爆炸荷载作用下承重柱的弹性动力响应分析

为了建立爆炸荷载作用下承重柱构件的弹性动力响应分析方法,进一步奠定研究承重柱非线性抗爆响应和破坏形态的理论基础,该文将承重柱简化为承受轴向荷载的约束梁构件,并基于经典Timoshenko梁理论,通过建立等效频率矩阵、等效荷载向量矩阵以及修正的等效质量矩阵,采用变量分离法联立方程求解,推导出承受恒定轴力的Timoshenko梁在任意横向爆炸荷载作用下的弹性动力响应的解析解;并以此弹性解析方法为基础,进一步分析讨论了爆炸荷载作用下,长细比、初始轴向应变、端部约束条件及荷载参数等因素对承重柱弹性动态响应的影响,研究结果对钢柱或钢筋混凝土柱(RC柱)的抗爆分析与设计有参考作用。     

层状场地自振频率的弹簧-剪切梁法研究

基于匀直剪切梁横向自由振动微分方程和刚性半空间上的直立悬臂剪切梁模型, 考虑半空间弹性, 发展和建立了弹簧-剪切梁模型, 并获得了单层以及任意多层覆盖情况下的隐式解析解和递推公式。以弹簧-剪切梁模型分析了传统半空间刚性假设对场地自振频率计算结果的影响。结果表明, 半空间刚性假设引起的计算误差随着剪模比和覆盖层厚度的增大而减小。对于一般实际场地, 在覆盖层厚度不是很小的情况下, 采用传统刚性假设剪切梁法计算场地自振频率可获得比较满意的精度。     

弹性地基上空间巨型框架结构的简化振动分析

对软土地基上的超高层建筑空间巨型框架的振动分析建立了一种新的简化分析模型,即弹性地基—空间杆系—层模型。也就是将空间巨型框架中的辅助框架柱只考虑其轴向刚度,沿巨型框架梁的轴线方向连续化后,作为巨型梁单元的文克弹性地基,把巨型梁按照文克弹性地基梁来处理,然后将巨型柱和巨型文克弹性地基梁组成空间巨型框架,在考虑了地基(半无限大弹性地基)的弹性变形后,按空间刚架进行刚度分析;将建筑物的质量集中于巨型梁的楼层,进行自由振动分析。算例计算结果表明,新的简化模型是合理的、可行的。     

解析型弹性地基Timoshenko梁单元

采用双参数弹性地基模型和Timoshenko深梁模型,建立了弹性地基一般梁挠度控制方程,求解得到了挠度方程解析通解,构建了双参数弹性地基深梁的挠度、截面弯曲转角及剪切角的解析位移形函数。建立了梁模型、梁基模型等两种势能泛函,利用最小势能原理,构造了两个双参数弹性地基深梁单元,给出了单元列式。分析表明：梁模型单元在均布荷载作用下误差为0.221%,非均布荷载作用下误差为0;梁基模型单元在均布荷载作用下误差为0,在两端集中力作用下误差为6.597%,在跨中集中力作用下误差为102.716%;同时,该文提出的双参数Timoshenko梁模型单元不存在剪切闭锁的问题。     

考虑有限深度土体运动的Winkler地基梁自由振动分析

利用Winkler地基梁理论,考虑有限深度土体运动的影响,建立了弹性地基梁的线性运动方程。采用分离变量法,求得弹性地基梁的模态构型、固有频率和有阻尼自由振动。通过数值计算和参数分析,揭示了有限深度Winkler地基上固支-自由梁的线性动力学特性,分析了土体质量、地基深度和阻尼等对系统固有频率和线性自由振动响应的影响。研究结果表明:若将有限深度土体运动引入到弹性地基梁的动力学模型,系统的固有频率将显著降低;土体质量和地基深度均抑制阻尼对弹性地基梁动力响应影响的发挥,在一定程度上减慢其动能耗散的速度。     

含损伤任意弹性支撑梁结构EMI响应分析

针对已有压电智能梁结构EMI响应模型不能适用于任意弹性边界情况的缺陷,考虑了压电片的惯性力因素,将边界模拟为线性弹簧和扭转弹簧的组合,建立并求解压电智能梁结构动力学方程,得到任意边界弹性边界含损伤压电智能梁结构EMI响应模型,将所建模型计算结果与实验测量进行比较,验证了所建模型可以较精确地预测EMI响应信号。     

超高层建筑空间巨型框架自由振动计算的新方法

该文是在前一个简化计算模型的基础上(即将空间巨型框架简化为巨型柱和弹性地基上的巨型梁的组合,二级框架柱考虑其轴向变形作为巨型梁的Winkler弹性地基,按空间刚架进行刚度分析,建筑物的质量集中于巨型梁的楼层,按空间杆系-层模型进行振动计算),进一步将巨型框架柱考虑为剪切型弹性地基上的巨型柱(二级框架梁、柱考虑其弯曲变形作为巨型柱的剪切型弹性地基),使简化振动模型更为合理,极大地提高了计算的精确度,为超高层建筑空间巨型框架的振动分析提供一个合理可行的算法。     

