高耸钢结构桥塔的极限承载力研究

以一座大跨径悬索桥的桥塔方案为研究对象,运用大型有限元软件ANSYS研究了该钢结构桥塔的极限承载力,计算结果表明,只有综合考虑结构的几何和材料非线性才能准确的评估出结构的极限承载力。     

钢筋混凝土梁柱单元的高斯积分

在已建立的任意截面钢筋混凝土梁柱单元模型基础上,分析了单元积分时高斯点数对钢筋混凝土结构非线性分析结果的影响,分析比较了现行混凝土结构设计规范建议的用于计算弯压截面极限承载力的混凝土受压σ-ε关系和用于非线性分析的σ-ε关系的差异,并将计算结果与试验结果比较,建议合理的钢筋混凝土梁柱单元积分高斯点数。     

变截面工形柱平面内弹塑性极限承载力研究

应用非线性有限单元法对变截面工形柱平面内弹塑性极限承载力进行了几何非线性分析.利用牛顿-拉弗森法和弧长法对荷载-位移平衡路径进行跟踪研究,研究了翼缘宽厚比对结构极限承载力的影响;分析中考虑了不同楔率和长细比等因素对构件极限承载力的影响,提出实用计算公式,获得对工程结构设计有益的结论.     

合肥体育场屋盖中梭形柱设计与抗倒塌分析

合肥体育场屋盖为大型钢结构挑篷,支承于50个梭形柱上,使用ABAQUS程序计算了该结构的极限承载力,弹塑性计算结果表明,梭形柱的极限承载力在规范允许的合理范围。还使用连续倒塌理论计算了结构在某些梭形柱失效后的极限承载能力,计算结果符合设计要求,整个结构设计合理。     

水利与建筑工程混凝土结构设计规范受弯承载力分析比较

从混凝土结构设计规范和水工混凝土结构设计规范出发,针对钢筋混凝土受弯构件承载力,从极限状态设计表达式、荷载分项系数的取值、钢筋和混凝土两种材料的强度取值、受弯构件正截面和斜截面承载力计算等方面进行了详细的对比分析.重点找出两个规范中不同的系数取值对计算结果的影响,分析其不同取值的原因.得出的结论表明建筑与水利工程中构件的计算方法和原理是基本相同的.我国应充分利用两种规范趋同的有利条件,以混凝土结构设计规范为基础,以两种混凝土结构设计规范的统一为龙头,尽快推进土木工程各专业混凝土结构规范的统一.     

内凹式索拱结构极限承载力研究

采用考虑双重非线性的有限元方法对内凹式索拱结构的极限承载力进行了参数研究。主要分析了5种荷载形式下支座形式、拱矢跨比、索矢跨比、撑杆数量、拱截面、索截面、初始张拉力和初始缺陷等参数对内凹式索拱结构承载力的影响;并与仅考虑几何非线性的结果进行了对比。分析结果表明:支座形式、矢跨比、撑杆数量、拱截面等因素对结构承载力影响较大;索截面、初始张拉力和初始缺陷等对结构承载力影响较小;其合理的取值范围为:拱矢跨比取0.125~0.20,索矢跨比取0.05~0.10,索截面积取拱截面积的4%~6%,与拱结构相比,该结构的整体稳定性、极限承载力、整体刚度都大幅度提高,对缺陷的敏感度减低;半跨荷载是结构设计的控制荷载,给出了快速确定初始张拉力的简化计算公式。     

不同截面钢柱轴压稳定性对比研究

参考钢结构稳定性设计中有关初始几何参数的设定,并采用有限元理论中的非线性屈曲分析,设计出一套较为实用和精确的钢结构稳定性计算方法。分别计算了H型钢、圆形钢管、方形钢管柱的轴压极限承载力,并分别总结其不同截面几何参数对极限承载力的影响,最后,综合对比分析三种截面柱的屈曲承载力数据,得到并总结出了各自不同受力优缺点和规律,希望为我国钢结构的结构选型提出一些可供参考的建议。     

