某连续刚构桥地震响应分析

采用有限元分析程序ANSYS,对位于地震区的某预应力钢筋混凝土连续刚构桥,采用空间梁单元BEAM188建立了有限元分析模型,进行了全桥结构动力特性分析,并分别运用谱分析和时程分析方法计算了全桥50年超越概率2%和10%横桥向和纵桥向激励下的地震响应,得到了关键截面的内力响应峰值和位移响应峰值。     

部分框支剪力墙结构转换构件及上部剪力墙分析

在框支转换层结构设计时,框支梁上层剪力墙在竖向荷载作用下常出现弯矩、剪力和轴力突变导致截面超限,但其上部剪力墙受力趋于正常.该文以某带转换层框架剪力墙模型为分析对象,转换梁分别用梁单元、板单元(壳单元)和实体单元模拟进行有限元对比分析,仅以力学分析直观反映转换梁和上部被转换剪力墙的内力应力分布情况,探寻不同模型单元模拟的转换梁受力差别,以及转换层结构设计时转换层上部剪力墙内力、应力突变的原因.经分析验证,转换梁在竖向荷载作用下的竖向变形使上一层剪力墙出现较大弯曲变形,导致内力突变.设计中建议重点分析转换梁及上层剪力墙应力情况,宜按应力分析的结果校核配筋设计,并有针对性地对应力集中部位加强配筋,避免在应力集中区域开洞和设置一字型墙肢.     

不同单元类型在曲线混凝土连续梁桥受力分析中适用性研究

为比较不同单元类型对曲线连续梁有限元数值分析结果的影响,以3跨曲线连续梁为算例,选用7种不同曲线半径,利用有限元软件分别建立空间梁单元及板单元模型。计算得到自重、偏心均布活载及预应力3种荷载作用下主梁控制截面内力及位移。两类单元计算结果表明,曲线连续梁圆心角小于40°时,自重、活载或预应力荷载下两类单元模型计算内力差别不大于5%;对于圆心角较小的情况,考虑曲线桥自重中心对截面中心偏心引起的附加扭矩后,可用简单的曲线单主梁模型进行曲线连续梁结构分析;对于圆心角较大的情况,应采用壳单元法进行曲线连续梁结构分析,以保证计算结果的准确性。     

基于ABAQUS的高层隔震剪力墙结构转换梁内力分析

在带转换层的框支剪力墙结构中,应用基底隔震技术,形成带转换层的框支剪力墙隔震体系。在地震作用下,该体系内力传递途径复杂,得到转换梁、上部剪力墙和隔震支座的受力特点和内力变化规律是该类结构体系成功设计的关键。首先利用有限元软件ETABS对高层框支剪力墙隔震结构进行地震反应分析,然后取三维ETABS模型隔震层、转换梁及上部3层剪力墙组成二维ABAQUS简化模型,分别对剪力墙满跨、中跨和边跨布置的转换梁进行分析,研究了转换梁上部剪力墙、转换梁及隔震支座的内力变化规律。结果表明：三维模型结构在地震作用下,上部结构在水平地震作用可以按抗震设防烈度降低1度进行设计,隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求;二维简化模型结构在外荷载作用下,抵抗水平荷载的能力更好;不同布置的剪力墙与转换梁共同作用抵抗外部弯矩和剪力,剪力墙中跨及满跨布置时,转换梁出现应力集中,边跨布置时剪力墙出现应力集中,隔震设计时应对转换梁与剪力墙进行承载能力验算。     

基于精细梁模型的向量式有限元分析

<正>精细梁不同于Euler梁和Timos lenko梁,该模型在考虑剪切变形的同时还考虑了横向弯曲时截面转动产生的附加轴向位移及横向剪切变形影响截面抗弯刚度后产生的附加横向位移。推导了适用于向量式有限元分析的精细梁单元应变和内力表达式,采用FORTRAN自编了向量式有限元程序。对悬臂梁、两端固支梁和门式框架进行了算例分析,对比了采用不同梁单元模型下结构的竖向位移。结果表明:当高跨比较小时,3种梁单元的竖向位移     

