杆件结构大变形问题的优化精确算法

目的研究解决弹性杆件结构在载荷作用下产生大变形时内力和变形量的精确计算问题．方法提出了以变形后平衡状态下杆件变形量与作用力的非线性函数关系构造目标函数，以最终平衡时坐标为设计变量，建立了确定杆件结构大变形问题的无约束直接优化算法．结果通过杆件结构大变形计算方法，采用Fortran PowerSta-tion编制杆件大变形问题计算的通用程序，进行杆件大变形问题实例分析，算例表明可获得较为合理的结果．结论通过建立杆件大变形问题计算新方法，为复杂结构系统大变形问题计算，提供一种可行的分析方法．     

钢筋混凝土框架非弹性分析及试验研究

在钢筋混凝土结构中,由于混凝土应力应变关系的非线性、杆件受拉区混凝土可产生裂缝及软钢有明显的屈服台阶等性质,钢筋混凝土结构从加荷到破坏的全过中杆件刚度均处于不断变化状态,超静定结构各杆件的实际内力与习用的线性弹性分析有显著差别。这种相对于弹性分析所得内力的差别,可视为结构的内力重分布。在满足静力平衡、杆件受压区混凝土的极限变形和截面转动要求的前提下,结构内力可人为地进行调整。近年来各国多采用在线性弹性分析的基础上对结构内力进行调幅的方法。但是,调整幅度差异较大,更主要地     

单层厂房结构的温度变形和温度内力

单层厂房结构(包括露天结构)的长度或宽度较大时,应设置温度伸缩缝,以防止产生不利的温度变形和温度内力。现行规范规定,当温度伸缩缝间距超过一定值时,应对结构中的温度内力进行计算,并在设计中考虑其不利影响。但是,计算温度变形和温度内力时,设计者往往会遇到困难。一般书籍中只介绍了它们的几何和力学分析方法,而计算时所需要的原始条件和数据较难确定,例如温度变形和温度内力的损失值为多少?温度差应如何取值?等等。本文根据对全国有关各地的调查和部份温度变形的实测数据,经过分析研究,对如何较为合理地确定上述数据以及如何计算温度变形和温度内力提出看法,供设计者参考。     

钢管混凝土系杆拱桥温度应力的数值模拟分析

采用通用软件ANSYS计算钢管混凝土系杆拱桥拱肋结构各控制截面在温度荷载作用下的内力与应力值，并通过改变矢跨比和拱轴系数将不同设计参数情况下的温度应力进行了对比。研究表明，钢管混凝土拱桥矢跨比和拱轴系数的变化对结构体系温差引起的拱顶截面轴力和弯矩的影响相当显著，而对1／4跨和拱脚各截面轴力和弯矩的影响则较小。     

大跨度飞机库考虑多维地震输入的动力分析

为研究大跨度飞机库结构的地震反应与抗震设计要求,对7度抗震设防、Ⅳ类场地条件下的国内某机库,采用不同地震波,进行了多维地震输入下的动力反应时程分析,考虑地震波沿结构水平单向、双向、三向和竖向输入的不同情况,从结构侧移、柱内力、屋盖结构杆件内力等方面进行了分析.结果表明:在多维地震作用下,地震波沿结构坐标轴正向或反向输入导致结构扭转方向不对称;与单向地震作用相比,多维地震作用可使得柱的一些内力和位移值增加显著;水平和竖向地震分别对屋盖网架和大门桁架起控制作用;三向地震作用下屋盖杆件地震内力总体上显著大于水平或竖向地震单独作用下的地震内力,且地震内力系数较大的杆件数量所占比例大.并分析了屋盖各部位地震内力系数大的杆件的分布情况.据此,建议对这种设计条件的大跨飞机库结构进行三向地震输入的抗震验算.     

