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     

索托结构中拉索预应力水平的优化研究

为研究预应力对索托桁架体系内力和挠度的影响,引入预应力水平概念,对单榀索托桁架结构进行了有限元分析.通过自由度耦合和变刚度弹簧单元来模拟索托节点,考虑预应力摩擦损失对结构性能的影响,对不同预应力水平情况下结构体系的受力性能进行分析.探讨了不同预应力水平下,结构体系变形和构件内力的变化规律,并给出预应力水平控制的参考建议.研究结果表明:采用自由度耦合和变刚度弹簧单元来模拟索托滑移节点的方法收敛性好,能够满足工程计算精度的要求.索的预应力水平在0.4到0.6之间可对桁架挠度和杆件内力起到有效的控制作用,使桁架与柔性拉索协同工作.     

张力结构位移限制下的形状调整强度优化分析

为了提高张力结构的刚度和减小结构受力,在结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状.定义结构的合理工作状态系数,推导作动器的主动变形向量与结构内力向量、结点位移向量等的几何非线性迭代矩阵表达式.以结构工作状态系数最小为目标,以作动器主动变形量为未知量,考虑索的应力约束、结点的位移约束以及作动器参数等约束条件建立优化模型,并编制相应的求解程序.通过算例表明,在作动器调整张力结构的形状后,在相同荷载作用下,结构的刚度获得提高,并且仅通过在索中布设作动器,可以达到杆件受力减小而结构刚度增大的优化目的.     

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．     

预应力空间网架结构一次张拉计算法

反复张拉和反复调整预应力杆的内力是目前工程上常用的施工方法，该方法十分麻烦且费时费钱．为此提出了预应力空间网架结构一次张拉计算法，将逐次增加预应力杆的预应力值作为未知数，通过结构力学方法，建立预应力准则方程式并求解之；然后计算每次预应力时各预应力杆的控制值、后张预应力对先张预应力杆的影响值，以及网架结构杆件内力和节点变位，直至最后一次预应力时，得到各预应力杆的最终设计内力值及网架结构的内力和变位．采用本文方法对文中算例的计算结果说明，预应力杆的内力值在预应力张拉全过程中无须调整，可一次性完成预应力施加的操作过程．     

张力结构形状调整优化分析

通过在张力结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状,以提高张力结构的刚度和减小结构受力.定义了结构的合理工作状态系数,得出了作动器与杆件串联时的综合刚度和考虑作动器主动变形量的结点位移方程.以结构工作状态系数最小为目标,以作动器主动变形量为未知量,考虑索的应力约束、结点的位移约束以及作动器参数等约束条件建立了优化模型,编制了相应的求解程序.通过算例表明,作动器工作调整张力结构的形状后,在相同荷载作用下,结构的刚度大大提高,并且通过合理地布设作动器,可以达到杆件受力减小而结构刚度增大的优化目的.     

钢筋混凝土、予应力混凝土屋架的强度及次内力分析

本文依据钢筋混凝土、予应力混凝土屋架静载试验,研究屋架的受力性能,屋架的受荷破坏形态、屋架的荷载—挠度曲线以及屋架各杆件的轴力刚度和弯曲刚度。文中分析了:屋架上弦的剪切力作用,影响上弦的受压强度,初步提供有关计算公式;予应力混凝土屋架在强度设计的极限状态,有相当数量的次内力,不宜忽略;屋架在强度极限状态时各杆件的刚度与弹性刚度不同,特别是对压弦刚度,提出简单适用的计算公式。本文为屋架强度次内力分析,提出计算原则及简单实用的挠度分析方法——“似梁法”。     

武汉游泳馆屋顶网架结构基于关键杆件的安全度自动评定

以武汉体育中心游泳馆屋顶网架结构为工程背景,研究设计了网架结构安全预警系统中的关键杆件工作状态实时安全度评定子系统.该系统采用基于结构体系可靠性理论的空间结构中各构件权系数的计算方法,得到了对结构可靠度影响较大的关键构件,并给出了工作状态安全度评定方法.通过实时监测关键杆件的应力,评判关键杆件应力预警等级,达到对该网架结构安全预警的目的.     

均布荷载下预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形计算

目的为提高预应力组合梁的承载力和刚度,将传统预应力技术与FRP加固技术相结合,形成预应力FRP布钢与混凝土组合梁.方法根据预应力FRP布钢与混凝土组合梁结构与受力特征,利用弹性理论,对其进行分析.结果建立其考虑交接面相对滑移和预应力FRP布内力增量影响的组合梁变形微分方程,给出均布荷载作用下的组合梁变形理论计算公式.结论计算结果证明,预应力FRP布内力增量对组合梁变形影响相对较小,从而给出了组合梁变形的简化计算公式;所建立的预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形理论计算公式具有合理性.     

单箱双室连续箱梁桥荷载试验研究

结合某单箱双室预应力混凝土连续梁桥工程,介绍了该桥静力荷载试验的内容与方法,其中包括测点布置、荷载布置、加载制度以及试验结果与计算结果的对比分析等.通过静力荷载试验来测试桥跨结构强度、刚度,以检验桥跨结构在正常使用状态下的承载能力和结构变形是否符合设计要求.试验结果表明:该桥结构处于正常受力状态,结构刚度、强度均满足规范要求.     

