大连体育馆弦支穹顶结构张拉成形及静载试验研究

大连体育馆屋盖采用了弦支穹顶结构,为探索不同张拉方案的优劣及可行性,校核结构数值分析时数值模型和计算结果的准确性,研究结构在施工、设计荷载下的受力特性,对大连体育馆缩尺模型结构进行张拉成形和静力加载试验,结合有限元软件ANSYS对试验进行全过程模拟。结果表明:撑杆的内力和节点位移的试验值与理论值吻合较好,以撑杆内力为张拉控制目标,达到了张拉要求;撑杆顶升成形方法在试验中需进行反复调试,可控性较差,且需要对索进行精确下料,难度高;斜索张拉法可控张拉点较多,且斜索索力相对较小,索力可控性好,成形精度更高,故在施工中建议采用斜索张拉方案;在静力加载试验中,弦支穹顶上部网壳节点的位移、撑杆轴力和杆件应变与荷载基本满足线性关系,表明结构整体竖向刚度在设计荷载范围内未出现弱化,网壳杆件整体应力水平在设计范围内,结构满足设计要求。     

分叉柱底铸钢支座节点受力分析

铸钢节点作为一种新型的节点形式,因其较强的适应能力被应用于大跨度空间结构中.本文通过非线性有限元分析,对分叉柱底铸钢支座节点进行研究,分析其在轴力作用下的应力分布情况、变形分布情况以及荷载位移曲线,在此基础上得出一些有用的结论.     

河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖稳定性能分析

以河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖为研究对象,考虑几何和材料非线性、活载布置方式及初始几何缺陷分布模式和大小等因素,对结构进行特征值屈曲和非线性屈曲的荷载-位移平衡路径全过程分析。研究表明:半跨活载布置对稳定承载力无不利影响,恒载及活载全跨布置、初始几何缺陷按第2阶屈曲模态分布时,结构稳定承载力最小。活载布置方式影响结构屈曲位移形态,活载全跨布置时局部凹陷区域为沿短轴跨度方向呈不对称形式分布,活载半跨布置时局部凹陷均位于活载最不利布置一侧呈带状分布。弦支穹顶结构对初始几何缺陷的变化比较敏感,结构由无缺陷到缺陷增加至跨度的1/100过程中,荷载-位移曲线平衡路径出现两种不同的模式。     

钢管混凝土叠合柱-混凝土梁节点滞回性能的有限元分析

在考虑往复荷载作用下混凝土材料的刚度损伤和恢复,以及钢材的包辛格效应的基础上建立了钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点在柱端恒定轴压力和梁端往复侧向力共同作用下的有限元分析模型。有限元模型考虑了几何非线性和材料非线性的影响,并合理考虑了节点核心区各组件之间的接触作用。采用有限元模型模拟了4个组合节点试件的滞回试验,计算的破坏模态和荷载-位移滞回曲线均和试验结果吻合良好。在此基础上,利用该模型对节点受荷全过程的工作机理进行了分析,细致剖析了节点区各部件的应力、应变发展状态以及节点的破坏机理。此外,还对节点的滞回性能进行了参数分析,研究了各重要参数如核心区构造、楼板、柱轴压比和梁抗弯能力等对其荷载-位移关系曲线和极限承载力的影响规律。研究结果可为此类组合节点的工程抗震设计提供参考和依据。     

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶预应力大跨度钢结构设计研究

2008奥运会羽毛球馆屋盖钢结构采用弦支穹顶结构体系,由上弦单层网壳、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成。在设计中建立屋盖钢结构和下部看台结构整体有限元计算模型进行结构分析。在综合考虑工程的重要性、结构几何力学特点、预应力损失、施工缺陷等多种因素的基础上,对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况进行组合,分别进行结构施工阶段及结构使用阶段的内力、变形和体系稳定分析。在大量计算和分析基础上,对结构几何体系和构件进行了优化设计。在设计中运用单元逐次激活技术,模拟预应力张拉施工过程,并考虑施工临时脚手架刚度的影响进行施工模拟分析。对于索撑节点采用三维实体有限元分析方法,运用接触分析技术,计算索撑节点预应力摩擦损失,并结合施工监测,确定预应力损失值;采用非线性弹簧系统,模拟索撑节点预应力损失并研究了其对整体结构的影响。     

主管预加轴力的T形冷弯方钢管节点冲击荷载作用下的失效机理研究

采用有限元软件Abaqus建立T形管节点非线性有限元模型,分析主管预加轴力的T形管节点在冲击荷载作用下的抗冲击性能。经试验验证表明,模型准确可靠,可用于钢管结构抗冲击分析研究。通过分析主管预加轴力管节点的破坏模态,研究管节点截面变形发展、局部与整体变形、能量耗散等抗冲击性能指标,获得了T形方钢管节点在冲击荷载作用的失效机理,预加轴力增大管节点的变形,并降低了其承载能力。     