温度对钢箱梁桥模态频率的影响

针对复杂模型的简化,对连续变截面钢箱梁桥进行了模态频率影响分析,提出了利用有限元计算来量化温度对复杂结构频率影响的方法.分析结果得出:环境温度主要通过使结构尺寸变化、使连续梁此种超静定结构产生次内力以及使结构材料的弹性模量发生改变这三种方式影响结构模态频率,其中结构尺寸变化的影响十分微小,可以忽略;环境温度对结构模态频率的影响程度主要取决于结构形式、材料、截面大小以及结构内力状态.模型分析显示:不同温度模式对结构变形和内力的影响差别很大;体系温差对变截面钢箱梁桥频率的影响主要是由弹性模量随温度的变化而引起的;主梁温度梯度对频率的影响体现在温度内力的改变上.     

露天网架的温度应力作用分析

网架结构是高次超静定结构,在均匀温度场变化下由于杆件不能自由热胀冷缩会产生温度应力．本文研究露天大跨度网架结构在外界温度交替变化下产生的内力和位移是否起到控制荷载作用,利用SAP2000对网架进行静力和温度荷载作用下的计算,最终通过结果比较得出温度影响在整体网架受力中占的比例,以及结构应力性质的变化．     

预应力杆系结构的张力偏差监测及补偿

为了对使用期的结构预张力变化进行监测和补偿分析,将各类引起预张力松弛的因素描述为杆件原长的变化量,建立预应力杆系结构张力偏差分析的数学模型.基于反映主动索索长变化和测点杆件内力变化关系的线性方程,通过分析该方程解的特性探讨监测点数的确定原则,提出一种根据杆件内力增量方差对主动索索长增量方差的敏感性来选择有效测点杆件的方法.根据测点杆件的内力偏差,推导求解主动索索力偏差或最小二乘估计值的计算公式,建议一个评判被动杆松弛影响大小的指标,提出补偿张力的计算方法.算例分析表明,该方法对于预应力杆系结构的预张力监测和补偿定量化分析是有效的.     

基于桁架和刚架模型的铁塔杆件内力计算

关于铁塔结构杆件内力,从材料力学可以得知,刚架模型中的梁单元可以承受弯矩,而桁架只能承受轴向力,它们之间有本质的区别。不过从铁塔正面的两种不同简化模型的分析结果来看,考虑了轴向力、弯矩及剪力的刚架模型计算所得到的杆件应力,与只考虑轴向力的桁架模型计算得到的杆件应力相对误差不是很大。     

可液化土阻尼系数对地铁结构地震响应的影响

针对Rayleigh阻尼系数的影响因素,分析了目标阻尼比和敏感频率范围选择对地下结构地震下的孔隙水压力、上浮量和结构内力的影响。结果表明,目标阻尼比影响地铁车站的变形形态,且其值越大,土体的超孔隙水压力发展越慢,地铁结构的上浮量和内力增量越小;上限敏感频率的影响存在着阈值,超过阈值,超孔隙水压力、地铁结构上浮量和内力增量的变化基本不受影响。综合分析表明,可液化土中地铁结构动力分析应结合场地和输入震动的特性,充分考虑Rayleigh阻尼的影响因素,合理地引入粘性阻尼。     

分段降刚度法——混凝土杆系结构的一种简化试验分析方法

针对预应力混凝土和钢筋混凝土超静定杆系结构试验中进入非弹性状态后的结构内力难以准确测定的事实,本文提出了一种用于试验结构内力分析的简化方法--分段降刚度法.该方法根据试验中观测到的各杆件区段的受力状态,将各杆件依其刚度退化程度分为有限区段,并设定各区段刚度退化相对水准;再以试验中准确测得的关键变形量为校准点,经多次调试找到能给出该关键变形量的各杆件刚度降低系数;并认为用各杆件区段降低后的刚度经弹性分析求得的内力能反映试验结构的真实内力.经与一榀两跨单层大尺寸预应力框架考虑内力重分布的试验结果对比,初步证明本文所提方法有效.     