基于精细梁模型的向量式有限元分析

精细梁不同于Euler梁和Timoshenko梁,该模型在考虑剪切变形的同时还考虑了横向弯曲时截面转动产生的附加轴向位移及横向剪切变形影响截面抗弯刚度后产生的附加横向位移。推导了适用于向量式有限元分析的精细梁单元应变和内力表达式,采用FORTRAN自编了向量式有限元程序。对悬臂梁、两端固支梁和门式框架进行了算例分析,对比了采用不同梁单元模型下结构的竖向位移。结果表明:当高跨比较小时,3种梁单元的竖向位移相差不大;当高跨比较大时,精细梁单元的竖向位移较Euler梁和Timoshenko梁明显增大,表明剪切变形及刚度折减引起的附加轴向位移、附加横向位移不能忽略。精细梁单元模型对高跨比较大的梁进行分析可望得到更精确的结果。     

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基于精细梁模型的向量式有限元分析
　　《土木建筑与环境工程》02/2015
　　精细梁不同于Euler梁和Timos lenko梁,该模型在考虑剪切变形的同时还考虑了横向弯曲时截面转动产生的附加轴向位移及横向剪切变形影响截面抗弯刚度后产生的附加横向位移。推导了适用于向量式有限元分析的精细梁单元应变和内力表达式,采用FORTRAN自编了向量式有限元程序。对悬臂梁、两端固支梁和门式框架进行了算例分析,对比了采用不同梁单元模型下结构的竖向位移。结果表明：当高跨比较小时,3种梁单元的竖向位移相差不大;当高跨比较大时,精细梁单元的竖向位移较Euler梁和Timos lenko梁明显增大,表明剪切变形及刚度折减引起的附加轴向位移、附加横向位移不能忽略。精细梁单元模型对高跨比较大的梁进行分析可望得到更精确的结果。     

不同截面考虑剪切变形后对梁影响分析

目前多采用跨高比来衡量是否需要考虑梁的剪切变形,然而梁的几何属性除了跨度跟高度外,还有截面形式;通过理论与软件从位移和内力两方面进行分析,给出了不同截面考虑剪切变形后对竖向位移和梁横截面正应力分布的影响,并分析了随着剪切变形增大而与之相适应的求解单元。     

大型桁架式广告牌结构安全性校核分析

分析了西安市城区位置某大型桁架式广告牌结构,该结构主要受自重及风载荷形成的弯矩作用,其中风载荷是钢结构广告牌损坏的主要原因。通过ANSYS软件建立有限元模型,对桁架式大型广告牌进行受力仿真分析,通过应力云图和位移云图计算广告牌的抗风能力,并结合仿真结果,校验在风力作用下广告牌是否安全,为同类型钢结构的设计、制作、安装,提供了理论依据。     

K型单层球面网壳结构的静动力性能分析

利用空间梁单元有限元理论，采用电子计算机，重点对凯威特型单层球面网壳进行了详细的静力和动力性能研究。静力性能包括不同跨度，不同矢跨比的网壳在各种荷载组合下的内力与变形特点，动力性能包括上述结构的自振特性与结构在水平和竖向地震作用下的反应，在上述分析的基础上，本文对凯威特型单层球面网壳的选型和具体设计提出了重要的参考意见。     

地震作用下结构刚度对桩基内力的影响

用整体有限元方法进行桩-土-结构动力相互作用体系的地震反应分析。在土体侧向的边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟;在土体平面应变单元和桩体梁单元连接处,用补充约束方程的方法进行节点耦合,使2种不同类型单元满足连续条件。结合典型工程实例选择桩、土、结构及荷载参数,重点讨论了地震作用下3种不同的上部结构刚度对桩基内力的影响,求出了3种上部结构刚度下体系1~6阶的自振周期和桩基的最大位移及内力等,并进行了分析和比较,得到了在水平地震荷载作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移,且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。     

张弦梁结构非线性地震响应分析

本文以广州国际会展中心单向空间张弦梁结构这一典型张弦梁结构为计算分析算例,应用大型有限元软件AN-SYS对张弦梁结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析,探讨了张弦梁结构在两种不同地震波作用下竖向地震和水平地震响应,得到结构的动位移响应和动内力响应时程曲线。总结出一些有意义的结论,供张弦梁结构的工程应用参考。     

北绕阳河桥碳纤维加固技术及抗震性能分析

阜新市北绕阳河桥是一座待维修加固的险桥,结合工程实例,提出碳纤维加固方案。为验证加固效果,采用大型通用有限元分析软件ANSYS作为平台,对加固前后的"三肋拱梁"进行了静载荷作用下应力和变形的有限元分析。结果表明,经CFRP加固后可有效减小梁的挠度变形,提高其承载能力。通过对加固前后桥梁结构地震作用下的主要内力和位移响应对比分析表明,粘贴高强纤维能够有效增强结构的强度和刚度,提高该钢筋混凝土桥梁的抗震性能。     

