变截面连续箱梁桥施工监测技术

大跨径变截面连续箱梁桥成桥后的线型及结构内力与施工方法及工序关联密切,施工过程的内力及变形也受各种因素影响而变化,有效的施工监测可对每一个施工阶段进行指导,对工程安全及质量进行控制。     

基坑支护结构内力及变形分析

城市中深基坑工程开挖造成的土体变形会对工程和周围环境产生不利的影响。因此加强基坑支护结构的内力及其变形分析，对于准确预测深基坑工程的开挖变形情况，指导工程顺利进行是很有意义的。本文为此首先分了城市基坑工程的特点。根据基坑支护结构的内力与变形预测，提出了一些基坑支护结构的施工方案。     

计算梁变形和内力的通用算法

本文提出一种计算梁的变形和内力的通用方法,对于简支梁,连续梁等, 不论支座高度是否相同都普遍适用,从而统一了梁变形和内力的计算。根据本文方法编制的计算机程序结构简单,通用性强,可任意任一截面的位移和内力。     

基于铁木辛柯梁理论的工字梁剪切变形计算方法研究

飞机机翼通常采用工字梁作为支撑结构,然而由于工字梁的几何参数改变,理论计算会受到影响,梁理论的选择会直接影响计算结果。目前,现有的工字梁挠度计算主要基于欧拉-伯努利梁理论,未充分考虑梁弯曲时存在的剪切变形。因此,本文提出了一种基于铁木辛柯梁理论的考虑剪切作用的工字梁计算方法,用于针对受集中力影响的工字梁进行计算。通过表征剪切变形对梁变形的影响,获得了剪切变形对梁的作用规律,并解释了剪切变形在梁中的变形机制。研究表明,当工字悬臂梁靠近固定端一定范围内以及梁的跨高比小于5时,计算时应考虑剪切变形的影响。该计算方法得出的内力计算理论结果与仿真及电测法结果基本一致,可以应用于实际工程计算中。     

爆破动荷载作用下的地下结构内力计算方法探讨

地下结构内力计算是地下结构工程设计与施工验算的重要内容,而地下结构内力计算方法是地下结构内力计算的理论基础,所以必须加强地下结构内力计算方法的研究。这里采用结构动力学原理和弹性力学厚板理论对爆破动荷载作用下的地下结构内力计算方法进行了研究,推导了爆破荷载作用下的地下结构围岩和支护的内力M和Q计算公式,可用于分析地下结构相互作用原理、围岩压力分布和支护应力状态以及地下结构设计与施工强度验算。     

一种确定预应力索网结构几何形状与索力的方法

节点位移与索元内力的求解是索网结构静力计算中的两个基本问题,其特点是结构的形状与内力是耦合的。从索网结构的节点平衡方程出发,推导了索网节点位移与索元内力增量所必须满足的平衡方程与变形协调方程的增量形式,然后用迭代法求解上述非线性方程组,从而对预应力索网结构进行初始平衡态以及荷载态下的节点位移和索力计算。最后给出了两个算例,验证了方法的正确性。     

采用Blum法计算参数对基坑进行数值模拟分析

本文以长春农贸商场大厦的基坑工程为研究案例,根据计算的结果采用理正软件进行稳定性分析及支护结构的位移与内力计算,并应用Midas—GTS软件进行周围土体的变形特性分析。     

基坑支护结构空间效应的监测与研究

通过对－基坑监测结果的分析,表明在深基坑工程中合理利用支护结构的空间效应,可以有效减小支护结构的变形,保护周围环境。针对这种长条形基坑支护结构在开挖中的空间效应,提出一种考虑支护结构空间效应 的有限元计算方法,并对该方法在分析计算的结果与实测结果对比,表明该方法比传统方法更符合实际。     

