损伤对单层柱面网壳在强震下破坏影响

利用通用有限元分析软件Abaqus,采用宏观、微观响应指标,通过对比理想与损伤两种情况下结构响应的差异,研究强震下损伤对单层柱面网壳破坏的影响。     

强震作用下大跨度连续梁桥的倒塌破坏研究

近年来,大量的连续梁桥在强烈地震中出现了构件破坏甚至发生了整体倒塌的现象,因此需要对大跨度连续梁桥的倒塌破坏机理进行研究。结合一座大跨度连续钢箱梁桥,本文首先通过LS-DYNA建立了其动力显式有限元模型,然后通过倒塌仿真分析得到该连续梁桥在强震作用下的破坏模式,重点对比分析了不同地震波及其输入作用下的破坏特征。结果表明,在强震作用下,该连续梁桥的桥墩最先发生破坏,且边主跨间的桥墩尤应引起关注;考虑竖向地震后,桥梁的破坏模式发生了改变。     

单层柱面网壳在强震下的破坏机理研究

柱面网壳的结构形式、受力特性与其他网壳结构不同,造成其在强震下破坏机理的特殊性。采用基于结构响应的全过程分析方法,利用软件Abaqus,综合宏观、微观响应指标,对单层柱面网壳进行大规模的参数分析,探求其在强震下的破坏机理。通过典型算例的分析比较,确定了单层柱面网壳的破坏模式及其特征,总结了临界荷载的确定方法。在大量计算数据统计的基础上,提出了单层柱面网壳实用的动力破坏判别准则。单层柱面网壳在强震下可能出现的动力失稳破坏突然,破坏时塑性发展浅,结构刚度几乎没有削弱,结构位移小。单层柱面网壳在强震下强度破坏也可能出现,情况与前不同,其中强度破坏包括强度破坏Ⅰ和强度破坏Ⅱ,强度破坏Ⅱ有明显失稳现象而强度破坏Ⅰ没有。动力实用判别准则以最大节点位移和8p比例为参考指标,用来确定强度破坏Ⅰ和强度破坏Ⅱ极限荷载。对考虑损伤的柱壳破坏机理进行了初步探讨,损伤对不同的结构影响不同,给出了工程设计中损伤降低系数的建议值。     

球面网壳结构在强震下的失效机理

研究了球面网壳结构在地震等动力荷载作用下两种可能的失效机理 :由于几何非线性起主要作用导致的动力失稳和由于塑性变形过度发展导致的强度破坏。提出了统一的基于响应分析的关于网壳结构失效机理的理论框架。对单层球面网壳在简谐荷载和地震荷载作用下的失效机理进行了较系统的分析 ,提出了具体的动力失稳和强度破坏判别准则 ,求得了相应的极限荷载。取得的结果具有良好的规律性 ,验证了所提出的理论框架的合理性和实用性     

球壳结构清水混凝土施工技术

通过具体工程实例,介绍了球壳结构清水混凝土施工工艺流程及操作要点,提出了混凝土的养护、拆模及该球壳结构清水混凝土施工的质量控制措施,积累了球壳结构清水混凝土施工经验。     

建筑结构在火灾条件下倒塌破坏的分析

随着经济的发展，高层建筑逐步增多，火灾荷载和不安全因素也随之增加。如果因火灾而造成高层建筑倒塌，必将给救人和救火带来更大的困难。据调查，美国“9·11”纽约世贸中心倒塌的原因在于大火熔化了支撑钢筋，而不是飞机的直接撞击，在爆炸现场救火的300多名消防人员及警察因建筑倒塌而丧生。 一、建筑结构倒塌原因 建筑物中建筑构件名目较多，近年来随着一些新材料、新工艺、新技术在建筑领域中的广泛应用，建筑构件的性能也变得越来越复杂，燃烧破坏的特点也趋于多样性。不同建筑构件均具有自身的燃烧性能和耐火极限。火灾条件下…     