榆林商会张弦桁架采光顶结构分析

采用结构通用有限元软件SAP 2000,对榆林商会张弦桁架采光顶进行了零荷载状态、初始状态和荷载状态的全过程分析,采用"荷载预组合"的方法,实现非线性工况的组合,可为同类张弦结构的分析和施工提供参考。     

钢骨-钢管混凝土柱与钢梁节点力学性能分析

文章利用大型通用有限元分析软件ABAQUS对钢骨-钢管混凝土柱与钢梁连接节点的承载力进行非线性有限元分析;通过建模、选取本构关系、确定单元类型、边界条件设置、荷载步以及网格划分的设置,得出了节点梁端的荷载-位移曲线;并选取了十种轴压比进行对比,得出轴压比对节点的承载力的影响关系。其承载力的有限元计算和理论分析结果吻合较好,说明了本模拟是正确的。     

新型插入式网壳结构节点压弯性能分析

毂型节点连接是空间单层网壳结构主要的节点连接形式之一。对空间单层网壳结构进行模拟仿真分析时,连接节点通常按刚性节点处理,杆件除承受轴力外,还承受较大的弯矩,但是目前相关规范对此类结构尚无设计方法。采用理想弹塑性应力-应变关系和von Mises屈服准则、同时考虑几何非线性与接触非线性的影响,建立了毂型节点的有限元模型,对其在轴力与弯矩共同作用下的受力性能进行了大量非线性有限元仿真计算,进而得出极限弯矩与极限轴力对节点极限承载力的影响。     

采用荷载缓和体系的单向张弦梁结构静力性能研究

荷载缓和装置能缓和构件内力、自动调整结构形状,实现结构自我保护。介绍了一种新型荷载缓和装置,给出了其在单向张弦梁结构中的应用,采用ANSYS有限元软件对构件内力和结构位移进行了理论计算,讨论了其对张弦梁结构静力性能的改进,并分析了桁架间距、跨度、预应力值和弹性刚度系数对荷载缓和效果的影响。结果表明,荷载缓和装置通过调整结构形状使结构内力重分布,降低杆件峰值内力及受压杆件内力,充分利用材料强度,有效改善了单向张弦梁结构静力性能。该新型荷载缓和装置拓展了荷载缓和体系的应用范围。     

Lateral buckling of thin-walled beam-column elements under combined axial and bending loads

Based on a non-linear stability model, analytical solutions are derived for simply supported beam-column elements with bi-symmetric I sections under combined bending and axial forces. An unique compact closed-form is used for some representative load cases needed in design. It includes first-order bending distribution, load height level, pre-buckling deflection effects and presence of axial loads. The proposed solutions are validated by recourse to non-linear FEM software where shell elements are used in mesh process. The agreement of the proposed solutions with bifurcations observed on non-linear equilibrium paths is good. It is proved that classical linear stability solutions underestimate the real resistance of such element in lateral buckling stability especially for I section with large flanges. Numerical study of incidence of axial forces on lateral buckling resistance of redundant beams is carried out. When axial displacements of a beam are prevented important tension axial forces are generated in the beam. This results in important reduction of displacements and for some sections, the beam behaviour becomes non-linear without any bifurcation.     

轴向及弯曲荷载作用下薄壁梁柱构件的侧向屈曲

基于非线性稳定模型,推导出弯曲和轴向荷载作用下具有双向对称I型截面的简支梁柱构件的分析方案。设计中对一些具有代表性的荷载工况提供了一种独特紧凑的截面形式。分析中考虑了一阶弯曲分布,装载高度,预屈曲挠度效应和轴向荷载。通过采用壳单元的非线性有限元分析对建议的解决方案进行验证。所提议方法与非线性平衡方程计算结果能很好地吻合,证明古典线性稳定性的解决方案低估了这种构件在侧向屈曲稳定中的抵抗能力,尤其是大翼缘的I型截面。对轴力在超静定梁的抗侧向屈曲中所起作用进行数值研究,发现：当梁的轴向变形受到限制时会在梁中产生轴拉力作用,这导致了一些梁截面变形减小,梁呈现出无分叉的非线性性能。     

大跨度桁架几何大变形结构分析的一种数值方法

基于ANSYS平台的二次开发,针对桁架结构几何大变形分析问题提出了一种有效的数值算法。主要思路为:采用两步交替迭代逐步逼近,使平衡状态与变形状态协调、统一,建立并求出变形后的平衡方程及其解;也就是说,首先由已知杆件内力建立计算节点位移的连续方程并求解,然后由已知节点位移建立计算杆件内力的平衡方程并求解,通过多次迭代求得平衡状态与变形状态协调统一的非线性大变形结构分析的精确解。本文方法在整个求解过程中仅需做一次结构分析,此在几何大变形桁架结构的优化设计中更突显其优点。本文方法对扁桁架、大跨度桁架尤其有用。通过编制相应的ANSYS二次开发程序,并由数值算例验证了本文方法的可行性、计算精确和计算效率。     