基于分布式光纤监测的盾构隧道管片变形受力反演分析

为研究盾构隧道变形受力分布情况,依托于某盾构隧道进行了分布式光纤监测。在盾构隧道管片预制期间,将分布式光纤沿环向布设于管片内部钢筋笼的上、下表面。分别在管片安装后及变形稳定后进行了分布式光纤监测,得到管片内部真实应变分布。基于所得连续的应变数据,利用已经提出的反演分析方法计算出了监测期间管片的位移、内力及外荷载分布。反演计算结果表明,隧道监测期间盾构隧道的变形模式为向左的斜椭圆与整体环向压缩的耦合变形。由内力分布可知,在管片接头处内力的波动明显,这是由于管片接头处刚度变化导致的。为反映这种波动,管片设计中更宜采用梁-弹簧模型。给出了管片结构的破坏包络图,将反演分析所得内力值标注其中,并选取危险截面进行了结构安全校核,计算结果证明隧道管片受力安全。     

一种计算指定截面内力影响线的简便方法

利用功的互等原理和局部坐标系下梁单元的刚度方程,推导建立了一种用矩阵位移法计算杆系结构指定截面内力影响线的简便而统一的方法。按照这种方法,只须在结构上施加一组虚拟荷载,进行一次静力求解即可得到指定截面的内力影响线。这种方法特别适用于大型杆系结构指定截面内力影响线的计算。     

滑动索系结构分析中的摩擦滑移索单元

为精确分析滑动索系结构的内力和变形,创建了一种考虑摩擦力影响的新单元。首先利用作者推导的拉索静力解析解,推导了索段端点的单侧滑移刚度,并给出了其显式表达式,从而可确定连续长索在支撑点处的摩擦滑移刚度。被称为“摩擦滑移索单元”的新单元有三个节点,中间节点为支撑点。它由两个弹性悬链线单元组合而成,并根据支撑点处的两侧索力、滑动方向和摩擦滑移刚度调整两索段的索原长,使支撑点两侧的索力满足摩擦关系。算例验证了新单元算法的正确性和高效性。新单元可直接用于常规的有限元分析中,研究处于工作状态或施工中的滑动索系结构。     

单层平面索网结构非线性频率简化计算方法研究

单层平面索网玻璃幕墙结构是广泛应用于大型公共建筑中的一种新型结构形式,由于其挠度较大,结构具有较高的几何非线性,其动力特点不同于传统的线性结构。采用连续化薄膜理论建立了单索幕墙的非线性振动方程,并采用谐波平衡法求解了结构非线性频率的解析表达式,为校核解析公式的正确性,将其计算结果同精确的有限元非线性时程方法的计算结果进行了比较,吻合很好,该解析公式具有相当高的精度。同时指出结构位移为3/2结构振幅位置处的刚度即为单索幕墙结构的等效线性刚度,采用该等效线性刚度即可得到上述非线性频率的解析表达式。此外得到的结构非线性振动方程和非线性频率为结构在动力荷载下响应的求解提供了基础。     

移动荷载下杆系结构内力包络图的精确计算

提出移动荷载作用下杆系结构内力包络图的精确计算方法。通过引入内力影响面和内力面概念,建立了结构内力随移动荷载位置变化的二元函数关系,该函数在荷载坐标方向上的最大值和最小值即为相应的内力包络值。该文采用最少数量的基础解组合得出这一二元函数,因而具有计算量少、结果精确的特点。数值算例表明该方法是一个精确、高效、实用的方法。     

索杆梁耦合结构分析模型及其应用研究

为了研究索杆滑动连接特性对索杆梁耦合结构受力的影响,定义了由一个通过滑动节点连接的三节点活动滑移索单元和多个两节点非活动滑移索单元组成的单元组,基于更新拉格朗日法推导了三节点直线型滑索单元几何非线性刚度矩阵,并建立了输电线路索杆梁耦合结构有限元模型。通过高压架空输电线路耐张段的非线性静力调索分析验证了耦合结构模型的可行性,探讨了耦合结构在导线发生断裂失效后的动响应变化规律及其传播特性。计算结果表明,导线静态张力与规范设计参数相差较小,可用于后续分析。考虑滑移的导线张力在导线断裂初期有短暂增加的趋势。导线断裂对邻近绝缘子和铁塔横担杆件的受力有明显的影响,且动响应的传播会导致邻近塔的导线张力增加。     

