考虑残余应力影响的焊接工字型弧门支臂稳定数值分析的等效模型研究

弧形钢闸门的失事破坏主要是由于支臂发生屈曲失稳导致的,支臂的稳定性是保证整个闸门安全稳定运行的前提。针对当前支臂稳定计算精度和求解效率不足的问题,为探究可用于支臂实际稳定承载力计算的等效简化模型,确定出考虑残余应力对稳定性影响的综合初始缺陷幅值,以两端铰接的焊接工字型弧门支臂为研究对象,采用非线性屈曲分析方法探究残余应力分布模式、残余压应力峰值以及几何初始缺陷幅值等因素对其稳定承载力的交互影响,并与现行《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)计算结果进行对比验证。结果表明:对于大柔度支臂,综合初始缺陷幅值取为L/600;而对于中小柔度支臂,综合初始缺陷幅值取为L/400。按照综合初始缺陷幅值所建立的支臂等效模型能够充分考虑截面残余应力及几何初始缺陷对稳定承载力的综合影响,数值计算结果与《标准》计算结果吻合较好,可以替代原有支臂复杂的非线性稳定模型。研究成果可为工程技术应用提供参考。     

钢管桁架拱结构承载性能的影响因素分析

钢管桁架拱结构在建筑工程中应用十分普遍,有必要对其承载性能的影响因素进行研究。以某体育馆屋盖为例,在考虑几何非线性及材料非线性的基础上,分析了初始缺陷、荷载分布及边界支承对桁架拱的极限承载力的影响;并分别采用铰支和固支支座,对桁架拱结构的自振频率及振型进行了比较。分析结果表明,初始缺陷对该桁架拱结构的极限承载力影响不大,而边界支承的影响显著,应考虑荷载半跨布置的不利影响。在抗震设计时,边界支承对结构的自振频率及振型的改变有限,可以忽略,而高阶振型的影响因素不可忽视。     

大跨度钢桁架极限承载力的双重非线性分析

通过考虑几何非线性及材料非线性,并对结构施加初始竖向几何位移缺陷,采用逐步加载的方法,对某体育馆的大跨度立体钢桁架进行极限承载力分析,得到了该桁架的极限承载力及荷载-位移全过程曲线。分析结果表明,进行弹塑性分析能得到接近实际的结构承载能力,可供设计人员参考。     

海洋平台地基基础变形破坏离心模拟和极限分析

吸力式基础是海洋平台的一种新型基础形式,具有承载力高、成本低、可重复使用和适应各种复杂的海洋荷载环境等优点,在近海滩涂和深海石油开发中有广泛的应用。针对中国近海地质条件和海洋环境开展吸力式基础承载特性的研究,研制了离心机上电磁式、长历时、大负载、宽频率范围激振器,实现了对结构施加循环水平动荷载。进行了一系列海洋平台吸力式基础离心模型试验,揭示了结构振动荷载作用下基础变形失稳机理,得到了荷载强度和结构刚度对基础稳定性的影响。提出了能够考虑竖向荷载、水平荷载和弯矩联合作用、基于塑性力学上限定理的桶基-地基的三维极限分析方法。     

初弯曲和残余应力对焊接工字钢梁模态影响的数值模拟

以多自由度体系的模态分析理论为基础,通过有限元软件ANSYS分析了残余应力和初弯曲两种初始缺陷对两端固结的焊接工字钢梁模态参数的影响。通过分析比较焊接工字钢梁分别在原始状态下,初弯曲和残余应力分别影响和共同影响下的前四阶振型和频率的变化,得出初弯曲对结构的模态影响甚微,可以忽略;而残余应力对结构的模态影响较大,不能忽略。该结论对钢结构设计及健康检测有一定的参考意义。更多还原     

输电铁塔等边单角钢两端偏心压杆非线性分析

通过有限元软件ANSYS计算了几种典型两端偏心受压Q420高强角钢杆件的压溃荷载,并考察了构件变形、应力分布等现象,分析结果可知:残余应力对构件极限承载力的影响小于5%,并与美国《输电铁塔设计导则》(ASCE10-1997)和我国《钢结构设计规范》(GB50017-2003)进行比较,认为美国导则可以用于Q420角钢设计,我国规范偏保守。运用最小二乘法提出了长细比修正公式。     