变截面Ⅰ形柱平面内稳定的有限元分析

借助于大型通用有限元软件 ANSYS,在大挠度、弹塑性范围内对变截面Ⅰ形柱进行了双重非线性稳定分析,并分析了多种因素对于变截面柱极限承载力的影响,将有限元计算结果同《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)计算结果进行了比较。     

薄壁异形截面铝合金轴心受压柱屈曲模态耦合及承载力计算

薄壁异形截面铝合金构件广泛应用于建筑结构中,但其截面的复杂性导致该类构件的破坏模态更加复杂。有限元模型采用有限元软件ABAQUS建立并经过试验结果验证。通过有限元方法,分析了薄壁异形截面铝合金柱的塑性屈服、局部屈曲与塑性屈服耦合、局部屈曲与整体屈曲耦合、以及整体屈曲等4种破坏模式的构件变形和截面应力发展。将有限元方法计算的薄壁异形截面铝合金轴压柱极限承载力,与国内外铝合金结构设计规范的计算结果进行了对比。结果表明,现行规范的设计方法在计算薄壁异形截面铝合金轴压柱的承载力时都较为保守。     

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架受力性能试验研究

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架,结构型式不规则、受力复杂。为考察其受力性能,评价其安全性,对该结构进行了设计验证和极限承载力的缩尺模型试验研究和有限元分析。试验研究表明：变截面梁折线形斜柱钢刚架在设计荷载作用下均处于弹性状态,在极限承载力试验中,变截面梁与折线形斜柱连接部位最先屈服,2.56倍设计荷载时结构达到极限状态。结合试验结果与有限元计算结果,分析了结构的受力变形特征和内力分布规律,分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合良好,试验结果验证了理论分析与原型结构设计的正确性;研究表明,折线形斜柱大悬挑钢刚架结构在保证顶部水平约束的情况下,具有较高的承载能力和足够的安全性。     

钢管桁架屋盖结构的极限承载力分析

对某体育馆的钢管桁架屋盖结构进行极限承载力分析,取用两种不同的模型,同时考虑几何非线性及材料非线性,采用逐步加载的方法,得到了荷载一位移全过程曲线。分析结果表明,该屋盖结构具有一定的安全储备,对结构的局部进行优化设计,既能满足承载力要求,又能取得较好的经济效益。     

基于极限分析下限法的溶洞顶板承载力研究

在已有的极限分析下限法求解格式的基础上,直接以超载系数作为目标函数,将应力边界分为超载边界和不超载边界,建立求极限承载力下限法的非线性规划模型,并使用内点法求解最优解。通过模拟土体的三轴试验验证了本方法和程序的正确性,并将程序应用于溶洞顶板承载力的研究中,在已有极限分析下限法对溶洞顶板承载力研究的基础上,进一步考虑了水平向地应力对溶洞顶板承载力的影响。研究结果表明,在溶洞顶板厚度相同的前提下,溶洞跨高比l的值对溶洞顶板承载力影响非常显著;在溶洞尺寸相同的前提下,溶洞顶板厚度只在一定范围内对溶洞极限承载力有影响,超过这个范围后,其影响可不考虑;考虑水平向地应力在顶板厚度较大、跨高比较小时对承载力影响较大,在使用下限法计算溶洞顶板极限承载力时不能忽略水平向地应力的影响。     

北京大学体育馆钢屋盖预应力桁架壳体结构分析的几个关键问题

本文介绍了2008年奥运会乒乓球比赛馆———北京大学体育馆预应力桁架壳体钢屋盖结构分析的三个关键问题:初始态预应力度的确定、地震作用下屋盖的地震响应分析以及屋盖的极限承载力分析。所有问题均采用非线性有限元分析,其中屋盖的极限承载力采用弹塑性非线性有限元进行分析,同时考虑了几何非线性和滑动支座滑动引起的支承条件的非线性变化。分析结果表明,预应力拉索和滑动支座的积极应用,使屋盖结构成为自平衡体系,提高了屋盖结构的效率,减小了下部支承结构的设计难度;屋盖的极限承载力取决于支座立柱、中央刚性环和屋盖支撑的强度和刚度。     

