基于ABAQUS的钢筋混凝土T构转体结构有限元分析

针对某在建横跨铁路特大桥与铁路左右线相交,为了减少对既有铁路线运营的影响,采用在平行既有铁路线一侧挂篮浇筑2~64m混凝土T构,再以主墩为中心将箱梁转动到桥位的转体施工方法。通过ABAQUS有限元分析软件对T构转体结构进行了全过程数值模拟,分析了转体施工过程中结构关键部位的应力分布,并与施工现场的实时监测数据进行了对比。结果表明：T构转体结构整体处于较低的应力状态,局部存在应力集中现象,可通过加强局部构造的方法保证转体结构的力学性能满足施工要求,从而保证转体施工的安全可靠。

超高层巨型框架组合结构三维弹塑性地震反应分析

依据我国现行规范设计了201m高超高层巨型框架组合结构,对其进行弹性及弹塑性动力反应分析,研究巨型框架结构各动力反应的楼层分布特征。建立的数值模型较真实地反映了混凝土和钢材(及钢筋)的材料性能,合理考虑了构件刚度退化、强度退化及滑移等非线性力学特征,利用多弹簧集中塑性单元模型模拟(型钢)混凝土柱和(型钢)混凝土剪力墙、集中塑性模型模拟(型钢)混凝土梁。结果表明:结构在罕遇地震作用下能够保持较好的工作状态,各巨型层段的层间位移角沿高度呈中大边小的弦状曲线分布。建议对中部各巨型层附近的次框架楼层以及动力反应较大的顶部巨型层予以适当加强。

抗震结构直接基于能量的设计方法研究

文章利用滞回耗能通过等效循环数等表达的公式,得到了反映不同强度折减系数下的体系滞回耗能公式,通过Eh/EI比谱表达式将滞回耗能转化为输入能表达,根据输入能量谱求出等效弹性反应加速度;根据位移延性系数确定相应的强度折减系数,然后将等效弹性反应加速度折算为与强度折减系数对应的等效地震影响系数,按现行规范进行小震下的强度计算;通过算例说明了该方法的设计步骤及其可行性。

粉煤灰和矿渣掺量对混凝土组成、结构和性能的影响

对粉煤灰和矿渣掺量对混凝土的组成、结构和性能的影响采用SEM、TD-DTA、压汞法和加速碳化试验法等进行了研究。硅酸盐水泥数量是影响浆体中孔径≥10nm孔隙率的决定性因素。硅酸盐水泥数量和矿渣与粉煤灰的质量比是影响孔径≥100nm孔隙率的重要因素。混凝土抗压强度与孔径≥20nm孔隙率之间存在最大的相关性。掺粉煤灰和矿渣混凝土的抗碳化性能主要取决于硅酸盐水泥数量。当粉煤灰和矿渣总掺量固定时,混凝土抗碳化性能与孔径≥100nm孔隙率密切相关。

网壳结构的二维地震响应分析

网壳结构是空间结构中常见的结构形式,利用ANSYS有限元分析方法对局部双层网壳结构进行了地震作用时程分析计算,得到了结构杆件的内力、节点和位移,对结构动力响应在线性、几何非线性及几何和材料非线性情况下进行了分析对比,分析结果表明:网壳结构在二维地震作用下应该考虑几何和材料非线性的影响。

宕碴土材料配合比试验的数值仿真与分析

为了在山区高速公路建设中充分利用隧道开挖出来的宕碴材料,需要对宕碴土材料的不同类型掺配效果进行评价。文章使用路面材料强度仪对电动重型击实仪击实成型试件进行力学强度检测,并分析了材料试件与套筒之间的摩擦性能。通过有限元仿真对试验数据进行反演,得到了宕碴土试件压缩模量依赖于荷载的演化规律。根据试验数据和仿真结果,探讨了宕碴土配合比和含水量的优化设计思路,为山区高速公路建设中进行宕碴土路基填筑提供了使用依据。

3种小高层钢结构体系抗震性能与经济性分析

文章研究了钢框架、钢框架-支撑、框架-剪力墙3种不同钢结构布置方案在小高层建筑抗震应用中的异同;选择一栋典型的11层钢结构住宅工程,设计了3种不同的钢结构布置方案,利用结构设计与分析软件PKPM建立结构分析模型并进行了模态分析、反应谱分析以及弹性时程分析。通过对比不同结构布置方案的抗震性能和经济性,得出钢框架-支撑结构可以作为优选的结构体系应用于小高层钢结构住宅的设计中。