转换梁设计计算方法的研究

本文通过对不同有限元计算结果的比较,研究了高层转换结构采用杆单元、平面单元和块体单元分析时的内力和变形差异,提出了在某些特殊情况下转换梁实际设计计算方法的不足,应按三维有限元分析进行补充计算。     

罕遇地震下光明新区公共服务平台特殊体系结构的性能分析

以光明新区公共服务平台工程为例,详细探讨了基于PERFORM-3D的弹塑性模型的建立及动力分析中一些常见问题的解决方法;选取了3组地震波,考虑三向地震作用分析结构的弹塑性时程反应,得到结构在罕遇地震作用下的变形、内力和损伤情况。分析结果表明:结构分析模型准确可靠;少量钢筋混凝土梁进入弯曲塑性状态,但未达到弯曲破坏状态,连梁未发生剪切破坏;部分剪力墙混凝土拉、压应力较大,少量延性屈服;转换构件均处于弹性;层间位移角小于1/100;结构满足罕遇地震作用下性能水准的要求。     

加强层结构形式对高层混合结构受力性能的影响

本文以设置4种工程中常见形式加强层的高层混合结构为研究对象,利用有限元分析软件MIDAS分析其在地震作用下结构周期、位移和内力的变化规律。结果表明,桁架加强层结构在受力性能方面优于实腹梁加强层结构,但位移控制效果相比较差;在位移控制满足要求的前提下,空腹桁架加强层结构内力突变最小。     

张力索桁屋盖设计与施工

张力索形桁架是新型建筑结构形式,可作张力索桁吊桥,也可作张力索桁屋盖,采用轻型钢屋盖结构与张力索形桁架相组合形成。折线拉索和斜拉索都是高强度钢丝索,在屋盖自重作用下形成空间张力索形桁架。张力索形桁架建模和内力计算困难,采用有限元实用工程数值模拟仿真建模,作计算密集型大数据计算,使用工作站计算简便。仿真建模有不同单元组合连接困难,采用具有空间功能梁单元作连接简便。索单元计算有弹性延伸变形,采用名义弹性模量作索应力刚化,使刚度矩阵坐标不变化和计算简便。     

含局部脱层的周期层合梁波传播特性研究

为对含脱层的周期性简支层合梁的波传播特性进行研究,基于欧拉伯努利梁理论和谱有限元方法得到周期结构中完好基本周期单元的动刚度矩阵。考虑脱层位于周期结构的某一基本周期单元中,并假设脱层边缘处横截面变形服从平截面假定,忽略脱层前沿的应力奇异,建立分层模型,根据分层边缘处各子单元位移、转角连续及分层界面处力平衡条件形成含脱层的周期层合梁超单元动刚度矩阵,进而形成含脱层的周期层合梁整体结构模型。分别对谐和条件与脱层引起失谐条件下一周期简支梁结构的波传播特性进行数值仿真研究,结果表明:脱层较显著改变了周期层合梁的动力特性,且具有一定的规律,同时采用ANSYS有限元数值模型对本文含脱层理论模型进行验证。     

大型地下空间主体结构抗震有限元分析

采用Midas/GTS有限元软件,对某超长超大的地下空间主体结构进行了考虑地震、温度等各种荷载效应组合的有限元分析,获得了最不利荷载组合作用下结构构件的设计内力值及位移,并校核了位移与层间位移角的规范性,以确保结构设计安全。     

基于向量式有限元的三角形薄壳单元研究

基于向量式有限元基本理论,通过三角形常应变CST薄膜单元和三角形离散基尔霍夫DKT薄板单元的线性叠加组合,推导三角形薄壳单元的基本理论计算式。通过逆向运动获得单元节点纯变形位移,进而由变形坐标系求解单元节点内力。通过不同变形坐标系与整体坐标系之间的反复转换,解决膜元部分和板元部分的质点位移和内力、单元应变和应力在时间步末的叠加和下一时间步初的分离这一关键问题,同时对单元节点内力计算提出先沿厚度采用Neuton-Cotes积分,再采用Hammer积分方案进行平面内积分。在此基础上编制薄壳单元的计算分析程序,算例分析表明,所编制的向量式有限元薄壳单元程序可以较好地完成薄壳结构的静力、动力分析和考虑大变形大转动的屈曲分析,验证理论推导和所编制程序的有效性和正确性。