曲线双工字钢组合梁桥横梁受力分析研究

为了研究主梁腹板纵桥向翘曲变形对横梁内力的影响,在现有横梁框架模型基础上,根据符拉索夫薄壁结构理论得到集中荷载作用下简支曲线双工字钢组合梁桥翘曲变形、结构扭转角等物理参数沿跨径的分布规律。利用主梁腹板与横梁的变形协调关系分析横梁的纵桥向变形,得到横梁内力组成以及截面正应力分布规律并进行有限元分析验证。结果表明:基于符拉索夫薄壁结构理论分析得到的横梁截面正应力分布规律与有限元计算得到的规律基本一致; 靠近加载点的横梁正应力以“竖向弯曲效应”为主导,靠近支座截面的横梁“腹板变形不一致效应”大于加载点截面附近横梁; 加载点截面两侧腹板翘曲变形方向相反,导致横梁的截面正应力分布规律相反; 横梁竖向弯曲变形产生的应力与主梁弯矩分布规律类似,纵桥向弯曲变形产生的应力与扭率分布规律类似。     

薄壁曲线杆系结构空间分析的刚度法

本文根据断面周线不变形的薄壁曲线梁翘曲扭转理论,用能量原理导出了当轴线在同一平面内的空间薄壁曲线梁进行刚度法分析的单元刚度矩阵以及各类荷载作用时的固端力计算方法.取一个节点为七个自由度,分别为空间三个方向的线位移、角位移以及梁端的翘曲位移.在分析中,考虑了断面的剪切中心与形心不重合的影响.本文最后给出了几个算例,证明计算公式是正确的.     

轨道交通预制U型梁运输变形监测及受力分析

U型梁能有效降低线路的高度、减少沟通噪声、养护方便。但对于U形截面等开口薄壁杆件,当荷载作用平面不是纵向对称面,即使是形心主惯性平面,梁除弯曲变形外,还将发生扭转变形,存在弯扭效应。其抗扭刚度和抗剪刚度较闭口薄壁构件或实心截面构件要小很多,且容易发生扭转失稳,导致突发的工程事故,因此有必要对其截面扭剪应力和应变问题进行深入研究。U型梁运输过程中因道路的不平顺会产生三点支承(一点托空)的情况,这些都会引起梁体混凝土的扭转变形。通过试验,研究U型梁在偏心荷载作用下的力学行为,分析U型梁扭剪应力对结构的影响,为类似桥梁设计提供试验和理论分析参考。     

支承刚度对两向正交斜放网架抗火性能的影响

为研究支承刚度对两向正交斜放网架抗火性能的影响,利用非线性有限元分析软件ANSYS,建立两向正交斜放网架火灾高温下的热-结构耦合有限元计算模型,考虑不同荷载比下支承刚度的影响,对该模型在火灾均匀温度场中的全过程反应进行数值模拟计算,得到不同参数条件下两向正交斜放网架结构的临界温度及结构变形的特征.结果表明,采用同种支承刚度的两向正交斜放网架时,荷载比越小,临界温度越高,抗火性能越好;在相同荷载比情况下,两向正交斜放网架的临界温度值随着支座法向支承刚度的逐渐增大而呈现降低的趋势.     

预应力混凝土曲线梁内力分析

基于能量法导出的空间薄壁曲线梁单元刚度矩阵和力法推导的空间等效结点荷载,对预应力曲线梁根据力学原理和微分几何基本公式推导了曲线梁预应力等效荷载的完整公式。在分析中考虑了曲线梁的翘曲作用和截面形心与剪心不重合对内力的影响,在预应力等代荷载的推导时直接计入了摩阻力的影响。在此基础上编制了计算程序并通过实例验证了程序的正确,并得出了曲线梁在水平荷载的作用下相当于拱的作用的结论。     

