带有损伤杆件的钢管结构极限承载力计算的实用力学模型

采用有限元计算和试验数据建立的回归模型方法来研究一般受损条件下轴心受压圆钢管杆件受力的全过程.分析了凹陷深度、初弯曲、长细比和截面径厚比等参数对杆件极限承载力的影响.重点研究了上述参数对杆件荷载—轴向缩短关系的单独影响和综合影响.最后引入了受损杆件的折算刚度系数,为带有损伤杆件的钢管结构极限承载力的非线性分析提供了合理的力学模型.     

特高压变电站构架节点半刚性影响研究

为了对特高压1 000 kV出线构架节点刚度设计,开展了考虑节点半刚性非线性分析及其对构架力学性能的影响研究。建立了节点的数值仿真模型;对构架中的节点进行分类,并通过非线性有限元方法研究了各类节点的破坏机理及其弯矩-转角曲线;将弯矩-转角曲线应用于连接节点,建立半刚性出线构架有限元模型,研究半刚性节点构架的受力性能,并对比了半刚性节点构架和刚性节点构架在设计荷载和极限荷载下的结构响应。研究发现设计荷载下半刚性节点构架的杆件最大轴力比刚性构架大10.9%,刚性节点构架的极限承载力是半刚性节点构架的2.3倍;随着节点刚度的增加,构架极限承载力呈非线性增加。     

均匀锈蚀后网架结构杆件轴压承载力试验研究及数值模拟

高腐蚀环境中的网架结构杆件易发生表面的均匀腐蚀,会对杆件的力学性能产生不利影响。对18根发生均匀锈蚀的杆件进行了轴心受压试验,这些杆件具有不同的长细比和不同的锈蚀程度,得到轴向荷载、变形、应变等数据,绘制荷载-位移、荷载-应变等关系曲线,分析了长细比、锈蚀程度等因素对杆件轴压力学性能的影响。同时采用ABAQUS软件建立了有限元模型,计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,利用有限元模型进行了参数化分析,研究了杆件长细比、锈蚀程度对网架杆件极限承载力的影响,发现杆件的极限承载力随均匀锈蚀程度的加深而近似线性降低。     

节点刚度对单层球面钢网壳极限承载力的影响

以凯威特型单层球面钢网壳为例,考虑几何非线性和材料非线性,分析了节点刚度不同时网壳结构的极限承载力。定义节点刚度与杆件线刚度的比值为节点相对刚度,定义考虑节点刚度、节点为理想刚接这两种不同情况时的结构极限承载力之比为网壳结构极限承载力折减系数。当杆件最大长细比、跨度、矢跨比等参数分别取不同值时,变化节点相对刚度,考察网壳结构极限承载力折减系数的变化规律。根据参数分析的结果,提出了节点相对刚度不同时网壳结构极限承载力折减系数的简化计算公式。     

随机初始缺陷对单层球面网壳承载力的影响研究

单层球面网壳属缺陷敏感型结构。为研究杆件初弯曲、节点偏差及二者耦合作用对单层球面网壳整体稳定承载力的影响,首先推导了实现杆件初弯曲的相关算式,并阐述了其有限元实现方法;然后采用3种建模方法,分别研究了随机杆件初弯曲、随机节点偏差及二者耦合作用对网壳稳定承载力的影响程度。计算结果表明:随机杆件初弯曲对网壳的稳定承载力有显著影响,与理想网壳相比,当δ=l/1 000(l为杆件长度)时,极限荷载平均下降了约16.3%,且服从正态分布;随机节点偏差越大,网壳的极限荷载越小,离散性越大;杆件初弯曲与节点偏差耦合作用对网壳稳定承载力影响显著,对于所考虑的最大初弯曲幅值与节点偏差,极限荷载下降了17.8%~27.2%;权衡精度与计算量,研究具有杆件初弯曲网壳的稳定承载力时,宜采用8~10根等代直梁等代每根初弯曲杆件。     

杆件初弯曲及偏心对单层柱面网壳稳定承载力的影响研究

单层网壳属于缺陷敏感型结构.为理清杆件初弯曲及杆件偏心对单层柱面网壳稳定承载力的影响程度,对1500余例缺陷网壳进行了双重非线性分析,深入研究了两者对网壳稳定承载力的影响程度与规律.研究表明,杆件初弯曲对网壳稳定承载力的影响程度与矢跨比有关,对于文中算例,矢跨比为1/6的网壳的承载能力对杆件初弯曲较为敏感,而其他矢跨比网壳对此不敏感;随着矢跨比的减小,极限荷载的变异系数先增大后减小.杆件偏心对网壳极限荷载的影响程度也有矢跨比有关,杆件偏心对矢跨比为1/6的网壳的极限荷载影响最为显著;网壳的稳定承载能力与杆件偏心的分布形式及大小均有紧密关系.     

