埋地夹砂拱结构的受力特性影响分析

为研究埋地半椭圆形夹砂拱结构受力特性的影响规律,采用自制模型箱开展拱结构埋地特性的加载试验,测试其环向应变与竖向位移,建立埋地半椭圆形夹砂拱结构的ABAQUS数值计算模型并验证精度;采用有限元方法研究不同矢跨比、覆土高度和拱脚约束状态对拱结构受力和变形的影响规律。结果表明:0.30~0.45之间的四种矢跨比下,拱顶和拱脚位置是拱结构受力和变形的关键位置;覆土高度在60 cm、90 cm和120 cm三个高度变化时,增加覆土高度可以对拱结构起到较好的减载作用;拱脚由无约束向半约束和全约束状态转换时,拱结构受力的最不利位置由拱顶转移至拱脚,有利于结构整体受力。夹砂拱结构设计施工中,可将受力最不利位置作为安全控制点,且应关注拱结构的应力集中问题,同时采取减载等手段,以避免结构产生破坏。

LNG储罐单层球面网壳结构动力特性分析

为研究LNG储罐穹顶单层网壳在地震载荷作用下的动力特性,通过3D3S软件建模并借助有限元分析软件ANSYS对单层网壳进行模态分析和地震时程分析,得到结构自身振动特性和动力响应规律。结果表明:穹顶网壳相邻两阶固有频率相近,网壳变形左右对称,后期以整体变形为主。地震波的形态和频率对结构节点位移时程曲线和杆件轴力时程曲线的形状影响较大,结构在人工波作用下动力响应最大,应该选用多条地震波对网壳结构进行包络分析;矢跨比在前10 s相同地震激励下对结构动力响应影响较大,矢跨比为5/36时结构变形最小且最为稳定;整体结构节点位移明显大于单独网壳结构,设计网壳结构时,应该考虑下部结构对网壳动力性能的影响。

直线型立体桁架合理性设计指标的确定

相比于立体拱架,相关的规范标准针对直线型立体桁架并未提供可参考的设计指标,不同的矢跨比、厚跨比、宽高比影响立体桁架的整体稳定性。以结构的屈曲临界荷载系数评判结构的整体稳定性,采用3D3S软件对某一钢结构体系进行分析,提供直线型立体桁架的设计指标建议范围,为此类体系的建筑设计提供参考。研究结果表明,直线型立体桁架矢跨比取值在0.15—0.30之间,厚跨比取值不小于1/30,宽高比在0.5—1.0之间时,结构整体稳定性较好。

纵横索网加劲的充气膜结构受力特性研究

首先对设有纵横索网加劲的充气膜结构进行不同内压下的缩尺模型试验研究,得到不同内压下各索轴力变化规律.然后采用ANSYS有限元软件对试验模型进行数值模拟,通过试验和数值结果的对比分析验证了有限元方法的正确性.接着对模型进行了参数分析,研究了不同内压和矢跨比条件下对充气膜结构索力、膜力和变形的大小及分布规律的影响.结果表明:对于纵横网加劲的充气膜结构横向索内力要大于纵向索内力.

装配式水泥混凝土路面圆企口应力应变响应

采用数值分析手段,对标准轴载作用下跨矢比的变化引起的圆企口装配式水泥混凝土路面企口缝处的应力应变响应情况进行了分析。研究表明:不同跨矢比对应不同构造板块的受力性能各不相同,较大跨矢比有利于凸板受力,较小跨矢比有利于凹板受力;不同跨矢比对应接缝挠度变形及传荷能力影响明显,跨矢比为2.5时,企口缝处于最不利受力状态,跨矢比为3.5时,企口缝传荷能力最好。选择合理跨矢比有利于防止企口缝早期破坏,延长路面使用寿命。

双曲扁网壳结构参数化设计及受力性能分析

为方便实现双曲扁网壳受力性能分析,应用APDL(Ansys parametric design language)参数化设计语言,研制5种双曲扁网壳结构参数化设计宏程序。并根据长短跨矢高、长短跨网格数以及支座形式的变化,选取5种双曲扁网壳结构的170种工况,进行结构受力性能比对分析。结果表明:5种类型双曲扁网壳中,三向格子型网壳结构受力性能最合理,长跨矢跨比为1/2、短跨矢跨比为1/6为宜。

主缆矢跨比对大跨悬索桥经济技术指标的影响

对一跨径为328 m+1138 m+400 m单跨悬索桥的矢跨比为1/9,1/9.5,1/10时的经济技术指标进行了计算和讨论,并结合国内外已建悬索桥的设计实例,以期在技术指标和经济指标间找到一个合理的平衡点,为广大桥梁设计工作者提供了参考。

均布荷载下的抛物线形拱矢跨比的优化理论解

在拱轴线形与截面优化的基础上,用理论的方法得出均布荷载下的抛物线形变截面拱矢跨比的优化理论解为3^(1/2)/4;在拱轴线形优化的基础上,用理论的方法得出均布荷载下的抛物线形等截面拱矢跨比的优化理论解为0.341 8,其优化结果均是拱体体积最小,但后者比前者大35%;并说明,该优化理论可精确运用于三铰拱甚至悬索,也可近似运用于无铰拱和两铰拱.