基于响应面法的单层球壳简谐荷载下的破坏形式判别

为了减小单层球面网壳在简谐荷载作用下的破坏形式判别中的计算量,避免反复试算,节约后处理时间,提出了利用响应面法计算结构可靠指标从而判别失效类型的方法:利用响应面法计算单层球面网壳在简谐荷载下基于位移失效模式的可靠指标;建立可靠指标和破坏形式之间的明确对应关系;获得判别单层球面网壳破坏形式的量化指标。研究表明,该方法能够准确地判别出结果,并具有高效率和实用性。     

扁球壳的大挠度弹塑性分析

推导出了几何非线性和物理非线性的扁球壳在法向荷载作用下增量形式的基本微分方程，并用伽辽金配点法求解该方程，给出了轴对称扁球壳在均布荷载作用下的数值计算结果。     

考虑下部结构的球面网壳在强震作用下的破坏机理研究

以具有实际工程意义的40m跨度,矢跨比为1/3,同时考虑圈梁和下部柱及柱间支撑的K8型单层球面网壳为研究对象,利用ANSYS有限元程序,在考虑几何非线性和材料非线性效应的条件下,研究该结构在三向强烈地震荷载作用下的动力响应、失稳模态及破坏机理,并分析下部支承结构、杆件弯曲变形对网壳结构动力稳定性的影响。     

下部支承结构对网壳结构强震响应的影响研究

总结了关于考虑下部支承影响的网壳结构强震失效研究的最新研究成果。介绍了基于响应的荷载域全过程分析方法;通过建立精细化的数值模型,对考虑下部支承结构的单层球面网壳在强震作用下的特征响应进行了分析,得到了考虑下部支承结构的单层球面网壳在强震作用下的失效特征;通过大规模参数分析,详细地阐述了下部支承结构对网壳结构失效极限荷载的影响;提出了对于耦合体系的简化分析方法并初步研究了非线性下部支承结构对网壳结构失效的影响;讨论了下部支承结构非线性对网壳结构响应的影响。研究表明,非线性材料的支承结构也将明显改变耦合体系的响应规律及失效模式。     

短程线型单层球面网壳风振响应参数分析及实用抗风设计方法

本文运用网壳结构频域分析法,在七种基本参数的常用变化范围内,对短程线型单层球面网壳进行风振响应分析．考察各参数对短程线型球面网壳的风振响应及控制响应所对应的风振系数的影响,然后对所得的计算结果进行统计分析和归纳．在此基础上从理论高度进行概括,提出了短程线型单层球面网壳的实用抗风设计方法．     

网壳结构铸钢球节点弹塑性分析及试验研究

为了对重庆奥林匹克体育中心网壳结构铸钢球节点承载安全性作出评价,本文对一关键节点进行了弹塑性分析和实体试验研究。通过对该节点有限元模型的弹塑性分析,得到节点应力、应变分布情况。通过铸钢球节点结构的实体试验,得到表面各测点应力测试值。结合理论分析和实体试验,分析了铸钢球节点的传力路径和和受力特点,指出其应力从连接端口到球体“高-低-高-低”的变化规律,按VonMises强度理论对其承载能力做出了评价。将管身应力与管脚应力的比值作为反映应力集中程度的一项重要指标,对此进行分析并指出,大型铸钢球节点设计时可以通过控制该比值优化应力传递路径。     

考虑损伤累积的单层球面网壳弹塑性动力稳定研究

针对动力荷载作用下单层球面网壳结构考虑损伤累积效应的动力稳定问题,应用有限元方法进行了研究.建立了钢材考虑损伤累积的本构关系模型,并通过对动力时程计算时不同子步弹性模量和屈服强度的不断修正,获得了考虑损伤累积的单层球面网壳的动力响应,进而对结构进行了动力稳定分析.结果表明,考虑了损伤累积效应的单层球面网壳的动力响应增大,动力失稳的临界地震波峰值降低.     