绵竹体育中心体育馆屋盖结构设计

绵竹体育中心体育馆屋盖是一支撑在下部混凝土框架结构上的大跨度空间管桁架结构,并在下弦管内张拉预应力索。利用SAP 2000对屋盖结构进行承载力计算、动力特性分析、线性屈曲分析、非线性极限承载力分析,对关键节点进行有限元分析,并与不采用预应力的模型进行横向对比。分析表明:采用下弦管内张拉预应力的管桁架能很好地解决水平推力及竖向挠度较大的问题,同时满足结构设计及建筑外观要求。     

K型搭接节点承载力性能分析及建议公式

空间管桁结构是目前流行的结构形式 ,其相贯节点的特性比较复杂。利用有限元分析手段 ,考虑材料非线性和几何非线性对节点进行非线性全过程分析。针对K型节点重点考察了搭接型节点的应力分布、塑性扩展和变形 ,考察各个参数对承载力的影响 ,对规范的承载力公式进行修正 ,并与国外规范进行比较     

混凝土斜拉桥与T构协作体系的极限承载力研究

考虑结构的材料非线性和几何非线性,通过对协作体系金马大桥进行全过程非线性分析,得到了结构的极限承载力。研究了混凝土收缩徐变、加劲梁配筋率、斜拉索的安全系数、加载方式等因素对协作体系桥梁的极限承载力的影响,结果表明斜拉索的设计安全系数是很重要的影响因素,应加以重视;全桥和半桥加载时,弹塑性极限活荷载安全系数分别为21.4和9.67,表明金马大桥这种协作体系具有良好的极限承载能力;其弹塑性极限承载力远小于弹性极限承载力,研究结果可以为同类桥梁工程的设计和计算提供参考。     

溶洞上方圆形基础地基极限承载力有限元分析

针对 3 种典型围岩条件,采用有限元方法对岩溶地区圆形基础下溶洞顶板稳定性进行了分析计算,讨论岩石地基极限承载力的确定方法,得出不同围岩、溶洞顶板跨度、顶板厚度条件下地基的极限承载力,并分析极限承载力与各影响因素之间的关系。     

2010年上海世博会主题馆结构整体模型分析

对2010年上海世博会主题馆整体结构进行了ETABS和ANSYS建模分析。对屋盖结构进行了结构整体模型和屋盖单独模型的极限承载力分析比较,表明整体模型能充分真实的反映结构的全过程状态,屋盖单独模型则可用于进行结构初步设计判断;将结构ANSYS模型与ETABS模型二者动力特性对比,结果表明对结构简化建模的合理性及建模的正确性;通过对整体结构的静力弹塑性分析表明结构具有较好的水平抗侧力刚度,结构满足三水准的抗震设防目标。     

张弦空间结构的非线性分析

运用非线性有限元基本理论研究张弦空间结构的非线性特征。针对5个张弦空间结构工程,研究结构的几何非线性、材料非线性和边界条件的状态非线性特征,揭示其基本力学特性。分析表明:张弦空间结构的刚性构件体系贡献了结构的线性刚度,结构的变形协调使拉索应力刚化进而增大结构的几何刚度;对索施加初始预拉力可以增大结构几何刚度,但不影响结构总刚度增量的变化规律;结构总刚度的非线性部分随荷载步的改变而更新,结构分析须先确定结构所处的荷载工况;结构材料进入塑性后表现为结构总切线刚度中线性部分的降低,当结构达到弹塑性极限承载力时表现为结构材料失效。基于张弦结构的自平衡特性,当张弦空间结构滑动支座滑移达到滑程时,结构的边界条件转变为相应的铰支座或弹性支座。通过屋盖结构支座附近同位置且同方向的下部支承结构体系的刚度与屋盖邻支座区域杆件体系刚度的比较,可方便准确地对屋盖单独模型进行屋盖结构在实际工作环境中边界条件的模拟。