弦支穹顶结构施工技术及施工全过程模拟方法

弦支穹顶结构由于拉索的存在,其施工阶段的力学性能与其使用阶段不尽相同,其受力状态可能更为不利。通过系统研究弦支穹顶结构实际工程的施工工艺,提出包括施工顺序、预应力张拉施加方式、临时支撑系统和预应力张拉方式等4个关键施工参数,研究了弦支穹项结构张拉环索受力机理,并根据此张拉机理和所提关键施工参数建立了有限元分析的时变模型,编制了相应的计算程序。算例分析表明,应用该计算模型和方法,可以对弦支穹顶结构的施工过程进行精确控制,具有较强的适用性。     

钢衬钢筋混凝土压力管道极限承载力分析的弹性迭代法

针对钢衬钢筋混凝土压力管道,结合弹性模量缩减法和梁系有限元法,建立了结构极限承载力分析的弹性迭代法。弹性迭代法继承了弹性模量调整法原理简单、应用方便的优点;同时,利用梁系有限元能大大减少单元和自由度数,在保持精度的同时能显著提高计算效率。算例分析表明,弹性迭代法计算精度良好,可应用于钢衬钢筋混凝土压力管道结构的极限承载力分析中。     

钢桁架梁桥结构两层面承载力分析和优化

基于弹性模量缩减法建立了钢桁架梁桥构件安全系数和结构整体安全系数的便捷计算方法,进而提出了结构两层面安全分析和优化方法。首先引入广义屈服准则考虑组合内力作用,根据能量守恒原则确定单元弹性模量缩减策略,利用线弹性有限元法开展迭代计算,求得各迭代步单元承载比,利用迭代首步和末步结果分别确定钢桁架梁桥构件层面和结构层面的安全系数,根据迭代过程各单元承载比的变化,识别高承载构件和低承载构件,据此开展钢桁架梁桥两层面安全分析。结合两层面安全系数之间的定量关系,通过调整高承载和低承载构件的截面强度,使钢桁架梁桥的承载状态和材料消耗得到优化。算例分析表明,该方法具有较高的计算精度,而且能够通过线弹性方法实现复杂结构的安全分析与结构优化,避免了繁琐的非线性分析和优化计算过程。     

国内外混凝土结构设计规范的氯盐环境作用指标分析

针对混凝土结构设计规范中环境作用等级和耐久性设计指标开展对比分析,研究了氯盐环境下国内外混凝土结构耐久性设计规范中环境作用等级划分的方式、依据和各规范之间的差异,以及该差异对混凝土结构耐久性设计指标造成的影响。通过案例分析表明:各国标准和规范对混凝土结构在氯盐环境下耐久性设计指标均根据其所处的环境作用等级确定;环境作用等级主要根据混凝土结构在腐蚀环境中的空间位置和环境作用强度进行划分;各国规范对相同环境条件同一混凝土结构的耐久性设计指标的取值有所区别,我国规范对于氯盐环境的作用等级分类更细。     

海洋潮汐浪溅区混凝土表面氯离子浓度的改进计算模型

收集世界不同地区304组海洋潮汐浪溅区自然暴露混凝土的试验数据,据此分析水胶比、胶凝材料种类和暴露时间对混凝土表面氯离子浓度C_(s,ts)的影响规律,进而结合二阶段多元非线性回归分析,分别确定了硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和硅灰等胶凝材料对C_(s,ts)的修正系数,建立了海洋潮汐浪溅区C_(s,ts)的改进模型,并利用现有模型和试验数据对比,验证了该模型的适用性。分析表明:C_(s,ts)与水胶比之间近似呈线性关系,且胶凝材料种类对C_(s,ts)的影响显著;C_(s,ts)在前5a内快速增长,随后逐渐趋于稳定,可以利用指数型函数来描述其时变规律。     

工程结构极限承载力上限分析的弹性模量缩减法

基于弹性模量缩减法和基准体法,建立了工程结构极限承载力上限分析的方法。该法结合弹性有限元法进行迭代分析,以广义屈服函数表达的单元承载比作为弹性模量调整的控制参数,根据单元承载比均匀度确定模量调整的阀值——基准承载比,利用单元应变能转化中的能量守恒原理建立单元弹性模量调整策略,通过缩减高应力单元的弹性模量模拟结构弹塑性损...     