基于遗传-模拟退火算法的单层球面网壳结构破坏模式优化

将遗传算法和模拟退火算法相结合,以遗传算法作为基础,将模拟退火机制融入其中,提出遗传-模拟退火算法(GASA)。通过三个经典函数最小值求解,表明混合算法在优化行为、优化效率及稳定性方面均具有明显优势。以构件截面为优化变量,应用构形易损性理论,以结构集簇过程中自由簇构形度Q标准差最小为优化目标,建立单层球面网壳结构倒塌破坏模式优化模型。以一个原型跨度75m、相似比1∶10的单层球壳振动台试验模型为例,采用GASA算法对此试验模型进行倒塌模式优化分析,通过优化前后自由簇构形度变化规律和加速度时程分析结果的对比,表明提出的优化方法及优化模型能够实现单层球面网壳在地震作用下的倒塌模式从无征兆的动力失稳破坏转化为承载力强度破坏。     

六种网格形式的单层球面网壳的风振响应

分析六种网格形式的单层球面网壳的风振响应,在频域内直接求解网壳风振响应（位移、内力、加速度）的统计值,研究不同网格形式及不同矢跨比对单层球面网壳风振响应的影响。     

球面壳体表面风压分布特性风洞试验研究

球面壳体是工程中一种常用的屋面结构形式。本文通过刚性模型风洞试验,对不同场地类别下球面壳体表面风压分布进行了同步测量。根据测到的同步风压分布数据,对壳体表面风压场特性进行了分析,包括平均风压系数及脉动风压系数分布、脉动风压的自功率谱及互功率谱分布、风压场的本征正交分解特性、雷诺数对壳体表面风压分布的影响等。结果表明,球面壳体模型表面风压分布受雷诺数的影响明显,且模型的曲面特性使得由风场本征正交分解得到的前几阶特征模态对整个风压分布的贡献增大。该研究为这类结构在抗风分析中风荷载的确定及数值模拟提供试验依据。     

单层球壳模型结构振动台试验研究

通过对单层球壳结构模型的振动台试验,分析了结构在地震作用下的破坏模式。为使模型呈现不同的倒塌模式,设计了3个缩尺比为1/10的试验模型：模型1与模型3以期发生承载力破坏倒塌模式;模型2设置6个薄弱区,以期发生动力失稳。采用多次加载方案,水平向输入地震波,逐级提高峰值加速度,完成振动台试验。采用基线调整法对原始试验数据进行校正;采用有限元软件ANSYS中的大质量法对试验模型进行考虑双非线性的多点输入时程分析,获得结构动力响应;采用自编程序对模型结构进行有限元塑性分析。结果表明：试验模型的倒塌模式与试验预期结果吻合良好,验证了振动台试验的完备性;有限元分析结果与实测结果吻合较好,验证了数值计算方法的正确性。     

单层球面网壳的优化设计

提出了针对单层球面网壳结构的一种优化设计方法,它是一种以网壳的总造价为目标函数,取网壳的网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积作为优化设计变量,采取直接搜索法与准则法相结合的优化设计方法.基于用Fortran90软件编制的优化设计程序,对单层球面网壳结构进行了大量的计算,用回归分析得出网壳最优网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积,同时使杆件面积规格化,以便直接用于实际工程.     

Nonlinear response and reliability analysis of tunnels under strong earthquakes

The damages of tunnels under earthquakes showed that soil–rock deposits around a tunnel have significant effects on its response to earthquake excitations, caused by the spatial variability and correlation of the soil properties, which may properly be modelled as a random field. This paper studied these effects through modelling the surrounding soil as a random field on the response of a tunnel and made some comparisons with the corresponding deterministic analysis. A two-dimensional finite element model of the tunnel-soil system was examined, and the corresponding random field was simulated by the spectral representation method. The results revealed that the corners of the tunnel are the critical locations for the axial force and bending moment. The comparisons showed that the results of the deterministic analysis usually yield higher results than the corresponding random field results. The reliabilities of a tunnel for two limit-state functions were considered: one is defined as exceeding the design limit according to the Chinese design code, whereas the other is exceeding the ultimate strength of the reinforced concrete tunnel lining. The equivalent extreme events were formulated for the respective limit-state functions, from which the tunnel system reliability can be evaluated. The probability density evolution method was used to calculate the stochastic response and reliability of the tunnel under a strong earthquake.