基于弹性补偿法的拱坝极限承载力分析方法

针对弹塑性分析方法所采用的破坏模拟方式有失客观性且现有的失稳判据过多受人为因素干扰的问题,结合混凝土拱坝的结构特点,提出了基于Mohr-Coulomb屈服准则的单元承载比计算方法,探讨了通过承载比均匀度与基准承载比调整单元弹性模量的策略;基于塑性极限分析方法,提出了基于弹性补偿法的拱坝极限承载力分析方法。工程实例分析结果表明,采用该方法分析拱坝的极限承载力是合理和有效的。     

带初始材性缺陷梁加固后力学模型研究

既有混凝土结构难免存在带有初始材性缺陷的 ＲＣ构件,其加固可行性及力学行为与正常混凝土构件不同,当前缺乏针对性研究成果。为此,采用玄武岩纤维（ＢＦＲＰ）布加固了 2根混凝土材性不符合设计要求的 ＲＣ梁,另有 1根未加固梁作为对比梁,共计测试了 3根梁。通过试验加载观察缺陷梁在加固前后的受力特征、破坏模式和极限抗弯承载力,分析相应的力学模型,最后根据极限状态下的破坏模式,采用“系杆 －拱”模型推导出缺陷梁加固后极限承载力计算公式。结果表明:随着外荷载和破坏程度的增加,加固梁由正截面抗弯模型进化到“梳状拱”受力模型,再变为极限状态下的“系杆 －拱”模型;梁底 ＢＦＲＰ布加固结合梁端 Ｕ型锚固措施可以有效提高缺陷梁的抗弯刚度、屈服荷载和极限承载力;提出的承载力计算公式计算值和试验值吻合良好且适中保守。     

某混凝土拱坝三维非线性有限元分析

拱坝结构中混凝土处于多维受力状态,由于混凝土早期裂缝、内部缺陷、材料非线性等因素,必然导致混凝土结构的非线性反映。文中应用多轴强度准则,对某拱坝进行三维非线性有限元仿真分析,得出其应力位移规律、极限承载力,为该拱坝的设计提供了参考。     

倒T型导管墙桩基防波堤循环承载力有限元分析

为考虑软土地基循环软化效应,通过二次开发将软土的循环强度嵌入大型通用有限元软件ABAQUS平台中,基于拟静力分析建立倒T型导管墙桩基防波堤结构稳定性计算模型。通过有限元法分析了结构在波浪荷载作用下的循环承载力,并探讨了土体循环软化效应对结构破坏模式产生的影响以及结构尺寸参数对循环承载力的影响。研究结果表明:考虑土体循环软化效应时倒T型导管墙桩基防波堤结构的循环承载力较不考虑土体循环软化效应时极限承载力明显降低,降低程度在28.72%~41.20%之间;考虑土体循环软化效应后,该结构破坏模式有可能发生改变,其破坏模式可能由桩身屈服引起结构失稳转化为土体强度不足导致结构破坏。     

基于锈蚀的钢筋混凝土偏心受压板抗力变化规律的初步研究

针对水闸结构受力的典型构件板在运用过程中常存在的钢筋锈蚀问题,采用钢筋混凝土非线性有限元分析理论,建立了考虑钢筋与混凝土黏结滑移力变化的分离式模型,基于通用有限元程序ANSYS11.0平台,根据工程中的典型偏心距e=85 mm,研究了板承载能力极限状态时的抗力与钢筋锈蚀率的关系,初步形成了基于钢筋锈蚀的板抗力计算公式,对水闸安全鉴定、除险加固工作具有一定的参考价值.     

PHC-钢管组合桩高应变检测修正方法

针对PHC-钢管组合桩这类非常规桩的极限承载力设计及高应变检测难题,开展了高应变试验和竖向静载试验。设计制作3根不同长度组合的PHC-钢管组合桩,采用锤击法沉桩,通过高应变现场试验和竖向静载试验,得出基于两种试验数据的极限承载力;依据高应变和竖向静载试验结果,通过理论分析提出了PHC-钢管组合桩高应变实测曲线拟合法的修正方法。结果表明,对于PHC-钢管组合桩,高应变实测曲线拟合法得到的极限承载力大于竖向静载试验下的极限承载力,提出的修正方法计算结果与竖向静载试验结果基本一致,可用于PHC-钢管组合桩极限承载力高应变法检测。     