宁波市体育运动学校田径馆大跨屋盖结构设计

宁波市体育运动学校田径馆屋面跨度达到52m,采用倒置三角锥管桁架结构,除考虑恒载、活载、风荷载正常荷载作用下,桁架需要有良好的受力性能外,还充分考虑温度荷载及施工合拢的温度差对桁架内力产生的影响,保证主体管桁架结构在各种工况下的安全度及变形要求。并采用MITS及SAP两个软件进行内力校核和对比。为确保拱形结构面内刚度,支座采用固定铰支座,框柱采用内置型钢,提供足够的抗推刚度。     

斜支承箱梁的日照温度次内力研究

为了研究斜支承箱梁在非线性日照温度梯度作用下的结构性能,推导了日照温度初内力的一般公式,并针对指数曲线和折线两种温度梯度模式给出初弯矩的具体表达式,在此基础上,进一步推导了单跨斜支承箱梁和多跨斜支承连续箱梁的日照温度次内力公式.以基本公式为依据,编制相应电算程序,结合工程实例,详细分析了斜度和弯扭刚度比对单跨斜支承箱梁和多跨斜支承连续箱梁日照温度次内力的影响,绘制的大量曲线清晰显示了其影响规律.研究结果表明,无论是多跨斜支承连续箱梁还是单跨斜支承箱梁,在非线性日照温度梯度作用下都会产生很大的次弯矩和次扭矩,斜度和弯扭刚度比对次内力有显著影响.     

混凝土U形薄壁梁纯扭及弯扭承载力计算

混凝土U形薄壁梁在国内城市轨道交通中得到广泛应用,但是关于该类梁在纯扭或弯扭耦合作用下的翘曲扭转效应及其承载力计算的研究相对滞后。为此,基于6个钢筋混凝土U形薄壁纯扭构件和弯扭复合作用构件的试验结果,利用Vlasov开口薄壁结构理论,并将截面弯矩和翘曲弯矩按刚度加以分配,提出了钢筋混凝土U形薄壁梁纯扭和弯扭承载力计算模型。对比了钢筋混凝土U形薄壁梁纯扭及弯扭承载力的计算结果和试验结果,两者吻合较好。     

水平荷载下拉索非线性刚度及拉线塔侧向变形特性

侧向拉索是拉线塔结构的主要抗侧构件,为立柱所提供的非线性刚度与其布置形式、初始参数均有关。通过对三方拉线塔简化得到的弹性支座连续梁模型的理论计算及有限元建模,本文分析了拉索初应力、对地夹角、拉索自重及风荷载大小、方向等因素对拉线塔立柱变形及内力的影响。基于拉索变形增量和几何关系推导得出的刚度公式,能准确模拟水平荷载下拉索的非线性行为;拉索水平静力刚度随初应力的增大、对地夹角的减小而非线性增大,最终都趋近于其线性刚度;拉索静力刚度与线性刚度差值小于5%时,拉索初应力大于220 MPa,此时若拉索自重及所受风荷载在拉索弦向的分量小于80 N/m,则可忽略拉索荷载对刚度的影响;侧向位移曲线随风向角的360°变化而呈现"三叶草"形状,当初应力大于220 MPa时,曲线趋近圆形。     

斜支承单跨曲梁的力学特性研究

为了揭示斜支承曲线梁桥的力学特性,应用结构有限元分析软件ANSYS建立斜支承单跨曲梁模型,详细分析斜度、弯扭刚度比、荷载类型等对斜支承曲梁内力的影响,绘制的大量曲线清晰显示了各项因素对斜支承曲梁内力的影响规律。研究结果表明,对单跨曲梁,如果一端为斜支承且斜度为正时,该支点截面将产生负弯矩,且负弯矩随着斜度增大而增大;当斜度为负时,存在一个使支点截面产生正弯矩的临界斜度,该斜度随弯扭刚度比的增大而增大。     

