温度荷载对新加坡植物园展览温室拱壳杂交结构设计的影响分析

新加坡植物园展览温室采用拱壳杂交钢结构体系.由于温度变化在大跨度结构中引起的内力与变形对结构安全有很大的影响,在设计中不可忽略.初步设计阶段时,温度荷载使得拱壳连接结点附近的壳体单元应力严重超标,因而将原方案采用的全刚性焊接节点改为铰接弹簧节点.本文运用两种有限元软件分析了结构在升温和降温两种荷载工况下的静力响应.然后选取部分荷载工况,对考虑温度荷载与不考虑温度荷载下结构的应力及变形进行了比较分析,验证了温度荷载在大跨度钢结构设计中的重要性.     

石墙灰缝抗震性能与受力机理试验研究

为研究条石砌筑石墙灰缝在地震作用下的破坏机理和变形特征,开展了27个石墙灰缝试件在水平低周往复荷载作用下的抗震性能试验。主要研究参数包括竖向压应力水平和砂浆强度。基于试验结果,分析了石墙灰缝在模拟地震作用下的破坏特征、变形特征、滞回性能和受力机理等。研究结果表明,试件均发生灰缝剪切滑移破坏,整个破坏过程经历了弹性、裂缝发展、强度退化和摩擦滑移四个受力阶段。在循环往复荷载作用下,随着灰缝中砂浆的破坏和石垫片的碾压破碎,灰缝发生明显的竖向压缩变形。灰缝的竖向变形幅值随着竖向压应力、水平位移幅值和往复循环次数的增加而增大。所有试件的滞回曲线均呈饱满的矩形,表现出灰缝破坏过程具有良好的耗能性能。随竖向压应力水平和砂浆强度的提高,灰缝抗剪强度和总耗能量均有所增加。最后,提出干砌甩浆砌筑石墙灰缝在往复荷载作用下的抗剪强度计算公式。研究结果可为石墙灰缝精细化力学计算模型的建立和石结构地震反应分析提供参考。     

温度和荷载共同作用下钢管混凝土短柱的性能分析

采用有限元模型研究温度与荷载共同作用下的钢管混凝土短柱的荷载-变形关系。该模型用来模拟一系列各种温度和力学加载条件下的钢管混凝土短柱试验,包括高温测试、常温下构件残余强度测试,以及无初始荷载的ISO-834标准温度下的构件测试。预测结果以及试验结果的对比表明:模型可以准确预测构件的荷载-变形关系。然后采用该有限元模型分析在具有初始荷载、加热和制冷条件下完全加载过程中的钢管混凝土短柱的性能,以观察构件横截面的应力分布和各个加载阶段的应力发展情况。所有构件在制冷过程之后都加载至极限强度,利用一系列参数对其残余应力进行了分析。结果发现:在温度和荷载共同作用下的构件极限强度,要比只有温度作用而无初始荷载的构件极限强度略低,但是在极限强度时,前者的最大应变显著增加。     

唐式斗栱竖向承载性能与施工工艺研究

斗栱是我国古建筑木结构中的代表性构件,具有重要的装饰价值与结构功能。对崇福观唐式斗栱的竖向承载性能与施工工艺进行研究,通过数值模拟与理论分析,研究了斗栱节点在竖向单调加载时的变形趋势、应力分布与荷载传递规律,结果表明：斗栱节点的整体变形主要是由栌斗受压屈服和下层栱构件的弯曲变形引起,华栱方向构件的应力与变形均大于泥道栱方向,斗栱的竖向荷载-位移曲线具有明显的变刚度特征。根据分析结果建立斗栱竖向刚度计算模型,并结合崇福观木结构建筑的施工经验,总结唐式斗栱的现场施工工艺,为古建筑木结构的设计施工提供参考。     

某电除尘器灰斗结构极限承载能力状态分析

某电厂电除尘器一、二电场积灰超载,造成集灰斗承载圈梁主梁严重变形损坏.利用ANSYS分析软件,对该除尘器灰斗结构超载受力过程进行模拟分析,研究结构的受力变形状况及可能的失效形态.有限元非线性分析结果表明,钢材实际承载潜力与灰斗结构空间效应作用是灰斗结构免于塌落的主要原因.     

几种电除尘器灰斗梁的结构对比

电除尘器灰斗梁是电除尘器结构的重要部件,承担着灰斗荷载。本文对作者在改造项目中接触到的几种灰斗梁进行了力学分析,采用有限元软件ANSYS建立了灰斗梁模型,明确了不同结构形式梁的受力特点,并在此基础上对电除尘器灰斗梁结构的设计、计算提出了一些建议。     

沥青路面永久变形预估研究

为了精确预估沥青路面的永久变形,以十天高速公路陕西汉中段为试验路段,通过实地观测统计获得了全年路面温度区间分布频率和全年不同温度区间的轴载等级分布频率,采用有限元建模并计算路面结构的偏应力,计算表明,偏应力随深度的增加呈先增大后减小趋势,且路面的中面层偏应力最大.通过不同温度及偏应力的三轴重复荷载试验,建立了SMA-13,AC-20,ATB-30沥青路面重复荷载永久变形黏弹性力学模型,其拟合相关系数大于0.980 0.综合考虑路面温度、路面厚度、荷载作用次数、荷载大小、路面结构中各点偏应力及沥青混合料蠕变柔量等因素,提出了沥青路面永久变形预估方法,试验表明,该预估方法可模拟沥青路面结构实际受力状态,准确预估其容许永久变形寿命.经计算,十天高速公路陕西汉中段的容许永久变形寿命为13a.     

