大跨度叠合梁斜拉桥非线性稳定研究

为研究大跨度叠合梁斜拉桥非线性稳定的变化规律和失稳过程,以主跨360 m的西固黄河大桥主桥为研究对象,通过有限元数值模拟计算结构在典型施工阶段、成桥及运营阶段的非线性稳定安全系数及其失稳模态;重点分析结构在成桥状态下从初始加载直至达到其极限承载力这一过程中斜拉索应力、索塔等效应力变化和结构关键部位的荷载 位移曲线。结果表明:主桥施工典型阶段、成桥及运营阶段的非线性稳定安全系数均满足设计要求,结构失稳均以索塔纵桥向失稳和主梁面内失稳为主;主桥从初始加载直至达到其极限承载力这一过程中,部分斜拉索发生断裂,主梁和索塔连接部位出现塑性区,失稳破坏过程合理;索塔和主梁的荷载 横向位移曲线表现出较为明显的非线性效应。     

大跨度铁路斜拉桥极限承载力研究

为了对韩家沱长江铁路大桥的稳定性能进行科学评价,采用同时考虑几何非线性、材料非线性和个别构件极限承载力的全过程分析方法,对韩家沱长江铁路大桥施工及运营阶段进行了极限承载力分析,在采用结构上所有荷载等比例增加的加载方式下,计算结果表明,大桥施工及运营阶段的稳定安全系数均大于2.0,大桥达到极限承载力状态是由处于最不利受力状态的构件进入塑性或发生局部失稳造成的,大桥的稳定安全系数在施工过程中呈现出整体微小下降趋势,每个梁段悬臂施工不同工况下结构的稳定安全系数具有明显波动。     

北京大学体育馆钢屋盖预应力桁架壳体结构分析的几个关键问题

本文介绍了2008年奥运会乒乓球比赛馆———北京大学体育馆预应力桁架壳体钢屋盖结构分析的三个关键问题:初始态预应力度的确定、地震作用下屋盖的地震响应分析以及屋盖的极限承载力分析。所有问题均采用非线性有限元分析,其中屋盖的极限承载力采用弹塑性非线性有限元进行分析,同时考虑了几何非线性和滑动支座滑动引起的支承条件的非线性变化。分析结果表明,预应力拉索和滑动支座的积极应用,使屋盖结构成为自平衡体系,提高了屋盖结构的效率,减小了下部支承结构的设计难度;屋盖的极限承载力取决于支座立柱、中央刚性环和屋盖支撑的强度和刚度。     

变截面工形柱平面内弹塑性极限承载力研究

应用非线性有限单元法对变截面工形柱平面内弹塑性极限承载力进行了几何非线性分析.利用牛顿-拉弗森法和弧长法对荷载-位移平衡路径进行跟踪研究,研究了翼缘宽厚比对结构极限承载力的影响;分析中考虑了不同楔率和长细比等因素对构件极限承载力的影响,提出实用计算公式,获得对工程结构设计有益的结论.     

斜拉立体桁架一塔柱两跨结构体系的极限承载力分析

对斜拉立体桁架常用的一塔柱两跨结构体系,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间(面外自由)和平面(面外自由度约束)两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性屈曲分析,得出结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在距塔柱(5/8～3/4)主跨附近的弦杆、塔柱附近弦杆以及靠近塔柱拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

弦支穹顶初始几何缺陷分布及稳定安全系数取值研究

根据河北北方学院体育馆项目建立模型,利用MIDAS有限元软件分析弦支穹顶结构在自重及预拉力作用下的初始受力状态.利用ABAQUS有限元软件对弦支穹顶结构进行全过程分析,研究其考虑几何非线性、材料非线性的稳定性能,提出适用于弦支穹顶的初始几何缺陷施加方法和只进行几何非线性全过程分析时的安全系数取值,量化材料非线性对稳定极限承载力的影响.结果表明,从工程设计角度出发,建议采用N阶特征缺陷模态法(N取20),取其最小值作为稳定承载力;当大跨度扁平弦支穹顶结构由稳定承载力控制时,宜进行弹塑性稳定分析,按弹塑性稳定极限承载力安全系数2.0进行设计优化.     

