某高炉炉顶刚架结构内力影响线分析

为了研究炉顶刚架在吊车移动荷载作用下的受力特点,利用SAP 2000对某高炉炉顶刚架进行了结构内力影响线分析。分析了框架主要构件在移动荷载作用下的内力影响线结果,为此类结构的设计和验算提供参考。     

基于ANSYS的厦门BRT预应力桥梁结构受力分析

以集美大桥南主桥BRT 1号线为研究对象,利用ANSYS软件建立预应力桥梁结构的3维实体有限元模型,分析了各种设计荷载作用下的整体结构位移及不同截面位置的内力和位移。研究结果表明:预应力筋对桥梁结构的受力性能至关重要,城-A荷载和轻轨荷载作用下的位移和内力变化趋势基本一致,但轻轨荷载作用下桥梁位移较大,个别截面出现拉应力。因此,轻轨荷载是预应力桥梁结构的控制荷载,后续的状态评估和加固修复应重点考虑轻轨荷载。     

考虑移动荷载随机性的裂纹梁动响应分析与裂纹定位

对简支裂纹梁在移动随机荷载作用下的位移响应及裂纹定位问题进行研究。发展了含横向开口裂纹的Euler-Bernoulli梁在单个匀速移动随机荷载作用下位移响应理论解,研究了移动荷载噪声标准差恒定情形下裂纹梁的随机动力响应问题,并采用Monte Carlo数值模拟法对提出的移动随机荷载作用下裂纹梁位移响应理论解的正确性进行验证。此外,提出了一种基于时–空转换的梁结构损伤统计定位方法,利用移动荷载的匀速性,将有限测点传感器采集的时域随机响应信号分别转换为梁结构的空间域随机响应,利用Daubechies离散小波变换揭示裂纹引起的空间域响应曲线突变可识别性与随机荷载噪声程度之间的关系,并通过一系列不同速度随机移动荷载下裂纹梁的空间域响应及其均值的离散小波变换分析,实现随机荷载噪声情况下的裂纹定位。     

同时考虑构件刚度和预应力的索网结构刚度优化

同时以单元轴向线刚度和力密度为设计变量,提出一种结构整体刚度的优化方法,使索网在特定荷载作用下能够满足多点位移限值的约束条件.针对索网结构的切线刚度矩阵,建立了以上两类设计变量分别与结构线弹性刚度和几何刚度的解析关系式.不考虑外荷载变化,推导了两类设计变量与结构位移的近似增量关系,并给出其灵敏度矩阵的解析表达式.针对给定荷载下的索网多点变形约束条件,借助灵敏度矩阵的特征空间性质,提出了一种结构刚度优化的数值策略,并指出优化设计变量与目标位移间存在的效率评价问题.以一个梯形平面马鞍形索网为算例,利用该方法对结构刚度进行优化以使索网在给定荷载下能够满足预先设定的位移场限值要求.计算结果不仅验证了算法的有效性,也反映出进行优化结果的效率评价是必要的.     

索杆张力结构静力位移的近似模态表达与间接测量

预应力贡献的几何刚度和材料贡献的线弹性刚度共同构成索杆张力结构的整体刚度,但既有结构中往往存在不可忽视的预应力偏差、甚至构件损伤,它们可能使结构刚度退化甚至失效.作为柔性结构,索杆张力结构的刚度性能应当被重点监测.而对控制荷载(工况)作用下既有结构的变形进行测量,是评价结构刚度是否发生变化的一个有效手段.但工程实践中一般很难对控制荷载进行大规模且精确加载,因而需要对结构变形进行间接测量.本文发现在给定荷载模式下,索杆张力结构的静力位移总是可以近似表示为少数相同模态(即贡献模态)的线性组合,结构参数变化对静力位移的影响主要体现在贡献模态线性组合系数的变化上,因此既有结构静力位移的监测问题可以转化为贡献模态组合系数的测量问题.本文还发现,通过测量某些满足一定条件的简单荷载所产生的位移,可以间接计算出控制荷载所对应的贡献模态组合系数,从而提高控制荷载所产生变形的测试效率.某Geiger索穹顶算例验证了静力位移近似模态表达式的准确性,以及基于简单荷载的静力测试来间接测量控制荷载所产生变形的可行性.     

基于影响线的内支撑系统截面优化设计

当基坑工程施工场地紧张时,基坑内支撑常设置运土车行走路线作为施工栈桥。移动荷载作用下的内支撑系统进行优化设计前必须先确定最大截面内力。以实际基坑工程为背景,利用软件ANSYS的APDL实现影响线的计算,比较各跨关键部位的内力,然后得到最大截面内力及相应出现的位置,以及该最不利位置对应的内力影响线和相应荷载作用位置。对于对称支撑系统,可先分析一跨作用移动荷载时的内力影响线,然后根据对称性确定另一跨移动荷载的作用位置,以及相应两跨均作用移动荷载时对应的最大截面内力。本研究也可供移动荷载下逆作基坑中楼盖结构复核承载力参考。     

结构杆端弯矩和杆端横向线位移的影响线方程

导出结构的杆端弯矩和杆端横向线位移的影响线方程,并由此导出一个求最不利荷载位置的选代公式.这些公式既适用于静定结构,也适用于超静定结构.     