有限深度Gibson地基上梁的稳定性

采用变分原理,给出了地基弹性模量呈线性变化的Gibson地基上梁稳定性的解析方法.将非均匀地基以改进Vlasov双参数模型模拟,并对地基-梁系统的最小势能取变分,得到梁稳定性计算的控制微分方程,然后建立了特征参数γ与失稳模态的相关关系.梁的失稳荷载可通过求解特征值得到,采用简单的迭代程序可求得失稳荷载与失稳模态.结果表明:地基土表层特性对地基模型的竖向弹性和连续特性影响较大,地基下部的影响有限.地基非均匀性将影响梁的失稳荷载和失稳模态,上硬下软地基上梁失稳将需要更大的失稳荷载.     

两种新型的弹性地基梁单元及其在超高层建筑结构简化分析中的应用

将超高层建筑空间巨型框架的巨型柱和梁分别简化成剪切型弹性地基梁和广义Winkler弹性地基梁单元,导出其单元刚度矩阵后,再按空间刚架分析计算,得到一种简化分析方法。简化巨型框架柱时,考虑与其相连的二级框架梁、柱的弯曲刚度,并将其作为巨型柱的剪切型弹性地基,构造出剪切型巨型弹性地基梁单元;简化巨型框架梁时,只考虑与其相连的二级框架柱的轴向刚度,并将其作为巨型梁的Winkler弹性地基,构造出广义Winkler巨型弹性地基梁单元。算例表明:简化计算的模型不仅是合理的、有效的,而且其计算结果的精度几乎与精确解有同级的精度。     

考虑剪切变形时刚性地基梁的非线性弯曲

本文研究了考虑剪切变形时刚性地基梁的非线性弯曲，以地基反力和挠度作为未知量，通过解析求解建立起地基反力和挠度的线性互补方程，利用Ｌｅｍｋｅ方法得到梁的位移和内力，最后给出了二个算例，表明剪切变形对于梁挠度和弯矩影响。     

半刚性梁柱节点连接的初始刚度和结构内力分析

给出了考虑节点半刚性连接的线性化模型初始刚度的计算公式,推导了半刚性连接在荷载作用下的内力计算公式,讨论了半刚性连接对框架内力的影响。通过分析表明,半刚性连接的初始刚度主要与连接件的抗弯刚度、板厚以及螺栓的分布位置有关。半刚性连接框架受连接柔性的影响,钢框架采用半刚性连接会使横梁的杆端负弯矩减少,而跨中正弯矩要相应增加,按刚性连接设计不符合实际受力情况。其结果将高估由梁端传到柱的负弯矩而低估梁的跨中正弯矩,框架的半刚性连接对结构受力性能有明显影响,在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性的影响。     

边界元分层总和法联合解厚筏基础

本文以无奇点边界元法分析地基厚板,而用分层总和法计算地基沉降,并将两者联系起来,即利用边界元法解出的厚板下的地基反力作为分层总和法的外力,从而求出地基的沉降.经过反复迭代,使之得出沉降计算数值相协调的最终结果.本方法结合两种算法的优点,易于编程,计算时间短,且适应性好,适于任意形状和多种边界条件的厚筏基础.     

水平荷载作用下钢板深梁弹性力学解

通过建立力学模型, 应用弹性力学中的半逆解法对水平荷载作用下钢板深梁应力与位移进行计算。推导出钢板深梁有关的应力分量与位移分量的解析计算公式。结果表明：非加劲钢板深梁计算所得结果与试验结果对比, 能够满足精度要求。对于两侧加劲钢板深梁, 随加劲肋与钢板的面积比的改变, 钢板深梁应力分布也发生改变。当面积比为0时, 所得解与非加劲钢板深梁解一致;随面积比增大时, 钢板深梁正应力减小, 最终近似为纯剪受力状态。所得解为构件设计和稳定性分析提供理论基础。     

Mechanical and thermal postbuckling of higher order shear deformable functionally graded plates on elastic foundations

This paper presents an analytical investigation on the buckling and postbuckling behaviors of thick functionally graded plates resting on elastic foundations and subjected to in-plane compressive, thermal and thermomechanical loads. Material properties are assumed to be temperature independent, and graded in the thickness direction according to a simple power law distribution in terms of the volume fractions of constituents. The formulations are based on higher order shear deformation plate theory taking into account Von Karman nonlinearity, initial geometrical imperfection and Pasternak type elastic foundation. By applying Galerkin method, closed-form relations of buckling loads and postbuckling equilibrium paths for simply supported plates are determined. Analysis is carried out to show the effects of material and geometrical properties, in-plane boundary restraint, foundation stiffness and imperfection on the buckling and postbuckling loading capacity of the plates.     