网架结构安装应力的影响机理

为研究网架结构杆件安装应力的分布特征,对跨度为4、5、6 m各3个,共9个网架模型进行了安装应力试验测量。为说明安装应力对网架极限承载力的影响,对跨度6 m的试验模型进行了极限承载力试验,并将结果与基于理想弹塑性、马歇尔压杆模型的Abaqus非线性分析结果进行了对比。安装应力测量结果表明：少数杆件安装应力接近甚至超过稳定应力。承载力对比表明：试验承载力比理论承载力下降了17.9%,结构安全储备仅为1.25。安装应力通过破坏结构原有对称性、产生杆件初弯曲、促使压杆提前失稳等方式影响网架结构性能,危害网架结构的安全。网架设计特别是满应力设计应当充分考虑安装应力的不利影响。     

基于神经网络的受损钢结构变电构架承载能力预测

以单侧、双侧及无侧向支撑的两跨人字形钢结构变电构架为研究对象,通过分析其受损前后的受力性能,得到变电构架在斜向、水平及竖向荷载作用下的二阶效应特点及影响因素。在此基础上,运用人工神经网络方法,建立起精度很高的钢结构变电构架承载能力预测模型,有效预测变电构架在不同损伤程度下的弹性、弹塑性极限承载力及相应变形,可为实际变电构架的安全性监测分析及日常运营维护提供参考依据。     

轴向约束圆钢管高温屈曲后承载力实用计算方法

由于结构的连续性,使得局部火灾下的网架结构中圆钢管杆件表现出典型的轴向约束杆件力学特征,这种轴向约束的存在使杆件高温屈曲后仍具有一定的承载力。基于轴向约束杆件高温屈曲后力学特征量相关方程,采用MATLAB数学求解器,开展大规模参数分析,得出关键参数影响下,轴向约束圆钢管高温屈曲后极限承载力随着长细比的增加而先降低后趋于不变,随着荷载比的增加而先略有增加后增幅趋缓,随着约束刚度比的增加而先增加后不变。基于2 300个算例结果,拟合得到约束圆钢管高温极限承载力计算公式。拟合计算公式与相关方程得到的解析解吻合较好,可作为网架结构圆钢管杆件抗火承载力验算依据,也为进一步研究网架结构受火失效机理奠定了基础。     

空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点有限元参数分析与极限承载力计算公式

空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点以承载力高、搭接率小以及空间交汇杆件较少的优势应用于空间钢管桁架结构体系。本文采用ANSYS程序中8节点Solid45实体单元对平面和空间圆钢管搭接节点试件进行了非线性有限元分析。在破坏模式、变形过程以及节点极限承载力方面将有限元计算与已有试验结果进行比较,证明运用实体有限元分析法求解节点的极限承载力是一种有效的方法。有限元参数分析重点考察了几何参数和弦杆轴向应力对空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点极限承载力的影响。在现有钢结构设计规范的基础上,通过对数值结果的回归分析,得到了该类搭接节点的极限承载力计算公式。研究结果表明:未加劲KK型双弦杆节点的极限承载力略低于未加劲K型单弦杆节点极限承载力,内加劲KK型双弦杆节点的极限承载力明显低于内加劲K型节点极限承载力;内加劲板对平面K型圆钢管搭接节点极限承载力可以起到很好的提高作用,但对空间KK型节点极限承载力提高并不明显。     

双肢钢板剪力墙抗震性能分析

为研究双肢钢板剪力墙的抗震性能,利用ABAQUS有限元分析软件对低周往复荷载作用下内填板高厚比、高宽比以及中部连梁跨度对结构滞回性能的影响进行分析,并给出各自的滞回曲线。另外,通过骨架曲线分析3个参数对结构极限承载力、抗侧刚度及延性的影响。分析结果表明：内填板高厚比和高宽比对结构的滞回性能具有较大的影响,而中部连梁的跨度则影响较小。     

温变条件下含气量对混凝土温度应力影响

试验主要利用ANSYS有限元方法,模拟分析了温变疲劳条件下,混凝土温度应力分布及其随时间的变化规律,以及含气量对混凝土温度应力的影响。研究结果表明:随着含气量的增加,混凝土内外最大温差和最大温度应力逐渐增大。低水灰比混凝土最大温差为10.5℃,最大温度应力为2.76MPa;高水灰比混凝土最大温差为15℃,最大温度应力为3.83MPa。不掺引气剂时,水灰比越低,混凝土传热时间越短,最大温度应力越小。     