套筒灌浆钢筋高温抗拉性能数值模拟

为研究装配式建筑结构中钢筋套筒灌浆连接节点在火灾条件下的抗拉性能,采用有限元分析软件 ANSYS 计算出在 ISO －834标准升温曲线作用下的钢筋套筒灌浆节点不同时刻的温度场分布。在此温度分布下对套筒内钢筋的端部施加一系列的拉力载荷,利用 ANSYS 进行温度场－结构耦合分析,计算出钢筋套筒灌浆节点不同拉力载荷作用下的耐火时间,以确定耐火时间－荷载关系曲线。 ANSYS模拟出的常温下钢筋套筒灌浆连接节点的极限承载力与实际情况相吻合,破坏时套筒内钢筋端部屈服,极限承载力接近钢筋的屈服极限。     

南宁软岩地基大直径灌注桩极限承载力预测

南宁市下伏泥岩粉砂岩地基具有显著的浸水崩解软化特性,使得该地基大直径灌注桩承载力难以确定。依托南宁市火车东站南广场高架平台工程软岩互层地基大直径灌注桩项目,对该工程2根群桩基桩进行了静载试验研究。针对试验中试桩未达到破坏其极限承载力难以确定问题,采用指数函数拟合法和数值反演分析法来预测其荷载沉降性状和极限承载力,并进行对比分析。结果表明:软岩互层地基桩基荷载沉降性状为缓变型,表现出端承摩擦桩的特性,可用指数函数来描述试桩受荷性状,并结合数值反演分析来预测其极限承载力,目前常用的桩基设计方法低估了该地基中基桩的承载力。     

折线形钢箱柱竖向极限承载力及影响因素的有限元分析

应用我国钢结构规范对折线形钢箱柱进行设计,特别是局部稳定设计时存在较大的不确定性。该文利用ANSYS软件对影响折线形钢箱柱极限承载力的因素进行数值建模分析,主要研究了壁板宽厚比B/t和构件端弯矩M对极限承载力及其破坏模式的影响,对折线形钢箱柱乃至其他复杂空间结构的设计提供了有益的建议。     

荷载对钢-混凝土连接锈蚀栓钉力学性能影响研究

为了研究荷载对钢-混凝土连接栓钉锈蚀程度对其力学特性的影响,对不同锈蚀程度的栓钉连接件的进行荷载试验。根据钢筋的锈蚀原理,利用人工方法加速钢-混凝土的栓钉锈蚀,为荷载试验提供达到相应的锈蚀程度样品,并通过荷载试验分别对四组样品进行极限承载力和变形特性展开研究。由试验结果可知:若栓钉连接件的钉杆发生锈蚀,尤其当锈蚀出现在靠近结合面处,该栓钉连接件的承载力以及变形特性均会受到影响;而且栓钉的锈蚀程度越大,其承载力则越低;当栓钉锈蚀质量损失率达到20.8%时,其极限承载力降低了17%;栓钉连接件大头端部锈蚀质量损失率约20%时,极限承载力下降仅为3%。研究结果为钢-混凝土的试验设计、施工使用等提供参考。     

有限元稳定分析法在确定土体结构极限承载力中的应用

本文引入有限元稳定分析法来求解土体结构的极限承载力。在有限元应力应变分析的基础上，通过搜索临界滑动面并增大外荷载使临界滑动面安全系数为1.0来确定极限承载力，并指出由此得到的极限承载力是土体结构沿临界滑动面整体达到极限平衡时的真正承载力。算例表明此法可行，同时将该方法推广到求解边坡极限承载力和地基承载力。文中还研究了边坡极限承载力同自重和坡角的关系。与各传统地基承载力公式比较发现，在土体内摩擦角比较大时，经验公式均低估了地基承载力。最后分析了计算参数变化对地基承载力的影响。     

轴心受压钢柱火灾后稳定承载力研究

轴心受压钢柱在经历火灾损伤后,构件截面材质呈现非均质力学性态,构件受力状态发生改变。为研究其火灾后剩余承载力,以工程中常用的H形截面轴心受压钢柱为研究对象,考虑高温后材料的强度变化、温度场不均匀对材料特性的影响,构件截面刚度退化等因素,采用等效截面法,分析了单面受火轴心受压钢柱火灾后的偏心效应。提出偏心距及附加弯矩的计算方法,进一步给出轴心受压钢柱火灾后剩余承载力计算公式,并通过算例分析,验证了该方法的合理性。该法不仅可用于单面受火轴压钢柱火灾后剩余承载力计算,也可为类似研究提供新思路。     

三峡压力管道平面结构模型强度试验研究

结合三峡电站压力管道大比尺平面结构模型试验,对在设计内水压力作用下管道的强度、温度荷载作用下钢材的温度应力以及结构的承载能力和破坏特征作了深入研究。