均布荷载作用下榫卯连接木梁的解析解

基于弹性力学的半逆解法,在均布荷载作用下的简支木梁、铰接木梁和固接木梁解答的基础之上,结合中国古建筑榫卯节点半刚性连接的特点,通过引入两个表示半刚性的参数,得到了榫卯连接木梁内应力分布的多项式解答。通过对一个随梁实例的计算,分析了两个半刚性参数对梁内应力分布的影响,又通过比较榫卯梁和简支梁、铰接梁及固接梁内应力分布的特点,发现剪应力对于木梁尤其是榫卯木梁的影响不能被忽略。该文最后指出,榫卯节点的刚度随荷载的增大是在不断变化的,并给出了变荷载作用下半刚性参数的确定方法。     

大直径钢管混凝土柱-H型钢梁间竖向荷载传力机制研究

为研究大直径钢管混凝土柱与H型钢梁之间竖向荷载的传力机制,该文基于Winkler地基Timoshenko梁理论建立了可表征节点构造的地基梁模型,给定边界条件,获得了钢梁竖向荷载传递至节点后的荷载分布解析解。与有限元分析结果对比验证合理后,采用该地基梁模型探究了不同节点构造形式对竖向荷载传递的影响,结果表明:相比于仅布置内加强环式构造,内加强环与锚板式组合构造可更加有效地将钢梁竖向荷载传递至内部混凝土,使内部混凝土承担更多钢梁竖向荷载,提高了钢管与混凝土的共同工作性能。由参数分析可知,增大竖向劲板厚度和混凝土强度是提高内部混凝土承担竖向荷载的有效方法;并以此通过多元回归分析,给出了钢管管壁和内部混凝土承担钢梁竖向荷载比例的函数关系表达式。该文研究成果可为大直径钢管混凝土柱-H型钢梁节点设计提供参考。     

变速移动荷载作用下的弹性地基板的动力反应分析

利用三维Fourier积分变换法,本文推导出了在变速移动荷载(加速或减速)作用下, 弹性地基上无限大板动态挠度和应力的解析表达式.在分析过程中把弹性地基视为文克尔地基, 分别讨论了移动荷载的速度、加速度以及地基刚度等参数对板的动态挠度和应力的影响.根据文中所给出数值算例表明,移动荷载的速度、加速度和地基的反应模量是主要影响因素.板的动态挠度和应力随着车辆荷载速度和加速度的变化而变化.     

风积砂地基装配式基础下压水平力组合荷载试验

根据塔克拉玛干沙漠腹地2 个装配式基础的现场试验,分析了下压与水平力组合荷载作用下风积砂地基装配式基础的变形、结构受力特性以及地基土压力变化规律,并采用Veisc 理论计算了下压与水平力组合荷载作用下风积砂地基的极限承载力。结果表明,在下压水平力组合荷载作用下:1) 风积砂地基装配式基础顶部竖向和水平方向的位移值相差不大。基础顶部竖向沉降主要由支架压缩量和地基沉降量组成,在极限荷载工况时,角钢支架变形量为风积砂地基沉降量的2 倍~3倍,最终是由于地基的水平承载力不足而使得基础丧失承载能力;2) 角钢支架处于压弯受力状态,在破坏荷载时,尚未达到角钢屈服应力,也未出现压曲失稳;3) 风积砂地基装配式基础的承载性能与基础底板混凝土板条的排列方式有关,平行于混凝土板条轴线方向的水平承载能力高;4) 可采用Vesic理论计算风积砂地基装配式基础在倾斜荷载作用下的竖向下压极限承载力。     

A simple finite element for beams on elastic foundations

A simple "routine" beam on elastic foundation finite element using a polynomial displacement function has been developed which yields acceptably accurate deflection, shear and bending moment values for prismatic or non-prismatic beams of elastic material resting on foundations with varying or nonlinear subgrade reactions. Limited extension of the formulation to an "exact" finite element using the exact displacement function of a beam on elastic foundation has also been carried out. The subgrade is represented by a non-homogeneous solid medium to include nonlinear parameters if required. The iterative solution is extended to cases where the beam may uplift because the foundation is a no tension material. The model is also suitable for calculating the elastic deflections, membrane. and bending stress resultants for axisymmetrically loaded variable thickness shells of revolution. A computer program called FEBEF [finite element: beam on elastic foundation] incorporating the routine finite element has been prepared for the solution of beams on elastic foundations and axi symmetrically loaded shells of revolution.