预应力混凝土结构承载能力极限状态设计统一公式

提出了预应力筋的两阶段工作原理。并以此为基础,首先建立了无侧限结构ＰＣ受弯构件正截面承载力计算公式;然后指出了现行方法用于有侧限结构ＰＣ受弯构件设计的缺陷,并建立了与无侧限结构相协调的有侧限结构ＰＣ受弯构件正截面承载力计算公式;最后给出了ＰＣ受弯构件斜截面承载力计算公式。从而使承载力计算公式能较好地反映预应力本质,回避了人们普遍感到棘手的预应力引起的次内力的问题,简化了设计,不但实现了ＰＣ静定结构     

体外预应力悬索分载法加固混凝土梁试验研究

提出的体外预应力悬索分载法加固混凝土梁是通过钢-预应力组合结构来实现的，即通过悬索提供预应力，利用钢构架作为预应力的转换构件，将预应力转换为反向荷载作用在被加固梁上，分担梁上的部分荷载，同时也增加了被加固构件的刚度。试验研究表明，预应力悬索分载加固法可以达到加固与卸载同步进行，使新加部分相对于原混凝土梁的应力滞后现象得到较好的消除，加固后组合构件整体承载力得到显著提高，被加固梁的挠度和裂缝得到有效地改善，原材料的潜力得以较好的发挥。     

后张预应力混凝土平板—柱结构简捷设计方法

基于一张预应力混凝土平板＝柱结构体系内力分析的直接设计法和平衡荷载的概念,建立了通过裂缝控制方程计算确定预应力筋用量,通过正截面承载力方程和构造要求,计算确定非预应力筋用量的简捷设计方法。     

预应力混凝土框架结构分析的曲率力法

在对后张有粘结预应力混凝土框架结构进行非线性分析时，根据其结构特点和加载方式，提出了一种叫曲率力法的非线性分析方法，该方法利用有限元原理和增量理论，在结构非线性分析的加载过程中用力法求解，加载的步长增量是截面的曲率，并以此来反求外荷载的增量，文中首先说明了该方法的基本假定和材料的本构关系，接着以一单层单跨预应力混凝土框架为例，推导了该方法的原理和步骤，最后，文中利用以该方法编制的非线性程序对两榀预应力框架试验进行了模拟计算，结果表明，模拟计算和试验测试的过程及结果吻合较好，为预应力框架结构分析增添了一种新的方法。     

配筋砌块剪力墙结构的内力与配筋计算方法

如何高效、准确地对配筋混凝土砌块砌体剪力墙这一新型结构体系进行内力分析与配筋计算成为目前受关注的问题,也是其推广、发展的关键环节.基于该结构体系的受力性能特点,提出采用SATWE结构计算软件与EXCEL编程手段相结合方法分析结构内力并计算墙体配筋.在墙体厚度录入、计算参数的设置等方面进行了不同方法的对比.结果表明:直接输入砌块墙体厚度,并对连梁刚度折减系数给予适当提高后,可使SATWE内力计算结果更好地反映配筋砌块剪力墙结构实际情况;将SATWE输出文件转化为电子数据表格,利用EXCEL软件编制墙肢和连梁的配筋程序,简化了墙体配筋的计算工作量.在数十栋中高层配筋砌块剪力墙结构中得到应用与验证.     

预应力混凝土超静定结构的变刚度分析法

变刚度分析法是一种解预应力超静定结构问题的便易行且精度较高的分析方法,该分析方法的计算结果与屡系列大型试验所验证。     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化，所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程，能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形，准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知：用有限元计算时，在进入塑性阶段以后，每级荷载的计算时间大约为1h，并且计算有可能不收敛；而采用弯距曲率法计算大约只需3min左右(极限荷载的计算大约需要20min)，且没有不收敛的现象发生。     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化,所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程,能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形,准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知:用有限元计算时,在进入塑性阶段以后,每级荷载的计算时间大约为 1 h,并且计算有可能不收敛;而采用弯距曲率法计算大约只需3 min左右(极限荷载的计算大约需要20 min),且没有不收敛的现象发生。     

调控在役结构进入良性工作状态的装配误差法

基于超静定桁架的内力特点,利用装配应力,使在役结构各杆件强度标志的工作状态更为合理地得到调整．提出了各杆工作状态指标的概念,根据等强度准则,进而提出了结构最合理工作状态指标的概念．     

预应力索-桁架结构拓扑优化设计

对包括索力值、构件截面尺寸和结构拓扑的预应力索-桁架结构优化设计进行研究.以应力为约束条件,建立以结构质量为目标函数的数学模型.在求解方法上,首先建立求解索力值和构件截面尺寸的线性规划模型;证明了在每个迭代步中,该模型的最优解至少使得1个构件截面尺寸为零,并通过删除零力杆实现结构的拓扑优化设计.算例结果与相应体系理论相吻合,表明本文所提出的方法有效,可为预应力索-桁架结构提供合理的布局.