在曲线梁桥计算中对橡胶支座的模拟

在交通事业飞速发展的今天,在高等级公路的设计中曲线梁桥被广泛使用(常用的结构是连续箱梁),但是由于曲线梁桥受力比较复杂,尤其是在自重和活载作用下均会产生很大的扭矩,所以作好结构模型的模拟就显得十分重要了.在计算曲线梁桥时抗扭问题是其主要矛盾所在,尤其对于较窄的曲线梁桥,由于其自身的抗扭刚度较小,使得这一问题尤为突出(下面的计算及推导均是针对于双支座窄桥情况,多支座宽桥由于其自身抗扭刚度较大,抗扭的要求并不突出,故未做考虑).     

弯桥的三维仿真分析

箱形截面是曲线梁桥设计中常采用的截面形式，其扭转可分为纯转和翘曲扭转两种。计算模型采用空间梁单元难于计算翘曲，也不能考虑剪力滞后效应和梁体的畸变，边界条件为点支撑，不能模拟板式橡胶支座与梁面面接触的非线性问题。本文采用空间实体单元，克服空间梁单元的缺点，考虑与支座的位置非线性问题，分析梁体在脱空状态下支反力分配特点，重点考察板式支座的抗扭作用。     

基于稳定函数的空间薄壁构件几何刚度矩阵

为真实描述结构二阶弹性分析中可能出现的侧扭屈曲变形和翘曲扭转变形,精确满足增量虚位移原理,结合梁柱法和有限单元法,基于更新拉格朗日构形的增量虚位移原理和三维空间薄壁构件理论,提出采用拉弯、压弯、纯弯及扭转状态下薄壁构件平衡微分方程的解作为插值函数,详细推导了考虑截面翘曲影响的空间薄壁梁柱单元的几何非线性切线刚度矩阵,推导过程中同时考虑了双向弯曲和扭转及其各耦合项对刚度矩阵的影响。并通过算例证实了文中方法的精确度和有效性。     

钢筋混凝土主次梁楼板体系中楼板的合理设计方法(下)

６主梁刚度变化对结构内力分布的影响为了研究主梁刚度对结构工作性能的影响，现分析主梁刚度无限大与主梁刚度有限时结构变形与内力分布的变化。计算参数列于表4。表4竖向荷载作用下主梁刚度变化时主次梁楼板体系的计算参数从结构的变形看，主梁作为次梁、楼板的弹性支座，其竖向变形引起楼板、次梁的整体向下平移，但对楼板的挠曲及各板格局部范围内变形的影响很小（图10），即主梁刚度对楼板本身变形的影响可以忽略不计。由主梁刚度对结构变形的影响规律可以看出，主梁刚度编号柱网(m)柱截面(mm)板厚(mm)主梁截面(mm)次梁截面(mm)荷载(含…     

某工程钢螺旋楼梯结构重难点分析与设计

以实际工程中的异形钢螺旋楼梯为研究对象，基于通用有限元软件MIDAS Gen,利用简化空间曲线模型分析了螺旋楼梯结构选型过程中楼梯的变形与内力变化，结果表明随着螺旋楼梯中心线最右侧边缘与上部支座的距离增大，楼梯的竖向最大位移与构件内力均增大。进一步通过建立带横梁的内、外弧梁曲线模型探讨了螺旋楼梯内、外弧梁变形的差异以及横梁的作用，并对楼梯支座条件对变形和内力的影响进行了分析，得到了支座刚度越大楼梯的变形越小的结论。对比了楼梯与主体结构共同建模和单独建模时的变形及内力差异，并对螺旋楼梯的舒适度进行了验算，建议在满足梁单元构件强度与稳定性的情况下优先选用箱形截面而非工字钢截面。针对分析结果给出了异形螺旋楼梯的设计要求并对梁截面进行了受扭验算。     