地铁车站基坑围护结构变形规律的数值模拟研究

文章通过有限差分软件FLAC3D对合肥市高铁南站地铁车站6#风井基坑开挖进行了数值模拟,并与监测数据进行了对比分析。结果表明,围护结构最大水平位移发生在基坑中部位置,呈两端小、中间大的"中凸形"分布;数值模拟结果与监测结果基本一致,且变化规律相吻合;通过改变数值模型的施工设计参数数值,发现增加钢支撑刚度、围护桩刚度或减小钢支撑水平间距均会显著降低围护结构的水平位移。研究结果可为合肥地铁基坑支护方案设计提供依据,也可供类似工程参考。

大跨度预应力混凝土框-剪结构抗连续倒塌性能仿真研究

本文运用ANSYS/LS-DYNA建立钢筋混凝土分离式模型,选取三条地震波,对大跨度预应力框剪结构进行巨震作用下的弹塑性时程分析。分析结果表明:巨震作用下大跨度预应力框剪结构的构件破坏顺序主要受连梁强弱影响;倒塌破坏临界时间取决于地震波特性;层间位移角变形准则辅以LS-DYNA提供的倒塌破坏过程图和底层竖向位移,能够更精确的界定结构倒塌破坏情况;控制轴压比能显著提高大跨度预应力框剪结构的抗连续倒塌性能,建议将轴压比控制在0.4~0.55。

叠合板式剪力墙的力学计算模型

介绍一种新型叠合板式剪力墙住宅体系,该结构与传统的剪力墙体系相比,便于质量控制,建造速度快,对环境污染小,造价较低,工业化生产水平高,是一种极具市场前景的绿色住宅体系。为对叠合混凝土墙板进行较为系统的分析研究,并为编制《叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程》的地方行业标准提供可靠的科学依据,设计4个不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙和2个普通剪力墙模型,并进行在低周反复荷载下与普通剪力墙的对比试验研究。在试验的基础上,建立叠合板式剪力墙的力学计算模型,计算结果与实测结果符合良好。

叠合板式剪力墙的耗能分析

为系统研究叠合板式混凝土剪力墙,并为制定地方行业标准提供可靠的科学依据,设计了两种不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙模型4个和普通剪力墙模型2个进行试验研究,在恒定的竖向荷载下,进行了施加水平低周反复荷载的叠合板式剪力墙和普通墙体抗震受力性能对比试验,分析了结构的滞回特性和耗能能力,并基于能量原理,对地震总输入能中的阻尼耗能进行了分析,计算出试件的粘滞阻尼系数.试验结果表明,两种不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙的耗能无明显差异,叠合板式剪力墙试件与普通剪力墙试件的耗能能力和粘滞阻尼系数也无显著差异,在进行动力分析计算时,叠合板式剪力墙粘滞阻尼系数可与普通剪力墙取值相同.

模糊层次分析法的改进及其在地铁施工风险评估中的应用

地铁施工风险评估中,在辨识出地铁风险因素后,运用层次分析法来建立风险指标评价体系,进而对风险因素进行权重排序,可为后面的模糊综合评判奠定基础。传统的层次分析法在计算权重时,存在判断矩阵一致性难以保证且精度不高的缺陷。文章对传统的层次分析法的9标度法进行改进,使其转化为满足一致性要求的模糊一致性矩阵;利用约束规划问题的解得出各因素的权重,并用数学迭代法对权重向量进行迭代,直至满足精度要求。由于不需要再进行一致性检验,采用改进的方法大大减少了计算量。通过合肥地铁1、2号线施工的风险因素权重排序的实例计算,证实了该方法的优越之处。

基于模糊综合评价模型的地铁施工风险评估

合肥地铁1号线长距离下穿高架桥,近距离下穿高铁路基和河流,且穿越土层为膨胀土,施工环境十分复杂。鉴于模糊综合评判法的独特优势,通过分析辨识合肥地铁1号线施工典型风险源,建立充分体现上述施工环境特点的风险指标体系,利用修正的模糊层次分析法确定各层指标权重;确立五级风险划分标准;引用一种符合地铁施工风险评估特点的非线性模糊算子,建立修正的模糊综合评价模型,对合肥地铁1号线施工风险进行评估定级。结果表明该评价方法可行,评价结果对合肥地铁施工安全有指导意义,也可为其他类似工程提供借鉴和参考。

考虑场地条件与设计地震分组的输入能量谱研究

建立简单适用的设计输入能量谱是将能量方法应用于实际工程设计及校核的前提.选择了Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类场地共694条水平地震动记录,分析了不同的场地类别和设计地震分组下输入能量谱的特点.通过12个不同地震动参数与能量谱值的相关性分析,得到了表征地震动输入能量的地震动参数.基于我国现行规范规定的设防烈度和设防水准,提出了地震分组指标,并建立了相应的阻尼比为5%的弹性单自由度体系设计输入能量谱,为应用能量设计法及选择地面运动输入奠定了基础并提出相关建议.