高温三维应力下鲁灰花岗岩蠕变本构关系的研究

采用中国矿业大学的20 MN高温高压岩体三轴试验机进行了高温三维应力下大尺寸Φ200 mm×400 mm鲁灰花岗岩蠕变特性的实验研究,温度最高达到了600℃,轴向应力最高达到了175 MPa。通过对实验数据的分析,发现高温三维应力条件下静水应力引发鲁灰花岗岩发生蠕变变形,提出了考虑静水应力作用时稳态蠕变率的本构方程,得到了鲁灰花岗岩蠕变本构方程的参数A1,A2,?Q,m,n。研究还发现静水应力下的蠕变和差应力下的蠕变曲线特征相同,同样可以划分为初始蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段三个阶段,鲁灰花岗岩的蠕变变形是温度,差应力和静水应力的函数,温度、差应力和静水应力的升高都会加速鲁灰花岗岩的蠕变变形。更多还原     

特大跨径钢管混凝土拱桥成桥荷载试验

为检验拱桥的受力状况和承载能力是否符合设计要求,对特大跨径钢管混凝土拱桥进行了成桥荷载试验。建立钢管混凝土拱桥的三维有限元模型,对桥梁在设计荷载作用下的结构变形和内力进行了验算。同时为考虑试验过程中温度对桥梁变形和应力的影响,对拱桥进行温度实时监测,获得温度变形和温度应力关系睦线,基于得到的温度修正曲线进行了桥梁在实际加载条件下的变形和应力修正。试验结果表明：桥梁的刚度满足设计要求。     

应县木塔斗栱模型试验研究

以应县木塔中的代表性斗栱为研究对象,采用实体模型试验方法,确定斗栱传递荷载的机理和抵抗变形的特性,提供适用于构建斗栱简化模型的力学参数。试验研究选取三种典型斗栱：柱头铺作、补间铺作和转角铺作,按照1∶3的比例制作成模型;通过竖向荷载试验,得到斗栱的竖向荷载-竖向变形曲线和材料开裂前的抗压刚度;进行了竖向荷载作用下的水平低周反复荷载试验,得到斗栱在竖向荷载和水平低周反复荷载共同作用下的荷载-水平位移曲线和骨架曲线,确定斗栱侧向变形的特征和耗散能量的能力。研究结果表明：斗栱的竖向抗压刚度取决于沿轴心连接构件的承压面积以及材料的弹性模量,其失效特征主要为栌斗在剪压状态下的竖向劈裂;斗栱在水平反复荷载作用下的失效特征表现为泥道栱薄弱内槽面的水平劈裂,斗栱的抗侧移刚度随着竖向荷载的增加而增加,摩擦剪切耗能是斗栱耗散能量的主要方式。图12表5参11     

乳化沥青混凝土基层沥青路面结构三维有限元分析

为了研究乳化沥青碾压混凝土基层沥青路面的受力特征,基于ANSYS有限元模型首先分析碾压混凝土基层的荷载应力及裂缝分布状况,然后研究路面结构在温度应力及温度-荷载应力耦合作用下的变形及应力分布特点。结果表明:乳化沥青碾压混凝土基层受温度应力作用而产生凹形翘曲变形,升温时最大拉应力发生在基层,降温状态最大拉应力应发生在基层顶部;相比于普通碾压混凝土,乳化沥青碾压混凝土弹性模量,柔性增大,抗裂性能提高,裂缝发生概率减少约为60%;在温度与荷载共同作用下,无论是路面整体结构或者基层,降温过程结构产生的最大拉应力与变形较升温过程大,建议重点考虑降温过程对结构的影响。     

基于摇摆与剪切抗侧协同工作机制的斗栱节点侧向荷载-位移模型

斗栱节点是传统木结构重要抗侧构件之一,在竖向和水平荷载作用下具有摇摆与剪切抗侧协同的工作机制。根据斗栱节点摇摆与剪切变形,基于斗栱节点的几何物理参数及木材力学性能参数,以及已有传统木结构抗侧构件荷载-位移骨架曲线表征方法,给出了斗栱节点在竖向荷载和水平荷载共同作用下抗侧弹性极限荷载点、峰值荷载点及其切线刚度的计算方法,从而建立了斗栱节点侧向荷载-位移关系的解析模型。基于单、双斗栱节点在不同竖向荷载作用下的水平低周反复加载试验结果,验证了模型预测结果的准确性。研究表明,斗栱节点侧向荷载-位移模型可以较好地反映在模型弹性段和上升段斗栱节点的工作状态,但对峰值荷载的估计偏于保守。     