大跨度斜拉立体桁架的极限承载力及影响因素分析

本文针对常用的斜拉立体桁架两塔柱三跨结构形式,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间（面外自由）和平面（面外自由度约束）两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性的屈曲分析和比较,得出了结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在塔柱附近的腹杆和弦杆,以及跨中附近的弦杆以及拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

倒三角形高强钢可移动桥梁极限承载力影响因素分析研究

倒三角形高强钢可移动桥梁是一种新型桁架结构体系,因此有必要对其整体稳定性进行深入的研究。基于已有的BS700高强钢材料性能试验,提出了有限元模型使用的材料模型。建立了51 m跨度桥梁的有限元模型,并与实桥加载试验进行了对比,验证了有限元模型的精确性。在综合考虑材料和几何双重非线性的基础上,进行桥梁的非线性屈曲分析,得到桥梁的极限承载力和稳定安全系数。然后对影响桥梁极限承载能力的因素进行分析,分析结果表明:上弦杆、桥梁高度是影响桥梁极限承载力的重要因素,其中上弦杆1的影响最大;车辙宽度、下弦杆和斜腹杆对桥梁极限承载力影响较小,直腹杆的影响略大于斜腹杆的影响。     

斜拉网壳结构的非线性静力分析

斜拉网壳结构是一种新颖的杂交结构体系,是“刚性”和柔性基本结构结合的典型,可跨越更大的跨度。本文基于Taylor展开公式和变分原理,推导了具有二阶精度的空间杆单元新型几何非线性刚度矩阵。研究了斜拉索的非线性问题和塔柱简化计算问题。针对弹性和刚性支座,以及是否考虑塔柱共同工作等影响因素,借助孤长法,数值计算了斜拉柱面和斜拉穹顶网壳结构极限承载力问题;同时,分别与相应的网壳结构计算结果进行了比较,最后,得出了有应用价值的结论和建议。     

斜拉桥与刚构协作体系桥梁的静力特性研究

斜拉桥与刚构协作体系桥梁得到广泛应用,形式可分为分载协作和共载协作,本文以金马大桥为背景,研究了对称形式的分载协作体系,考虑协作体系桥梁中连接部位和协作体跨度比例的不同,并和常规斜拉桥比较,分析了结构的静力特性。当合理选择连接形式和协作体结构比例后,斜拉桥与刚构可形成良好的协作体系:刚构提供给主跨较大的刚度,相比长边索支撑更为经济合理,斜拉索则可在成桥后调整刚构内力和变形,从而增大了跨越能力。     

大渡河桥隧道锚力学响应研究及承载力判定

隧道锚作为悬索桥锚碇形式的一种,具有工程量小、承载力大和对周边环境影响小的特点。为探究大渡河特大桥雅安岸隧道锚在巨大缆力作用下的力学响应规律和预测隧道锚极限承载能力,建立了大型非线性数值模拟模型,系统、细致地监测了施加缆力前后锚塞体单元主应力,锚塞体与围岩的相对位移,以及锚塞体整体位移以及锚塞体后端面的塑性区随缆力施加的变化趋势,并提出了一种基于锚塞体整体位移和锚塞体后端面塑性区的预测隧道锚极限承载能力的分析方法。最终得出施加缆力后,锚塞体最大主应力由大变小,最小主应力绝对值由小变大的力学规律,并通过超缆力分析预测大渡河特大桥隧道锚的极限承载力为7倍缆力。     

斜拉立体桁架极限承载力的双重非线性分析

斜拉立体桁架是一种有发展前途的大跨度杂交结构体系。针对两塔三跨和一塔两跨两种结构形式,基于UL列式,采用混合有限元模型,对该结构体系进行了几何非线性屈曲分析以及几何、材料双重非线性屈曲分析,得出斜拉立体桁架的极限承载力。计算结果表明,只有同时考虑结构的几何和材料非线性的屈曲分析方法,才能准确地评估出结构的极限承载力。同时研究了不同塔高、桁架高度、索距以及跨度对结构极限承载力的影响,从中得出了一些结论可供设计人员参考。     

