考虑支座弹性支承的变截面高墩稳定计算

变截面高墩墩顶由于受到支座的弹性固结作用,其稳定性介于底端固支顶端自由与底端固支顶端水平链杆支承两种状态之间,规范给出的计算方法已经无法适用,变截面的影响使稳定分析更加复杂。本文基于最小势能原理推导了考虑支座弹性支承刚度和变截面影响的高墩稳定变分式,采用瑞利-里兹法求解出变分式的近似解,得到高墩挠度曲线方程,进一步可以推导出高墩临界压力以及计算长度系数,并与有限元计算结果对比。该推导概念清晰,结果准确可靠,可以为工程设计提供参考。     

图乘法在求运架一体机变截面主梁挠度中的应用

为了运架一体机具有最佳的可靠性和经济性,其主梁设计采用变截面形式无疑为一种可取的方法.为求得变截面主梁的挠度,本文以虚功原理为基础,应用求结构一点位移的单位载荷法推导出了求变截面梁挠度的图乘法公式.随后应用推导的公式针对运架一体机主梁的不同受力工况,分别对其进行了挠度计算,计算结果满足规范使用要求,计算过程为求其它变截...     

桁架-拱模型用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算分析

依据桁架拱模型理论分析了钢筋混凝土梁的受剪机理并给出了受剪承载力公式,该公式考虑了混凝土的软化效应、拱体作用等因素对钢筋混凝土梁的受剪承载力影响,并结合试验数据对公式中系数进行了修正。当结构材料与原建立规范计算公式时的材料性能差异较大时,规范公式不再适用。而经计算,采用桁架拱理论公式的计算结果与试验结果比值的均值更接近于1,标准偏差和变异系数均较规范公式计算结果小,与试验结果吻合较好。采用美国规范ACI 318-08中构件受剪承载力公式对所收集试验数据进行计算,计算结果表明,美国规范较中国规范保守。研究结果表明：桁架拱理论公式可以用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算。     

《土木建筑与环境工程》04/2013桁架-拱模型用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算分析

依据桁架一拱模型理论分析了钢筋混凝土梁的受剪机理并给出了受剪承载力公式,该公式考虑了混凝土的软化效应、拱体作用等因素对钢筋混凝土梁的受剪承载力影响,并结合试验数据对公式中系数进行了修正。当结构材料与原建立规范计算公式时的材料性能差异较大时,规范公式不再适用。而经计算,采用桁架-拱理论公式的计算结果与试验结果比值的均值更接近于1,标准偏差和变异系数均较规范公式计算结果小,与试验结果吻合较好。采用美国规范ACI 318-08中构件受剪承载力公式对所收集试验数据进行计算,计算结果表明,美国规范较中国规范保守。研究结果表明：桁架-拱理论公式可以用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算。     

用有限积分改进混凝土构件的挠度计算

我国混凝土结构设计规范给出的混凝土构件挠度计算方法是一种近似方法,其他一些国家的混凝土结构规范或者标准也给出类似的方法。这类方法的研究路线有两阶段,一是依据弯矩得到曲率(x),二是使用力学办法由曲率得到挠度。使用力学办法由曲率得到挠度是不合理的。由曲率计算挠度已经是几何问题,应该使用积分的方法。因此,基于有限积分法给出的挠度z(x)与挠度的一、二阶导数间的数值关系,通过矩阵运算推导得到了挠曲矩阵,通过引入转换式(x)=-z″(x)得到了曲率挠度关系式,就几种常见边界条件讨论了具体的曲率挠度关系,提出了混凝土构件挠度计算的公式和方法。计算表明,引用有限积分法改进混凝土构件挠度计算是简便的,精度明显提高。     

考虑截面腹部钢筋的柱截面延性研究

根据平截面假定,推导了考虑柱截面腹部钢筋时截面屈服曲率、极限曲率计算公式,并与仅考虑对称配筋做对比,指出忽略截面腹部钢筋可能对截面延性造成的影响。本文结果可为截面延性简化计算及估计提供参考。     

变截面圆拱强迫振动的传递矩阵算法

将传递矩阵法与Newmark-β法相结合,研究了变截面圆拱强迫振动的时程计算问题.首先用Newmark-β法将连续体强迫振动的偏微分方程转化为增量形式的常微分方程,然后根据传递矩阵原理求解该常微分方程,得到结构在时间增量段内的动力响应.在上述算法的基础上,根据等截面圆拱强迫振动的偏微分方程,推导了时间增量段内等截面圆拱强迫振动的传递矩阵的显式表达形式,编制了变截面圆拱强迫振动时程分析的计算程序,并进行了相应的算例分析,所得结果表明该方法是正确、有效的.该法具有计算简单、节约内存的优点,可方便地应用于这类问题的实际工程计算.     