地震波输入维数和阻尼比对巨型钢框架结构时程分析的影响

通过算例分析比较 ,研究了地震波输入维数和阻尼比对巨型钢框架结构时程分析的影响。结果表明 ,对于完全对称的结构 ,也应该考虑地震波的三维输入。阻尼比对巨型钢框架结构弹塑性时程分析的影响很大 ,最好进行试算以确定阻尼比的取值。     

高应力硬岩地区岩体结构对地下洞室围岩稳定的控制效应研究

官地水电站地下厂房属典型的硬岩地区深埋大型地下洞室群,其重要特点是同时面临高地应力和结构面发育这2个不利条件,实测最大主应力为25～35 MPa,厂区无大的断层和软弱结构面,但错动带和裂隙十分发育。通过对地下洞室群施工过程中出现的围岩局部失稳破坏现象进行全面的分析整理,对三大洞室的岩体结构特征和围岩变形破坏模式进行系统的分析、比较和总结,从而对影响围岩稳定的两大控制因素——地应力和岩体结构对官地地下厂房洞室群围岩稳定的影响程度和方式进行分析和对比。研究表明,由于三大洞室围岩类别以II类为主,岩体结构以块状～次块状结构为主,围岩具有较高的力学强度和强度应力比,从而具有较强的抵抗应力破坏的能力;岩体结构对地下厂房围岩变形与稳定的控制作用较地应力则更为明显,地下洞室群开挖过程中出现的局部失稳或较大变形多与不利方位的结构面直接相关。三大洞室围岩岩体结构特征总体上的相似性非常明确,反映在三大洞室围岩的变形特征和破坏模式上具有很好的统一性。然而,三大洞室的岩体结构特征也存在一定的差异,导致岩体结构影响围岩稳定的方式和程度有所不同。结构面发育造成的另一个不利影响是为坚硬岩体在高地应力条件下产生卸荷时效变形提供了内部条件。因此,在强度应力比较高的硬岩地区,应充分重视岩体结构及其演化对围岩变形和稳定的控制效应。     

岩体抗剪强度参数的结构面倾角效应

通过对泥质粉砂岩、泥质灰岩抗剪强度参数的层面倾角效应研究。以及石膏模型试件力学性质的结构面倾角效应研究，就结构面倾角对层状、似层状岩体抗剪强度参数产生的影响进行了较详细的剖析，阐明了层状、似层状结构岩体力学性质各向异性的本质和机理。并在此基础上对受倾角效应影响的层状、似层状岩体抗剪强度参数取值进行了较深入的分析，提出了较为客观的、极具参考价值的层状、似层状结构岩体抗剪强度参数的取值原则。分别得到了层状结构粉砂岩、泥质粉砂岩、泥质砂岩以及薄层的层状结构灰岩、片岩、板岩的系列强度参数与结构面倾角口的相关公式。层状、似层状结构石膏模拟试件不同裂隙倾角条件下的室内三轴剪切试验研究进一步表明。新提出的相关公式可作为类似结构岩体抗剪强度参数在不同层面倾角下的取值参考。     

隔河岩水电站边坡岩体宏观力学参数的有限元反演分析

首先根据隔河岩水电站边坡的特点,选择具有控制性影响的区域的岩体,建立数值模拟试验模型;接着采用卸荷岩体力学参数的分析方法,利用大型有限元分析程序ADINA对其进行反演分析,得出其宏观力学参数和这些参数的劣化规律。     

水化时间对矿物掺合料混凝土抗氯离子渗透性的影响

用电导率法研究了分别掺加粉煤灰、磨细矿渣、硅粉等矿物掺合料混凝土的氯离子渗透性与水化时间的关系,发现在180d养护时间内混凝土的电导与时间经拟合为幂函数关系,且矿物掺合料混凝土电导对养护时间更敏感;混凝土中掺加矿物掺合料可以显著降低混凝土的导电能力;水胶比对混凝土渗透性有较大影响,水胶比越大,混凝土抵抗氯离子渗透的能力越低。     

FRP约束混凝土压弯构件力学性能的理论分析

利用FRP约束混凝土的应力 -应变关系模型 ,采用数值方法 ,对FRP约束混凝土压弯构件的荷载 -变形关系进行了全过程分析 ,据此考察了FRP极限强度、混凝土强度、含FRP率和长细比等参数对该类构件力学性能及承载力的影响 ,可供有关工程实践参考     

注浆材料力学参数对采空区地表沉陷治理效果的影响

为研究复杂三维地质条件下采空区注浆材料的摩尔库仑力学参数对地表沉陷治理效果的影响,建立了复杂的三维地质模型。基于正交试验设计了25组注浆材料充填采空区,将地表减沉率作为考察指标。在FLAC3D的有限差分程序中分别对这25组充填方案进行数值计算,结果表明:充填注浆后减沉率与各因素之间存在正比关系,弹性模量对注浆后地表减沉率影响最为显著。