干燥和饱和混凝土动态力学特性及其机理

采用分离式Hopkinson杆装置,对混凝土进行干燥和饱和状态下的SHPB实验,并与准静态实验进行对比。结果表明:干燥和饱和混凝土均具有明显的应变率效应,中等应变率条件下的应力应变曲线上升段比准静态的曲线陡;饱和混凝土动态强度提高的幅度接近干燥混凝土的2倍,具有更强的应变率敏感性;存在一个应变率临界值,仅当应变率大于临界值时,饱和混凝土的动态强度才大于干燥混凝土的的动态强度;基于实验结果,给出了不同饱和度混凝土强度与应变率的关系。

预应力混凝土管桩抗裂抗剪性能研究

在地震及作为支护桩使用时,管桩的抗剪性能是其主要承载指标。文章采用有限单元法,建立3组管桩模型,分析混凝土有效预压应力、壁厚及剪跨比对预应力混凝土管桩开裂剪力及开裂特征的影响。计算结果表明:随着混凝土有效预压应力和壁厚的增大,管桩开裂剪力提高明显,剪跨比对开裂剪力影响较小;剪跨比较小时管桩主应力迹线与矩形截面梁相反,裂缝沿桩身纵向开展。

基于广义Hoek-Brown非线性破坏准则的节理岩体地基承载力研究

针对节理岩体非线性破坏特征,发展基于Hoek-Brown破坏准则的临界滑动场理论进行节理岩体地基承载力的计算。首先将Hoek-Brown准则的剪切强度逐点等效到Mohr-Coulomb强度线上,求得每点的瞬时内摩擦角和瞬时黏聚力;在此基础上,改进基于Mohr-Coulomb准则的临界滑动场理论,建立新的迭代算法,将Hoek-Brown强度准则与临界滑动场理论结合起来,求解被动土压力和地基承载力。同时,综合分析GSI和mi值对地基承载力的影响。算例对比分析结果表明,该方法能迅速准确地确定节理岩体地基最危险破坏滑面并得到相应的地基极限承载力值。

PHC管桩抗弯承载力研究

针对支护用预应力混凝土管桩抗弯承载力低的特点,文章通过足尺模型试验对管桩的抗弯性能进行研究,并运用有限元软件ANSYS建立管桩模型,对试验进行数值模拟。结果表明,试验管桩的抗弯性能明显优于规范值,管桩达到极限状态时没有明显的塑性变形。有限元分析结果显示,采用理想线弹性的本构关系,以预应力钢筋屈服作为管桩达到极限状态的标志,可以得到较为准确的结果。

玄武岩纤维对泡沫混凝土收缩开裂的影响

文章试验采用物理发泡法制备泡沫混凝土(密度为700~800kg/m^3),研究了玄武岩纤维体积掺量与长径比对泡沫混凝土收缩开裂的影响,分析了纤维体积掺量对泡沫混凝土的减缩抗裂机理。结果表明:相同体积掺量条件下,长径比相对较大的玄武岩纤维改善收缩和阻裂的效果更明显;玄武岩纤维体积掺量为0.30%、长度为10mm时能够显著降低泡沫混凝土的收缩开裂;玄武岩纤维泡沫混凝土的早期收缩情形可以得到有效抑制,强度显著提高,泡沫混凝土抗裂性能随之进一步改善。

跨大秦铁路大桥转体称重试验及配重研究

新建张唐铁路跨大秦铁路大桥上跨繁忙电气化大秦铁路,同时与铁路左右线相交,交角为45°58′。转体跨度64m,转体高度13~20m,转体重量达11 000t。为确保转体过程安全、顺利地进行,利用有限元建模分析,在转体前对转动桥梁进行了针对性称重试验,并根据试验结果进行合理配重。研究结果及工程实践表明：称重试验中,在拆除支架的过程中同时读取砂箱里土压力盒的数值,可以定量分析不平衡荷载;多点埋设的竖向位移传感器和水平向位移传感器实测数值为判断转动临界点提供了依据。配重计算中考虑正式转体时可能遭遇的风荷载,能有效防止转动失稳;试转后的二次配重能更好地确保转体过程的平稳、安全。