移动荷载作用下横观各向同性层状地基–薄板结构动力响应半解析研究

为研究各向异性和动载参数对层状地基–薄板结构动力响应的影响规律,在已有各向异性弹性动力学理论的基础上,利用积分变换及矩阵分析理论,获得移动矩形简谐荷载作用下横观各向同性层状地基–薄板(无限大)结构的稳态动力响应半解析解答。通过对比既有算例所得结果,验证半解析解的准确性,进而对板体位移动力响应进行参数分析。结果表明:各向同性、横观各向同性假设下的计算结果存在较大差异。移动荷载较静载使板体位移幅值不对称分布,且存在临界速度使荷载作用区域幅值最大。荷载激振频率增大会减小板体竖向位移的响应范围。第一层地基的各向异性水平相较其余层对板体位移影响较大,增大其n值(水平、竖直弹性模量比)可改善板体在动力作用下的位移响应分布特征。     

移动恒载作用下轨道结构动态响应分析

随着我国地下铁路的蓬勃发展,移动列车引起的轨道结构振动问题受到广泛关注,针对移动荷载作用下的地下铁路轨道结构上的动态响应问题进行了研究,为地下铁路的设计和运营提供了一定的参考。将地下铁路简化为单层Euler-Bernoulli模型,并建立移动荷载作用下轨道系统动力学微分方程,通过傅里叶变换以及快速离散傅里叶逆变换[1]进行求解,分析荷载频率、扣件系统阻尼和刚度对单层梁的位移的影响。     

移动简谐荷载作用下饱和土体中圆形隧道和轨道结构的动力分析

采用解析法研究了移动简谐荷载作用下饱和土全空间中圆形衬砌隧道和轨道结构的动力响应,用无限长圆柱壳模拟衬砌,用Biot饱和多孔介质理论模拟土体,用Euler梁理论模拟钢轨、浮置板并组成周期性的两层叠合梁单元,结合轨道与衬砌仰拱处的力和位移连续条件,实现轨道结构与衬砌及周围饱和土体的耦合。通过算例分析了荷载移动速度、自振频率对轨道结构位移、饱和土体位移及孔压的影响,对比了连续浮置板轨道和离散浮置板轨道的动力特性。结果表明:离散浮置板轨道情形下,轨道结构和饱和土体响应频谱中存在由荷载周期通过不连续浮置板而引发的参数激励;荷载自振频率接近轨道结构固有频率时产生共振,对轨道结构和饱和土位移、孔压响应均有较大影响;离散浮置板轨道和连续浮置板轨道动力特性有显著差异,当荷载频率接近有限长浮置板形成驻波的频率时,二者对应的自由场响应区别明显;增大衬砌厚度可以显著减小饱和土位移响应。     

弯桥在局部损伤下的位移影响线分析

弯桥较直梁桥具有更复杂的变形以及受力特性,而针对其局部损伤识别的研究相对较少。位移影响线可以反映某一点的位移变化规律,在实际工程中可以直接测得。以弯桥位移影响线公式为依据,用梁格法建立了以某曲线匝道桥为工程背景的有限元模型,用数值方法分析了不同位置、不同程度损伤与竖向位移测量值之间的关系。结果表明,弯桥在局部损伤下的竖向位移影响线二阶导数可以识别局部损伤的位置与程度,可试用于实际工程。     

Moving train loads identification on a continuous steel truss girder by using dynamic displacement influence line method

This paper presents a dynamic displacement influence line method for moving load identification on bridge. The finite element model of Poyang Lake continuous truss bridge-train systems is established and the dispersed modal shapes are acquired by modal analysis. Multi-axle moving train loads are identified with simulated annealing genetic algorithm by minimizing the errors between the measured displacements and the reconstructed displacements from the identified moving loads. In the identification process, the dynamic displacement influence line technique is used to calculate the time history displacement responses of the bridge to avoid solving equations of motion of the bridge repetitively. Several important parameters of the bridge-train system are discussed to investigate their effects on the proposed method. The results demonstrate that the proposed method is an accurate and efficient method for moving train load identification on complex bridges.     