视波速确定方法与行波效应研究

通过对地震波在单一土层和不同土层之间传播规律的研究,提出基于岩土层剪切波速的视波速计算方法,并给出多土层视波速简化计算公式,便于工程应用。对于均质土层,地面某点的视波速仅与该点震源深度、震中距和土层的剪切波速有关,视波速恒大于剪切波速。采用结构中点的视波速取代根据其两端点得到的视波速,可以避免结构各方向长度不同的影响,计算简便,误差可以忽略不计。在震源深度范围内,地壳厚度通常远大于覆盖层厚度,多土层的等效剪切波速与震源所在岩层剪切波速较为接近,场地类别对视波速的影响较小。算例结果表明,文中给出的多土层视波速简化计算方法,与视波速方程数值解的误差一般在5%以内。根据95%构件内力影响系数的最大值确定地震行波效应的放大系数,可以避免由于构件内力过小引起行波效应异常增大。厦门新机场分析结果表明,考虑多点激励地震效应后,航站楼结构底部总剪力变化很小;虽然框架柱、支承屋盖钢管柱和大跨度屋盖杆件内力的平均值减小,但部分构件内力可增大约5%~10%。     

多阶段预应力空间网架结构一次张拉计算法

该文提出多阶段预应力空间网架结构一次张拉计算法,将某一阶段第i次对i预应力杆增加的预应力值作为未知数,通过结构力学方法建立该阶段预应力准则方程式并求解之。然后可计算该阶段i次预应力各预应力杆的控制值(包括各预应力杆原有的内力值),后张预应力对先张预应力的影响值,以及网架结构杆件内力和节点变位,直至该阶段最后一次预应力时得到该阶段各预应力杆的设计内力值及网架结构内力和变位。重复这样的分析计算可得到多阶段预应力网架结构预应力杆的最终内力控制值及网架杆件内力和节点变位。采用该方法,预应力杆的内力值在预应力张拉过程中无需调整,可一次性完成预应力施加操作过程。该文中附有算例说明,计算结果表明:提出的多阶段预应力空间网架结构一次张拉计算法是正确、可靠和有效的。     

宜宾长江公路大桥斜拉桥抗震性能评价

采用单梁式有限元模型对宜宾长江公路大桥斜拉桥的动力特性和地震响应进行了计算,考虑了桩-土相互作用和群桩效应,采用反应谱法和时程分析法对该桥进行了地震反应的对比分析。计算结果表明:桥梁结构的抗震性能满足要求;抗震结构体系采用弹性索梁-塔连接体系是合适的,还可进一步降低弹性索刚度或者采用弹性索+阻尼器体系来减小桥梁地震反应;建议大跨度斜拉桥应该采用反应谱法和时程分析法同时计算,结构内力和变形以这两种方法计算结果的较大值作为抗震设计的依据。     

悬索结构的初始平衡构型分析

根据悬索悬链线解析表达式推导出悬索长度与索端拉力之间的关系,从而可对悬索进行精确的力学分析以提高求解精度。结合LT中索网主动反射面给出了一种以优化策略求解悬索结构初始平衡构型的方法,该方法以悬索长度为设计变量,引入相应的约束条件,可以解决已知几何形状与边界条件时索网的内力分布问题。数值算例中以单索为例给出了索网主动反射面分析的详细过程。     

滑移索结构分析的精确三维有限元法

针对现有滑移索结构分析方法适用范围有限、精度不高的缺点,提出了一种通用、高精度的三维滑移索单元法。基于悬链线理论和Euler-Eytelwein公式,同时考虑了温度效应和滑动摩擦,分别建立了已知单元无应力索长和已知张拉力的三维滑移索单元的基本方程组;利用矩阵微分从单元基本方程组导出了单元的切线刚度矩阵;建立了滑移索结构从张拉到后期加载的全过程精细化分析流程,可实现自动调用建立的各类索单元,准确分析各滑移点的摩擦;通过3个算例的计算及与现有理论解、数值解和试验结果的比较来验证该文所提出方法的可靠性和有效性。结果表明,该文提出的三维有限元法准确可靠,计算效率较高,适用于工程中各种滑移索结构的高精度非线性分析。