曲杆预应力平面内效应偏差分析及修正方法

预应力混凝土(PC)曲线梁桥在工程中常采用曲杆有限元模型进行分析和设计,曲杆模型由于无法考虑曲率半径沿径向的变化,因此在计算预应力平面内效应时会产生偏差,进而导致PC曲线梁桥上、下部结构受力状态与实际不符。文章基于虚功原理,给出了曲杆模型计算预应力平面内效应产生偏差的原因;通过在功能方程中引入曲率变化函数,推导并提出了可准确计算曲梁预应力平面内效应的修正方法;采用2个PC曲梁示例对该修正方法的准确性和适用性进行了验证,结果表明:采用修正后曲杆模型计算的预应力平面内效应与根据虚功原理推导的解析解、实体有限元模型的结果均一致。文章提出的修正方法可适用于对称或非对称截面形式、任意结构和边界形式的PC曲线梁桥,具有较好的工程应用性。

基于挠度影响线差值曲率的简支梁损伤识别研究

为精确评估简支梁结构的影响线特性,准确识别简支梁结构损伤,基于虚功原理推导了简支梁的挠度影响线实用解析解,并基于挠度影响线实用解析解推导出挠度影响线差值曲率的表达式。通过对表达式的分析,表明挠度影响线差值曲率在理论上具有定位简支梁结构损伤的能力,建立简支梁有限元算例进行数值模拟验证,分析了挠度影响线差值曲率对梁单元在不同程度损伤下的损伤识别效果。研究表明,挠度影响线差值曲率对简支梁结构的损伤识别效果与损伤程度成正相关,此外,挠度影响线差值曲率对单点和多点损伤均具有良好的识别效果。本研究为简支梁桥的健康监测及检测提供了理论支撑与思路,运用此指标可进行桥梁的日常巡检及结构的长期监测。

论宏连续体力学中Q(t)和Θ(x,t)间的差异

文章是作者前文[1]的继续.研究目的:1)略述Q(t)在宏连续体力学中的含义;2)弄清Θ(x,t)的几项作用;3)修正现有的宏连续体力学中功能原理和虚功能原理.

利用虚功原理计算T构悬臂端日照温差位移的方法

通过对某特大连续刚构桥施工监控过程中某些墩位(两边墩)T构两悬臂端在临近合拢时挠度出现反常现象的原因分析,推测日照温差是引起标高误差的主要因素;利用虚功原理推导出了一个简便的公式,用以计算变截面箱梁刚构桥T构悬臂端因桥梁表面温差引起的相对位移量;将计算结果与实测结果进行对比,验证在夏季热期施工中日照温差对悬臂挠度的影响是引起合拢高差难以控制的主要原因之一;结合现场监控,提出消除或缩小因温度位移而引起的合拢标高误差的建议,取得了明显效果。

杆系结构位移及应力灵敏度分析的解析法研究

结构优化设计中的灵敏度分析是指约束函数对优化设计变量的导数,它是最优准则法等许多结构优化算法能够高效迭代收敛计算的基础。本文首先阐述了有限差分法及基于虚功原理的简化法在约束函数灵敏度分析上的不足,然后从有限单元法求解的逆过程出发,根据线弹性分析中的空间梁单元刚度矩阵元素的组成特点,提出了基于通用有限元软件计算结果的空间梁单元杆端结点内力、结点位移及杆端应力等灵敏度分析的解析表达式,最后通过两个算例对本文提出的算法进行了验证。结果表明:利用本文所提出的相关灵敏度计算的解析表达,只需进行一次线弹性结构分析,并将有限元分析结果当作已知量,即可方便且准确地得到线性结构系统的位移及应力灵敏度。另外,本文利用大型通用有限元软件SAP2000基于MATLAB系统的应用程序接口(API)开发环境,实现了两款软件的数据交互及无缝链接进行灵敏度分析的高效平台,本文提出的方法适用于大型复杂结构的灵敏度分析并可为其他工程结构优化提供参考。