混凝土和水泥砂浆二维定位取样方法试验研究

通过研发一种混凝土和水泥砂浆二维定位取样装置,提出一种可以对混凝土和水泥砂浆进行精确二维定位取样的方法。该方法可以将混凝土和砂浆试块进行有效固定,避免取样过程中试块发生移动,通过周边加固,避免取样过程中出现开裂和崩落问题,并通过加装高分子薄板减少粉末样本流失,从而达到对混凝土和水泥砂浆进行二维精确取样的目的。     

基于集中浓度矩阵和精细积分法的氯离子时变扩散模型

针对传统模型采用一致协调浓度矩阵和Taylor级数展开难以兼顾计算精度、效率和数值稳定性的缺陷,研究提出了一种基于集中浓度矩阵和精细积分法的氯离子时变扩散模型:通过引入等效扩散时间,将氯离子的时变扩散控制方程变换为等效常扩散控制方程;基于伽辽金加权余量法,建立了基于集中浓度矩阵的氯离子时变扩散有限元模型;结合Padé级数展开技术,提出了基于集中浓度矩阵和精细积分法的氯离子时变扩散模型;通过与传统有限元模型、解析模型和自然暴露试验数据的对比分析,验证了该模型的有效性。分析表明:与传统的一致协调浓度矩阵相比,采用集中浓度矩阵具有更高的计算精度,而且可以避免振荡和负值等数值不稳定性问题;与传统的Taylor级数展开相比,采用Padé级数展开只需较小的尺度因子就可以保证计算精度,计算效率大幅提高;该模型不仅可以同时兼顾计算精度、效率和数值稳定性,而且对空间离散网格和时间步长的依赖性相对较小。     

结构随机分析的向量型层递响应面法

结构随机分析的传统响应面法通常用于显化表示某一随机响应量在结构特定点的涨落,属于标量型响应面法。为克服传统响应面法的局限性,提出了结构总体节点位移向量显化表示的层递响应面法,属于向量型响应面法。首先利用Karhunen-Loève级数线性展开随机刚度矩阵和节点荷载向量,并定义随机场均值处的刚度矩阵作为预处理器,进而生成预处理Krylov子空间;然后将结构总体节点位移向量在该空间中层递展开,建立向量型的层递响应面,有效保持了节点位移之间的协调性;最后分析了层递响应面与混沌多项式之间的关系,给出了样本点选取原则,建立了节点位移向量的均值和协方差计算公式。通过算例分析,验证了层递响应面法的高精度、全域性和快速收敛性。     

矩形钢管混凝土齐次广义屈服函数与桁架结构极限承载力

研究建立具有广泛适用性的钢管混凝土(CFST)矩形截面的齐次广义屈服函数(HGYF),据此提出CFST桁架结构极限承载力分析的高效、自适应弹性模量缩减法(EMRM)。首先以约束效应系数为自变量,利用高阶多项式拟合HGYF的待定系数,使之与不同的CFST矩形截面相协调;进而,通过回归分析建立CFST矩形截面的HGYF,并据此建立高承载单元的自适应识别准则。然后,通过自适应缩减高承载单元的弹性模量模拟结构的刚度损伤演化,由此确定CFST桁架结构的极限承载力。通过将CFST构件及结构两个层面的计算结果与模型试验及增量非线性有限元法结果对比分析,验证了该文建立的HGYF和EMRM具有良好的适用性与计算精度,且能够取得更高的计算效率。