预应力简支梁桥在移动荷载作用下的非线性动力特性分析

考虑预应力梁的剪切变形和几何非线性,建立梁的动力学基本方程式,应用增量谐波平衡法,分析计算梁在预应力作用下的横向振动问题。通过实例计算,得到梁在移动车辆荷载作用下的幅频响应曲线和力与位移的非线性响应关系,并给出了外激励频率不同且初始预加力变化时动挠度的变化规律。计算结果表明,梁非线性位移明显大于线性位移,且荷载与位移呈明显非线性关系,非线性因素的影响不可忽略;施加预应力可以提高梁的动抗弯刚度,减少梁的动挠度值。为预应力混凝土桥梁的设计和动力特性分析提供一定的理论依据。     

斜拉桥成桥状态的影响参数分析

以杭州湾跨海大桥南通航孔道斜拉桥为工程背景,采用对比分析的方法,定量分析了结构自重、临时荷载、结构刚度等因素对斜拉桥成桥状态的影响,结果表明主梁自重、施工临时荷载对桥的索力、主梁挠度,影响较大,其中临时荷载的影响尤为明显,而结构刚度的影响较小,斜拉索张拉力误差对主梁竖向累计位移和前端索力的影响较明显。     

求超静定结构影响线方程的新方法

直接利用解常载作用下超静定结构的位移法,将转角位移的固端弯矩和未知节点位移作为移动载荷在位置的函数。由平衡条件建立各杆端弯矩的影响线方程或杆端剪力影响线方程,再利用迭加原理求得其他量值的影响线方程。该法通俗易懂,对有侧移无侧移结构均适用,且也可用来求桁架、多跨静定梁和多跨多层静定刚架各量值的影响线。     

Multiple damage detection in complex bridges based on strain energy extracted from single point measurement

Strain Energy of the structure can be changed with the damage at the damage location. The accurate detection of the damage location using this index in a force system is dependent on the degree of accuracy in determining the structure deformation function before and after damage. The use of modal-based methods to identify damage in complex bridges is always associated with problems due to the need to consider the effects of higher modes and the adverse effect of operational conditions on the extraction of structural modal parameters. In this paper, the deformation of the structure was determined by the concept of influence line using the Betti-Maxwell theory. Then two damage detection indicators were developed based on strain energy variations. These indices were presented separately for bending and torsion changes. Finite element analysis of a five-span concrete curved bridge was done to validate the stated methods. Damage was simulated by decreasing stiffness at different sections of the deck. The response regarding displacement of a point on the deck was measured along each span by passing a moving load on the bridge at very low speeds. Indicators of the strain energy extracted from displacement influence line and the strain energy extracted from the rotational displacement influence line (SERIL) were calculated for the studied bridge. The results show that the proposed methods have well identified the location of the damage by significantly reducing the number of sensors required to record the response. Also, the location of symmetric damages is detected with high resolution using SERIL.     

冷弯薄壁型钢住宅结构整体扭转效应分析

为了研究冷弯薄壁型钢住宅结构平面质量中心、楼层形心与刚度中心偏差较大时,结构整体扭转效应的不利影响,将楼层平面内水平荷载(风、地震)作用下结构位移分解为平动和转动2种状态,得到相应状态下各组合墙体所承担的剪力,然后将其效应进行叠加,推导出了结构的线弹性层间扭转角及组合墙体剪力和侧移变形计算公式.对某冷弯薄壁型钢多层住宅结构在水平荷载作用下的层间扭转效应进行了简化计算,并运用ANSYS进行了数值模拟分析.结果表明:水平扭转效应对该类结构影响显著,简化计算公式和有限元程序数值模拟所得结果具有较好的一致性,简化计算公式可供实际工程中对该类结构整体扭转效应的计算分析时参考.     

单层大跨超高厂房结构选型研究及工程设计

以两个单层大跨超高厂房为实际工程背景,对该类结构的选型进行技术经济分析,并在此基础上进行了工程设计。指出此类结构设计的控制指标是大吨位吊车或风荷载下的水平变位,提高结构柱的刚度是设计的关键,采用钢管混凝土格构柱能够经济、有效地达到预定目标。钢管混凝土格构柱上下柱连接节点采用双向肋板加劲式穿心板肩梁设计,构造简单、传力可靠、施工简便。     

考虑轴压比影响时框架侧移计算的试验及理论研究

为研究轴压比对框架柱侧移的影响,以轴压比为框架柱的主要变化参数,完成了10根钢筋混凝土柱与5根钢柱压弯试验。试验结果表明:随轴压比增加,框架柱抗侧刚度增加,侧移减小;对于混凝土柱,裂缝间距和宽度都增大,裂缝越集中于柱底,压区混凝土破坏越严重,延性越差;对于钢柱,则压区屈曲越严重。随着名义偏心距的增大,二阶效应加剧,轴力对框架柱抗侧刚度的提高有所减弱;轴力对钢柱抗侧刚度的有利影响不及混凝土柱明显。结合试验数据,拟合了考虑轴压比影响的柱抗侧刚度计算公式。根据此公式计算内力侧移的框架算例表明,考虑轴压比影响时,框架结构侧移明显减小;轴力从上至下逐渐增大,轴压比对框架结构的影响愈大,结构侧移减小愈明显。考虑轴压比对框架柱抗侧刚度的影响,符合工程实际,能为现行规范对高层框架侧移计算的完善提供参考。     

对抗震设计中结构体系的浅析

概述了结构体系抗震设计中的影响因素。从强调概念设计、明确传力途径,力求强度、刚度和变形能力的统一,设置多道抗震防线,增加内外部赘余度、减少负担重力荷载的构件,避免刚度突变,控制抗震薄弱层,调控动力特性等几个方面,论述了结构体系应满足的要求。