路面板温度翘曲变形对基层的作用分析

目的为了研究温度变化对水泥混凝土路面基层的影响．方法结合试验路温度场监测数据,采用三维有限元法对基层结构在温度翘曲变形及与车辆荷载耦合作用下的受力特性进行分析．结果路面板正温度梯度翘曲变形作用下产生的基层应力要显著大于负温度梯度翘曲变形作用下产生的基层应力．路面板正温度梯度翘曲变形作用下产生应力与车辆荷载应力相迭加,二者耦合应力较大,且层间约束越大,应力越大．而负温度梯度翘曲变形作用下两者相抵．结论研究表明,基层受温度变化产生的变形主要由路面板翘曲变形引起,而自身温度场变化可忽略不计．     

利用ObjectARX技术开发组合网架自动设计软件

利用ObjectARX2000/2000i/2002在AutoCAD2000下编制了组合网架结构的CAD程序，使用者只需利用AutoCAD常规绘图方式输入组合网架的图形、支座和结点荷载，即可自动形成空间网格的结点及杆件信息，并可进行图形及数据检查；然后利用AutoCAD ObjectARX与Visual C^ 的接口，采用组合网架的杆元分析法，进行结构内力分析，得到结点位移及杆件内力等计算结果并自动选择杆件最优截面，并用图形方式显示出结构内力、杆件选用等计算信息，最终形成施工图。同时自动计算结构总用钢量及混凝土用量，实现了组合网架结构的自动设计。     

大型整体式贮煤筒仓结构设计中的几个问题

对大型整体式贮煤筒仓结构设计中的几个问题进行了讨论与分析,这些问题包括:(1)堆煤引起的内外温度差以及煤压力的取值;(2)温度荷载和煤压力荷载对筒壁内力分布的影响规律;(3)堆煤荷载对桩基内力的影响.分析结果表明:对于筒壁环向受力来说,内外壁温差和煤压力的组合是控制工况,其内力为拉、弯组合;对于竖向受力来说,下部由堆煤压力单独作用控制,中上部也由内外壁温差和煤压力的组合工况控制,其内力为压、弯组合;季节温升或温降的影响较小,可以不考虑;受堆煤区煤压力的作用,基础土体产生较大的沉降和水平径向位移,使得承台下内侧桩受到较大的负摩擦力和水平推力,从而产生较大的轴力和弯矩,设计时必须引起足够的重视.     

基于微分方程组的多排桩内力分析

在基础工程中依据弹性地基梁模型,建立了桩的荷载-内力-变形微分关系式,将多排桩的每个桩构件依据微分关系式的不同分别划分为一组杆件,每个杆件建立一个微分方程,全部微分方程集成一个微分方程组,依据边界条件及杆件连接点的变形协调、内力平衡条件求解微分方程组,得出多排桩的内力和变形,最后通过实例验证了本文方法适用于多排桩的内力分析。     

体内张拉成形空间网格结构成形性能研究

作者对下弦管内索施加预应力张拉结构成形进行了有限元模拟计算,且综合考虑了几何非线性和材料非线性,分析了结构的成形性能.研究表明,上弦是结构成形过程中的主要受力构件,产生较大弯曲变形。主要承受弯矩和少量轴力;刚臂应力应变很小,但刚体转动很大,对结构有一定的约束作用;其他杆件应力很小.     

圆形底边球面网壳的简化计算法

笔者在查阅、推敲对比国内外有关壳体内力计算资料的基础上,向读者推出了求解圆形底边球面网壳杆件内力的简化计算方法,给出了该网壳在自重、雪、风荷载作用下的内力计算公式.按此法求得的内力值可直接用干设计薄壳,又可以换算成网壳的杆件轴力进行网壳设计.只要边界条件满足本文要求,此法可直接用于工程设计,既有利于壳体结构的推广,又大大减轻设计人员的计算工作量.     

考虑楼板弯曲变形的框架-剪力墙结构地震分析

考虑楼板的平面外弯曲变形，带有刚域的杆件刚度及剪力墙刚度，对框架－剪力墙结构进行空间整体计算，分析地震荷载作用下的内力和侧移，并对弯曲为形楼板和剪切为形楼板两种模型计算结果进行比较。     

平面杆件结构有限元分析教学程序研制

针对建筑工程专业本科“计算结构力学”教学的要求，应用杆件结构有限元法－－矩阵位移法，对杆件结构静力分析等内容进行了计算程序的研制。并结合建筑结构计算机辅助设计（ＣＡＤ），利用ＡｕｔｏＣＡＤ软件包开发研制了能将计算结果绘制出结构的内力图和位移（变形）图的计算机辅助教学与学习软件。     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.