气膜钢筋混凝土扁壳结构设计分析

以充气膜为模板的钢筋混凝土扁壳结构在国内极少运用,设计和施工没有专用规范可循.对某气膜钢筋混凝土扁壳结构的设计进行了详细的介绍和分析,结合气膜钢筋混凝土结构施工工艺,讨论了结构在荷载作用下的变形和内力、温度作用的影响、支座约束对结构的影响、基础环梁对扁壳结构的作用、形态偏差对结构受力性能的影响、扁壳结构的配筋及基础设计.分析表明:壳体结构中间区域以薄膜内力为主,在基础边缘位置轴力和弯矩都较大;支座节点刚度的增大能有效减小结构的变形和内力;温度作用对结构内力和变形影响很大,升降温引起结构挠度变化幅度达到-37.5%~43.75%;环梁对壳体边缘的约束作用能减小结构的变形,对边缘壳体产生较大的附加内力;结构位移和内力随形态偏差的增大而增大;扁壳结构的配筋采用双层双向钢筋,采用混凝土矩形截面偏心拉压公式在同一高度分层计算;气膜混凝土扁壳结构的基础设计需考虑施工荷载和工艺的特殊性.     

某电除尘器灰斗结构极限承载能力状态分析

某电厂电除尘器一、二电场积灰超载,造成集灰斗承载圈梁主梁严重变形损坏。利用ANSYS分析软件,对该除尘器灰斗结构超载受力过程进行模拟分析,研究结构的受力变形状况及可能的失效形态。有限元非线性分析结果表明,钢材实际承载潜力与灰斗结构空间效应作用是灰斗结构免于塌落的主要原因。     

基于Ansys的穿孔铝板有限元分析

以均布荷载作用下的均匀穿孔铝板为研究对象,对建立的不同穿孔形状和穿孔率的模型进行分析计算.利用Ansys有限元分析软件建模分析穿孔铝板,得到其最大变形和应力.通过对比分析,找出穿孔形状、穿孔率、板厚、尺寸规格、风压大小等因素对其变形和应力的影响.分析结果表明:对于均布荷载作用下的均匀穿孔铝板,其变形和应力主要受穿孔率影响,穿孔形状对其基本无影响.     

竖向荷载作用下叉柱造式斗栱节点受力性能试验研究与有限元分析

以独乐寺观音阁平座层叉柱造式斗栱节点为原型,按宋《营造法式》三等材的尺寸要求,以1/3.2的缩尺比例制作了3个叉柱造式斗栱节点模型。通过竖向加载试验,得到了斗栱节点的竖向荷载-变形关系曲线,分析了斗栱节点变形特征、竖向压缩刚度和竖向荷载传递规律等。试验结果表明:斗栱节点的破坏特征主要是栌斗和泥道栱的断裂与压屈、叉柱肢的弯翘变形;竖向荷载-变形关系曲线可简化为三折线;整个变形过程中,竖向荷载主要按照以叉柱为主,叉柱与栱共同传递及叉柱肢屈曲后以栱为主三种途径传递。采用ABAQUS有限元软件建立了叉柱造式斗栱节点的三维实体模型,分析了其承受竖向荷载的力学性能,计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,建立了叉柱造式斗栱节点的竖向荷载-变形关系模型。研究成果可为我国叉柱造式古建筑木结构的保护提供参考。     

旧桥加宽局部温度影响研究

以广州某桥加宽过程中温度荷载的局部影响为研究对象,分析了温度荷载单独作用下新加宽部分、旧桥部分及加宽后联合桥的应力和变形响应,得出温度荷载对加宽影响的结论,供类似工程问题参考。     

轴载与温度作用下水泥路面板的变形与应力分析

水泥路面板沿厚度存在温度梯度时,水泥路面板将出现翘曲变形（板角翘曲或板中翘曲）,由于自重和约束的作用板内将存在温度翘曲应力,目前我国水泥路面设计中主要考虑温度应力和荷载应力的叠加造成的水泥路面板底－板顶产生的横向开裂,计算中并未考虑轴载和温度共同作用下水泥路面的应力和变形。文中通过有限元方法,建立模型,对单自由板在轴载和温度共同作用下的变形和应力进行了计算,计算中考虑了正向和负向温度梯度和轴载作用板不同位置时的工况,计算结果表明不同工况下水泥路面板最大应力将发生变化,将造成板不同的开裂方式。     

某火车站建筑结构温度作用响应分析

在对温度荷载全面了解的基础上,确定几种可能的温度工况,利用某火车站建筑的ANSYS有限元模型对结构在不同工况下的温度作用进行计算分析,评价和讨论其主要受力构件如:梁、板、柱的内力(或应力)和变形特点。     

变温下沥青混合料的变形特性

采用沥青路面分析仪（asphalt pavement analyzer,APA）进行室内试验模拟,对恒温、变温下的沥青混合料变形特性进行了研究,并分析了影响因素.结果表明,恒温下沥青混合料的变形曲线可以分为延迟弹性变形和黏性流动变形阶段;无论升温还是降温,第2温度下的变形曲线都由延迟弹性变形和黏性流动变形组成;第2温度下的变形特性受荷载作用次数、荷载大小、温度、应力历史、间歇时间以及混合料自身特性的影响.