荷载相关的结构刚度中心概念及算法

通过研究给定的立面分布荷载在建筑结构楼面上的作用点位置对结构反应的影响,提出了荷载相关的结构刚度中心概念,荷载相关刚心同时依赖于结构的刚度性质和荷载分布。为了全面衡量结构的变形和内力反应,选取结构的总应变能作为扭转反应的量化指标,通过结构总应变能的极小化导出了荷载相关刚心的计算式。算例表明：当沿立面分布的水平荷载的作用位置由“传统刚心”移动到与其对应的“荷载相关刚心”上时,结构的扭转变形将明显减小,故结构中各楼层质心与其荷载相关刚心之间的偏心距可作为衡量地震作用下结构抗扭布局合理性的有效指标,并可用于指导结构的抗震设计。     

三片叠合式旋转开合球面网壳屋盖的静力性能

以日本福冈穹顶为背景,建立200m跨度结构模型以分析三片叠合式旋转开合屋盖中单片球面网壳在静力荷载作用下的支座反力、内力和变形特点,并考察结构的稳定承载力.结果 表明:底扩区的支座反力显著高于主壳区,故该区域的台车应加密布置;提高底扩区的扩展率可显著减小底扩区支座反力的差异;当扩展率大于0.28时,恒载作用下网壳可满足自支承条件;在竖向荷载或最不利风荷载作用下,网壳中会出现连接两个底扩区的"斜拱效应"和底部支座处的"外拉(压)环效应",且主壳及底扩区转折处存在明显的内力集中;下部结构的刚度变化对网壳的内力和变形影响很小;当网壳的矢跨比小于0.15时,网壳用钢量和变形对于矢跨比的变化非常敏感,且增加网壳的厚度也并不能有效降低结构的变形;网壳具有较高的稳定承载能力.     

带弹性支承的膜结构整体荷载分析

建立了膜结构与弹性支承结构整体荷载分析的基本方程,支承结构考虑了梁单元的几何非线性效应,给出了非线性方程组的迭代求解公式,编制了整体荷载分析程序。通过算例探讨了整体与非整体分析,以及支承梁单元分别采用小变形理论与有限变形理论对计算结果的影响。计算结果表明,结构采用不同的分析方法得到的位移与内力的计算结果存在一定差异,其中支承结构的刚度是重要的影响因素。     

支座力学模型对网架结构受力的影响分析

本文构建典型网架结构模型,首先通过不同的支座力学模型假定研究了其对网架变形及杆件内力的影响;而后通过六组下部结构-网架整体建模模型与相应等效刚度支座模型的计算及结果对比,分析了不同柱高,不同支座刚度对网架变形、杆件内力及支座内力的影响,以及整体计算模型结果与相应等效刚度支座模型结果的吻合性。     

高层主次结构受力特点及刚度计算方法

近年来,主次结构广泛应用在超高层建筑中,但对其受力特点和刚度形成机制的系统研究却很少。为明确主次结构刚度形成机制、指导主次结构结构设计,通过有限元分析对主次结构受力特点进行研究,给出主次结构抗侧刚度形成机制,并推导主次结构刚度计算方法。以巨型框架结构、主次框架结构、主次框架-单斜撑结构、主次框架-X斜撑结构为研究对象,以构件内力分布特点、变形特性、刚度贡献为重点关注指标。研究结果表明,主次结构在竖向及水平荷载作用下均表现出显著的二级受力特性。水平荷载作用下,主柱沿模块高度呈现弯剪型变形,主次框架-单斜撑、主次框架-X型支撑结构表现出显著的桁架受力特点。次柱轴力沿高度呈周期性分布,次结构传递荷载对主结构变形和内力影响不大,但是其对结构整体刚度贡献不可忽略。分析结果表明,主次结构抗侧刚度关键参数为支撑轴向刚度、主柱轴向刚度、主框架抗剪刚度、次框架抗剪刚度。基于刚度形成机制,给出主次结构刚度简化计算方法,并与有限元方法结果进行对比,验证了刚度形成机制及刚度简化计算方法的有效性。