高液限膨胀性黏土基桩工作性状的离心机试验研究

通过离心机试验研究高液限强膨胀性黑棉土地基中4根模型基桩在浸水条件下桩头位移和桩身轴力的变化规律,考虑的影响因素包括桩长、桩头荷载以及是否采用隔胀措施。通过自主设计制作的离心机内降雨装置和模型土层中的渗流通道实现黑棉土地基浸水条件。试验发现,黑棉土浸水后对桩身轴力的影响分为两阶段:前期土体刚度降低阶段,黑棉土遇水刚度降低后能提供的摩阻力明显降低,使得桩身轴力增大;后期胀拔阶段:黑棉土遇水膨胀隆起,对桩基产生向上的胀拔力,桩身轴力减小。此外,浸水引起的桩头位移变化与桩顶受荷情况密切相关:未受荷桩发生上拔位移,而荷载为625 k N的桩发生沉降位移。在桩周采取隔胀措施可以削弱甚至消除黑棉土变形对桩基的不利影响。     

压力型锚杆抗拔能力模拟实验研究

压力型锚杆的应变分布情况反映锚杆损伤破坏位置,利用3次实验室小比例尺模型进行拉拔试验,可以对锚杆的应变分布等进行研究,取得合理的结果。(1)对各级拉拔荷载作用下的锚杆顶部位移进行记录分析,得到了拉力顶部位移与拉力关系图,其曲线的形态说明拉力达到一定程度将引起位移的迅速增加;(2)对锚杆各部位直径增加量做了分析,发现在离承压板锚杆一定位置处直径增加量最大;(3)对锚杆的轴向应变、径向应变的数值和分布情况进行了对比,发现轴向应变是锚杆应变的主要形式,但轴向应变、径向应变分布规律基本一致,都随远离承压位置呈负指数衰减。因此,在提高锚杆的锚固效果方面,减小锚杆承压板附近的形变是一个有效的途径。     

Field testing of a long-span arch steel culvert during backfilling and in service

The paper presents the first part of the in-situ measurements and data analyses for the tests conducted during backfilling and during service of a long-span corrugated steel culvert railway bridge over Skivarpsån, Rydsgård, Sweden. Static and dynamic tests were carried out measuring strains and displacements. Temperature readings were taken along with the measurements. Comparisons of moments during compaction showed that there is good agreement between test results and theoretical values. The theoretical calculation of the rise of the crown during compaction and the crown moments due to live load seem to be conservative, while the theoretical axial forces agree reasonably with the measured axial forces.     

局部线性分布荷载作用下软土盾构隧道解析解

通过对集中荷载作用下弹性地基梁挠曲曲线函数进行积分,推出局部线性分布荷载作用下软土盾构隧道结构简化为弹性地基梁进行纵向结构分析时挠度、转角、弯矩及剪力的解析表达式;并对上海地铁2号线的盾构隧道结构进行计算,得出其隧道结构纵向各个位置挠度、转角、弯矩及剪力的值,对局部线性分布荷载作用下软土盾构隧道结构纵向设计具有重要意义。     

层状地基中轴、横向荷载下桥梁基桩的水平动力反应

利用传递矩阵法,全面推导层状黏弹性土中考虑轴向力影响的水平抗力桩阻抗,并以此寻求频域动载下的基桩变位及其内力规律,为有效地进行桥梁群桩阻抗理论推导奠定基础。实例计算表明,动力荷载下,桩顶竖向力的引入将增大桩顶的变位幅值,减低土的阻抗作用;由于土的振动阻尼参与,致使基桩的受力状况较静力分析时更为复杂,在不同的频率下,桩身内力可能较单向水平力系作用下的要小。此外,在动力有效长度一定范围内进行的土体加固对减小桩顶动侧移有不同的效果。     

考虑竖向荷载影响的大直径管桩水平振动响应解析解

建立了黏弹性地基中受轴力作用的现浇大直径管桩水平振动响应计算模型,通过引入势函数对土体振动方程进行解耦,结合桩土耦合条件求得了桩顶复阻抗解析表达式。将该解退化到不考虑竖向荷载的水平振动响应解与已有理论解对比,验证了该解的合理性。通过算例分析,研究了竖向荷载、激振频率和桩长对管桩桩顶水平复阻抗、桩身位移和内力的影响,研究结果表明:复阻抗实部和虚部在桩土系统固有频率处均发生共振;竖向荷载使管桩位移和内力发生重分布,竖向荷载为零时,位移、弯矩和剪力最大值均出现于管桩中上部,随着竖向荷载增大,其最大值均出现于桩底;桩身水平位移随频率变化而变化,管桩中下部转角、弯矩和剪力受频率影响较大;桩身中下部位移和内力受桩长影响大于桩身其他部分;无桩芯土时桩顶水平位移和转角比桩芯土存在时大。     

转型驱动下的城市空间重构——以北京为例

经济社会发展转型是城市空间结构演变的重要驱动力。建国以来,随着经济社会发展,北京的城市空间结构经历了由单中心向多中心、由蔓延式向轴向式、由分散化向网络化、由市域发展向区域发展的转型过程。其发展演变趋势对于当前经济全球化和发展转型背景下我国大城市的空间重构具有较强的借鉴意义。