受拉和翼缘受压方向的截面屈服曲率和极限曲率,分析了轴压比、纵筋配筋率、腹板竖向分布钢筋配筋率、翼缘宽度与腹板高度比、混凝土强度、配箍特征值、腹板截面高厚比对截面曲率的影响,并结合受压区高度的变化详细阐述了截面曲率随各影响因素的变化规律。通过对4941个工况下计算结果的回归分析,建立了带翼缘剪力墙截面屈服曲率和极限曲率的简化计算公式,并进一步推导了曲率延性和位移延性的计算公式。通过与试验结果的比对,验证了计算公式的准确性。该文公式不仅将翼缘受拉和翼缘受压状态进行了区分,并择取了影响截面曲率的关键因素,可为带翼缘剪力墙的变形能力计算以及基于位移的抗震设计提供依据。

型钢混凝土柱承载能力主要规程计算方法比较

型钢混凝土(SRC)柱截面承载能力计算主要有基于钢筋混凝土柱承载能力计算模式、钢结构柱容许应力法和叠加原理的型钢混凝土柱计算方法。在简单介绍基于上述各种模式的ACI、AISC-LRFD、我国冶金行业标准(YB规程)采用的简单叠加法及冶金行业标准条文说明中建议的型钢混凝土柱截面承载能力四种主要计算方法基础上,通过算例比较,对四种典型计算模式的计算方法和计算步骤进行详细介绍。基于已有试验研究结果,对各种计算方法所得结果与试验结果及各计算模式进行比较分析。结果表明,四种计算模式中,AISC-LRFD计算SRC柱截面承载能力较为保守,ACI和冶金部行业标准计算方法所得结果与试验结果比较接近,并且计算也较方便。

磁悬浮控制力矩陀螺高速电机绕组涡流损耗计算及热分析

为了更准确地预测磁悬浮控制力矩陀螺中高速电机工作时的温升,需要计算电机绕组涡流损耗和对陀螺进行热分析。本文以最大角动量200 N·m·s,额定转速12000 r/min的磁悬浮控制力矩陀螺为研究对象,首先分析了电机绕组涡流产生原理,采用了一种解析法和有限元法结合的方法,推导并计算了高速电机绕组涡流损耗。然后,建立了陀螺三维有限元模型,在已知陀螺各部件损耗的基础上进行了热分析,得到了温度仿真分布。最后,设计了陀螺样机温升实验进行验证。仿真分析得知高速电机定子温度最高,定子绕组温度为40.3℃。温升实验测得电机定子温度为41.6℃,与理论值误差为3.1%。这相比未考虑绕组涡流损耗时的热分析,精度提高了3.7%。考虑了绕组涡流损耗的热分析预测温升更加准确,这对于优化磁悬浮控制力矩陀螺的热设计有重要意义。

二维电大导体目标宽带雷达散射截面的快速计算

在矩量法的基础上 ,应用空间分解技术将二维电大导体目标剖分成若干子区域 ,考虑子区域间的耦合 ,通过累进迭代法计算出目标表面电流 ,然后结合渐近波形估计技术计算了二维电大导体目标的宽带雷达散射截面。数值计算表明 :计算结果与矩量法逐点计算结果相吻合 。