带条缝的变截面均匀送风管道的设计

本文主要解决了变截面带条缝的均匀送风管道的计算。计算方法是直接从流体能量方程推导出来的,可以采用数值解方法求解和分析解两种方法来计算上述送风管道截面的宽度。数值解法计算简捷,结果表达明晰,比一般手算精确。文章最后还给出了计算实例说明两种方法在工程应用上是一致的。     

深埋非对称连拱隧道围岩压力计算方法研究

非对称连拱隧道具有几何与结构形式不对称、开挖跨度大、施工工序繁多、结构受力复杂等力学特性,在进行支护结构设计中通常需要进行荷载–结构模型验算,而其荷载确定尚无成熟的计算方法。在此背景下,考虑了左右两洞室几何与结构形式不对称条件,基于连拱隧道双塌落拱的基本假定,根据普氏理论推导了深埋情况的围岩压力计算公式。将推导公式取对称条件,则可以退化为常规连拱隧道的计算公式,验证了所推导公式的正确性。最后结合工程实例,验证了所推导公式的合理性。研究方法和结论可以为非对称连拱隧道的设计荷载确定提供重要参考。     

张拉弦钢拱架结构全过程试验研究

张拉弦钢拱架结构是一种新型的预应力钢结构体系。本文主要进行了张拉弦钢拱架结构从成形到受载的全过程试验研究。通过试验研究了结构的受力特性,特殊节点的设计及目标形状的控制方法,为张拉弦钢拱架结构的实际应用提供了试验依据。同时,本文通过试验结果与计算结果的多方对比,对理论分析及计算程序进行了验证。     

菱形双曲势力的面索—拱体系的静力性能和参数分析

探讨了菱形双曲抛物面索－拱体系中索预拉力、索与拱的曲率、拱竖向抗弯刚度、索与拱轴向刚度比等主要设计参数对体系静力性能的影响规律。通过大量索－拱体系的参数分析,找出了影响索－拱体系工作性能的主要因素,并给出了较优的参数建议。     

菱形双曲抛物面索-拱体系的静力性能和参数分析

探讨了菱形双曲抛物面索＿拱体系中索预拉力、索与拱的曲率、拱竖向抗弯刚度、索与拱轴向刚度比等主要设计参数对体系静力性能的影响规律。通过对大量索－拱体系的参数分析,找出了影响索－拱体系工作性能的主要因素,并给出了较优的参数建议。     

In-plane buckling behavior of slender parabolic concrete-filled steel tubular arches with fixed ends

现有规范采用“等效梁柱法”计算长细比不超过80的钢管混凝土拱的平面内稳定承载力,而实际工程中有近20%拱桥拱肋长细比超过上述限值,即大长细比钢管混凝土拱。因此,利用ABAQUS建立了有限元分析模型,在基于现有试验数据验证模型可靠性的基础上,对大长细比抛物线形钢管混凝土无铰拱在竖向均布荷载作用下的平面内稳定性能进行了分析,研究了长细比、矢跨比、含钢率、混凝土强度和钢材强度对拱肋平面内稳定承载力的影响;基于参数分析结果,对现有平面内整体稳定系数公式进行修正,提出了大长细比抛物线形钢管混凝土拱平面内稳定承载力设计公式。结果表明：拱肋稳定承载力随长细比增大显著降低,随矢跨比和含钢率增加近似线性提高。其中,矢跨比对大长细比拱肋影响更为显著,而含钢率对采用高强钢的拱肋影响更大;所提出的设计公式计算结果与有限元分析结果吻合良好,有限元分析结果与公式预测结果比值的均值为1.02~1.08,标准差为0.039~0.051,变异系数为3.74%~4.72%。     

圆钢管混凝土结构非线性有限元分析

基于合理的钢管混凝土拉、压材料数值本构模型,采用U.L.列式单元增量平衡方程,引入分层梁单元材料非线性分析理论,通过调整截面形心应变和曲率,使梁端内外力平衡,完善了分层单元法,编制了相应的非线性有限元程序,并对已有钢管混凝土结构面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等试验资料进行双重非线性有限元分析。结果表明:几组钢管混凝土模型拱和钢管混凝土压弯构件的荷载-变形曲线和极限承载力与试验结果最接近,验证了本文方法与程序的可靠性,通过与其他学者计算结果相比,表明本文方法具有较高的计算精度。     

Dynamic pulse buckling of single curvature composite shells under external blast

Dynamic pulse buckling of a single curvature composite shell under external pressure was examined using Lagrange's equation of motion and the Budiansky–Roth criterion. The predicted transient shell response compared very well with results from ABAQUS Implicit, and the predicted buckling loads also agreed with experiments on steel arches. Load duration determined whether the buckling was impulsive, dynamic or quasi-dynamic. Thicker composite shells were more likely to fail by first-ply failure rather than buckling. It was shown that the composite lay-up could be adjusted to increase the buckling resistance of the shell.     