拱桥与我国古代力学

本文探讨了古代拱桥实物所体现的力学水平，并以拱桥源流为线索，结合有关文献和记载，分析了古代拱桥及相关力学的发展状况。结果表明，拱桥诸多方面符合近代力学原理，具有独特的计算方法，经历了一个春秋战国酝酿、秦汉产生、隋唐成熟、宋元发展完善、明清继承普及的过程。

基于Maple的三铰斜拱力学分析及矢跨比优化

对三铰斜拱的合理拱轴线问题、影响线计算问题和矢跨比优化问题进行了分析。假定截面弯矩恒等于零,解得三铰斜拱在水平均布荷载作用下的合理拱轴线函数。基于静力平衡方程推导了支座反力影响线函数,并进一步求得截面内力的影响线表达式。建立了以各控制点内力平方和为目标函数的矢跨比优化模型。最后,进行了相应Maple程序的编制,并通过工程算例进行了验证。结果表明,合理拱轴线函数使算例弯矩大体趋近于零;Maple分析所得影响线与SAP2000结果基本吻合;矢跨比优化使截面轴力减小了9.05%。以上工作可为三铰斜拱相关力学分析及优化设计提供一定的便利与参考。

基于最优矢跨比的拱形大巷拱高设计数值模拟研究

针对赵庄煤业三盘区大巷拱形断面设计,采用数值模拟的方法,分析了不同矢跨比下围岩应力分布、塑性区分布、顶板下沉量变化,为拱高设计提供理论依据。结果表明:矢跨比在0～0.3时,随着矢跨比增大,围岩应力、塑性区、位移量均有明显的减小趋势,矢跨比在0.3～0.5时,随着矢跨比增大,应力集中系数减小不明显,顶板和两帮塑性区变化不大,但底板塑性区略有增大,且顶板下沉量减小不明显,从而确定最优矢跨比为0.3。

索拱桁架结构性能研究

拱结构和索结构由于其优秀的受力性能在空间结构中应用广泛,但是对把索和拱结合的索拱结构研究甚少,通过有限元软件Strand7对拱索桁架进行静力、动力及稳定性分析得到拱索组合结构的性能,并对比索和拱不同组合形式、矢跨比等因素对受力性能的影响,分析索拱结构受力性能与构造形式的关系,从而帮助人们更深入地了解认识该种结构,指导实际使用。

公路桥装配式简支梁优化设计

介绍了某公路装配式简支梁桥的结构形式、桥面布置、设计荷载等,从截面、桥梁矢跨比、主梁横向连接等方面,阐述了该桥梁结构的优化措施,指出优化方案既提高了桥梁结构的承载力,又节约了成本。

增设悬索法加固大跨度钢桁梁桥的最优矢跨比分析

矢跨比是悬索法加固的一个重要参数,对结构刚度有很大的影响。针对一座大跨度钢桁梁桥采用增设悬索法加固,设置不同的矢跨比,采用有限元软件建立全桥模型模拟1/9、1/10、1/11等3种矢跨比加固后大桥的各杆件的挠度、应力、结构自振频率,得出增设悬索法加固大跨度钢桁梁桥的最优矢跨比。分析结果可为同类型桥梁加固提供参考。

圆弧形与抛物形拱结构的力学性能对比

针对圆弧形拱结构和抛物形拱结构的力学特性进行比较研究,基于结构力学的弹性中心法,分别得到无铰圆弧形和无铰抛物形拱结构在法向均布荷载下的内力及应力计算式,进而给出了不同矢跨比和厚跨比下两种拱结构的弯矩、轴力对比图,认为抛物形拱端的弯矩比圆弧形拱拱端的弯矩更集中,特别当水平拱圈的矢跨比较大时,抛物形拱拱端外侧易出现较大的拉应力,并对无铰圆弧形拱、无铰抛物形拱抗屈曲特性进行了比较分析,分别给出两种无铰拱结构的临界屈曲荷载解析计算式,认为在相同矢跨比下,抛物形拱的抗屈曲性能稍优于圆弧形拱,为工程设计人员应用提供参考。