两座大型斜拉桥索塔锚固区模型试验及对比研究

简要介绍了两座大型斜拉桥（南京长江第二大桥南汊桥和润扬长江公路大桥北汊桥）索塔锚固区的节段足尺模型试验，研究了索塔锚固区的抗裂安全系数和极限承载力；同时，还对索塔锚固区预应力索的合理布置形式、索塔节段模型对索塔整体的仿真效果等进行了研究，对于斜拉桥索塔设计具有理论指导意义和实用价值。     

大偏心体外索混凝土简支梁桥极限承载力分析

在介绍大偏心体外索混凝土筒支梁桥的基础上,提出大偏心体外预应力混凝土梁桥受弯承载力的简化计算公式,将据此公式计算的结果与试验研究结果进行对比分析,分析结果表明,建议的计算理论能够较好地反映大偏心体外索混凝土梁桥的抗弯承载力特性.     

土工格栅加筋砂土复合体极限承载能力分析

土工合成材料加筋土桥台可以有效减小桥梁与路基之间的差异沉降,避免“桥头跳车”现象的发生。为了计算土工合成材料加筋土复合体在设计中承受荷载的安全冗余度,对其极限承载能力进行了分析。首先讨论了评价加筋土复合体极限承载能力的计算公式,并提出了该公式是否适用于评价加筋细颗粒土复合体承载性能的问题。然后在平面应变的条件下,进行了5组土工格栅加筋砂土模型试验和1组无加筋模型试验,考虑了加筋间距和筋材强度对加筋砂土复合体极限承载能力的影响,并将试验结果与公式的计算结果进行对比,发现该公式低估了加筋砂土的承载能力。基于莫尔库仑破坏准则,并假定加筋土的破坏面符合朗肯破坏面,提出了预测加筋砂土极限承载能力的分析模型,并将模型的计算值与试验值进行对比,发现两者基本吻合。     

深废矿坑高陡边坡极限承载力计算方法研究

针对深废矿坑高陡边坡极限承载力问题,综合考虑锚索锚固岩体的压力墙和组合梁作用,结合Hoek-Brown强度准则,采用特征线法推导得到了矿坑高陡边坡极限承载力计算方法。结合工程实例,就坡度α、岩石力学参数GSI、m₀以及锚索的主动支护力等影响因素对矿坑岩壁岩石地基极限承载力的影响进行了分析,研究表明: (1) 承载力系数随坡度的增加呈线性降低,当GSI为45、m₀为7时,也即矿坑岩壁岩体为质量较差的石灰岩时,加锚后其承载力约为加锚前承载力的1.32~1.54倍,考虑锚索的组合梁作用可作为安全储备;(2)随着岩体质量越来越好,地基极限承载力系数增长的幅度越来越大,当坡度α为60°、GSI取85,坑壁为好岩体时,承载力系数值为1.28;GSI取45,坑壁为较差岩体时,承载力系数值为0.23;前者约为后者的6倍,表明岩体质量指标的好坏对承载力的影响较大。     

预应力锚索荷载分布机理原位试验研究

根据悬索桥隧道式锚碇系统预应力岩锚原位试验及数值模拟结果,分析了锚固长度、自由长度、注浆性质以及锚注体与围岩接触方式对岩锚极限抗拔力和破坏形态的影响。阐释了锚索的根状效应和围岩应力场分布形态,提出安全储备系数概念。研究结果表明,极限抗拔力的提高主要依赖于上述参数综合作用。自由长度对围岩有效传递和分散围岩应力有关键作用,和锚固长度共同控制岩锚的破坏形态;在锚碇系统中,和初始预应力一起确定了岩锚参与荷载分担的贡献值和时机。