复杂条件下Winkler地基梁的解析解

基于梁的弯曲微分方程、有限元理论和最小势能原理(虚功原理),利用梁单元间的位移、转角、弯矩和剪力协调条件,地基梁的整体平衡条件,给出了复杂条件下Winkler地基梁的一种计算方法。此方法能对Winkler地基梁在受集中力、集中力偶和任意形式的分布荷载共同作用时进行解析解求解,而且地基梁的截面和弹性模量、地基的基床系数可以分段不同。此方法能得到各梁单元和整个地基梁的沉降位移表达式,且这一表达式与简单条件下的Winkler地基梁经典解有相同的结构形式;根据与沉降位移表达式之间的导数关系,可以进一步得到转角、弯矩和剪力表达式。算例表明,计算结果与一般有限元方法的计算结果完全吻合。另外,此方法虽然在概念上属于有限元方法的一种,但单元划分方法与一般有限元方法存在本质差别,单元个数也远远少于一般有限元方法的单元个数。     

清水混凝土耐久性变曲率连环拱体结构施工技术与应用

在某博物馆项目清水混凝土耐久性变曲率连环拱体结构施工中,采用恰当的混凝土配合比和浇筑方法,把木夹板弯成变曲率模板,并利用模板安装的拼缝和螺栓孔眼布置,使其结构线条顺畅、平整圆滑,达到了清水混凝土耐久性效果。     

基于ANSYS分析CFST拱肋空间极限承载状态的计算模型研究

结合已有的CFST(concrete-filled steel tuber)本构模型,对已做试验的两个CFST(单圆管)单肋拱空间极限承载状态进行了双重非线性有限元分析探讨。采用双单元法和单单元法对比研究了基于ANSYS分析下模型拱的统一理论模型、分离式理论模型和纤维单元模型.较好地模拟了模型拱的极限承栽状态,评定了几种核心混凝土本构模型的适应性,提出了ANSYS分析下精确模拟CFST拱极限承栽状态的基本原理、基本方法和本构关系的选取建议。计算结果与试验结果符合较好,验证了本文计算模型的合理性。研究成果可供进行圆CFST拱计算时参考。     

In-plane strength and design of parabolic arches

In the current AASHTO LRFD, the arch design formula is based on the bilinear interaction relationship between two extreme cases of the axial and the flexural strength. However, this method is not suitable for the design of the shallow arch which may buckle in a symmetric snap-through mode. Also, the use of the constant reduction factor for the design of arches leads to a conservative design. This paper investigates the in-plane buckling strength and design of parabolic arches. Firstly, the thresholds for the different buckling modes of shallow parabolic arches are summarized and boundaries for the deep and shallow arches are reported. The inelastic strengths of parabolic deep arches based on the finite element analyses are then compared with those presented in AASHTO LRFD. From the results, it is found that AASHTO LRFD provides good predictions of buckling strengths for the parabolic arches under only axial compression, while the bilinear interaction relationship provides conservative values for the in-plane strength of parabolic arches due to the use of constant reduction factors that can be applied regardless of loading and boundary conditions. The modified formulas for reduction factors are proposed for various loading and boundary conditions in this study. It is found that modified formulas for reduction factors show good match with the results obtained from finite element analyses.     

Deduction and use of an analytical expression for the characteristic curve of a support based on yielding steel ribs

The convergence-confinement method (CCM) applies for cylindrical tunnels driven through a rock-mass that is assumed to be subject initially to a hydrostatic stress field. A basic component of the method is the support characteristic curve (SCC), which represents the deformation of the support produced by the load imposed on it; that is, the load that the support must carry for the amount of radial convergence occurred since support installation. The different elements that may constitute the tunnel support (before installing the tunnel lining) are steel arches (also named steel sets or steel ribs), bolts and shotcrete. The corresponding SCC’s have been developed for each of these support elements. However, for steel arches, the expressions proposed assume that the arch behaves as a rigid element, which is certainly the case for some types of arches. An accurate equation of the characteristic curve for yielding steel ribs (YSRs), steel arches with yielding capacity, has not been widely spread. This paper proposes a specific expression for this type of steel arches, capable of explaining the arch behavior which is easily used, as corresponds to the application of the CCM.