索托节点的数值模拟方法研究

为了更加准确地模拟索托结构中的索托节点,本文利用ANSYS软件进行整体桁架的模拟并进行相关的有限元分析,提出一种新的索托节点数值模拟方法,即不变刚度短梁法,并与其他3种数值模拟方法(自由度耦合方法、自由度耦合加变刚度弹簧单元方法、点-点接触方法)进行分析对比。结果表明:4种方法对桁架结构挠度和构件内力引起的差别并不明显,结果基本吻合,内力走势一致。由于自由度耦合加变刚度弹簧单元方法已得到验证,故说明本文提出的不变刚度短梁法是合理可行的;自由度耦合加变刚度弹簧单元方法和不变刚度短梁法能更好地模拟索托节点处的摩擦力行为,而且这两种方法理论明确且计算简单方便,是相对较好的索托节点数值模拟方法。     

基于弹性波传播和谱单元法的桁架结构损伤检测

为了准确、及时地对桁架结构在长期服役后出现的构件和节点损伤进行检测,本文考虑了损伤引起的节点刚度下降,采用六自由度方向的线性弹簧模拟损伤后的节点,基于谱单元法建立了带有节点损伤的桁架结构动力学模型.对桁架结构施加窄带脉冲激励以激发结构内高频弹性波的传播,采用数值Laplace逆变换方法获取结构的时域响应.结果 表明,弹性波在通过两端含有受损节点的构件时,其传播会受到一定的阻碍,导致桁架节点位移幅值的改变和首波到达节点时间的延迟,通过分析节点损伤引起的弹性波在桁架中传播的变化情况,可以实现桁架结构的损伤检测.     

基于ANSYS的简支梁桥柔性墩纵向力分配研究

在刚度耦合模型的基础上,采用大型有限元分析软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连续桥面简支梁桥柔性墩纵向力分配进行仿真分析,通过有限元模拟值与采用刚度耦合模型得到的计算值对比分析表明,刚度耦合模型计算墩顶水平力是合理的,结果是可靠的.采用节点耦合的方式模拟板式橡胶支座,采用弹簧-阻尼单元模拟滑板支座是可行的.     

钢筋混凝土梁柱节点超自由度单元

为分析RC框架结构在循环荷载作用下的非线性滞回性能,提出一个新的钢筋混凝土梁柱节点单元——"超自由度单元".单元在梁与节点交界面和柱与节点交界面被划分成"节点截面"和"梁柱截面",节点的力学性能由4节点单元描述,而梁柱受力钢筋与节点核心区的粘结滑移由存在于"节点截面"和"梁柱截面"之间的8根弹簧控制.单元具有4个外节点和4个内节点,每个内节点具有2个自由度,每个外节点具有3个自由度,该3个自由度与普通梁单元一致,从而确保本单元适合于同普通一维梁柱单元一起进行钢筋混凝土结构平面非线性分析.将内节点上的自由度依附到外节点上,单元在数值表现上具有4个节点20个自由度.通过试验和模拟分析结果对比,结果表明:结构极限承载能力和滞回曲线的捏拢特性都能被单元很好模拟,同时计算机的运行时间非常少.本模型适合于进行循环荷载作用下平面框架结构非线性响应分析.     

后张预应力混凝土摇摆墙非线性分析

为分析后张预应力摇摆墙通过摇摆界面处墙趾的张合行为降低结构损伤和震后残余变形的特性,须解决墙趾节点约束释放后的局部行为、沿墙通长布置的后张无黏结预应力应力变化与摇摆机制关系等关键问题.结合非线性宏单元的思路,用多个轴压弹簧模拟墙体与基础界面水平接缝开合行为及接缝区域力学特性,用共转桁架单元模拟预应力筋受力特征,提出了基...     

被动消能交错桁架滞回性能试验

目的 为了提高交错桁架结构耗能能力,提出在交错桁架结构的斜腹杆上设置摩擦耗能阻尼器,构成被动消能交错桁架结构.方法 分别对1/3缩尺普通交错桁架单元和被动消能交错桁架单元进行低周反复荷载试验,分析两种交错桁架单元在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力.结果 普通交错桁架单元依靠杆件的塑性变形耗能,滞回曲线不饱满,耗能能力有限,斜腹杆屈曲后,结构的刚度和承载力迅速降低,桁架单元的延性较差.被动消能交错桁架单元主要依靠摩擦耗能器耗能,滞回曲线饱满,呈平行四边形,耗能能力较强;被动消能交错桁架单元在摩擦阻尼器滑移前,水平刚度较大,摩擦耗能器滑移后,结构刚度降低,发生内力重分配;被动消能交错桁架单元,变形能力强,延性好.结论 在桁架的斜腹杆上设置摩擦阻尼器,可以有效地提高结构的耗能能力和延性.     

“变刚度”法在网壳结构设计中的应用

网壳结构杆件之间的连接，无论是采用螺栓球节点或者焊接空心球节点，都不可能实现完全的柔性或完全刚性连接，这就给结构的设计造成了一定的困难。针对这个问题，提出了“变刚度”的内力分析方法，即在梁单元有限元法的基础上，引入α系数(0＜α≤1．0)对杆件惯性矩进行调节以模拟球节点的刚性反映，随着α取值的不同，可以得出网壳结构处于不同刚度连接状态下的内力变化规律，以便对不同球节点的刚度取值提供一定的理论依据。     

体外及体内无黏结预应力梁的有限元模拟

为简化无黏结预应力梁的分析过程，利用通用有限元程序建立了体外及体内无黏结预应力混凝土梁
的分析模型.该模型由两类主单元组成，即混凝土梁单元和体外/体内无黏结预应力筋桁架单元这两类主单
元的端部节点用多点约束（MPC）连接.在体外预应力梁的转向块处，或沿体内无黏结预应力梁全跨并以比
较小的间隔处，设置刚度足够大的弹簧单元利用修正的Riks算法跟踪结构的非线性全过程响应.分析结果
表明，二次效应会对体外预应力梁的弯曲刚度和极限承载力产生较大的不利影响，无黏结预应力筋的极限
应力增量随着非预应力筋配筋率的增加而减小.     

索穹顶结构初始状态确定与成形过程分析

在研究索穹顶结构的零应力状态、施工初始几何状态基础上,着重分析了索穹顶结构的施工成形过程几何形状和单元内力变化规律,揭示索穹顶结构的初应力产生机理以及施工过程中体系的变化特征.由于索穹顶结构成形过程涉及机构运动和单元内力分析、机构位移和弹性变形耦合,采用常规的有限元方法不能求解,而非线性有限元力法是一种有效的计算方法.结果表明,在索穹顶结构成形过程中,从开始很长时间内所有单元内力均处于较低水平,此时结构是一种机构状态,节点位移主要是刚体位移.当所有索进入工作状态时结构的体系从机构转变为具有一个自应力模态的、可刚化的稳定体系,各单元的内力迅速增大.说明了索穹顶结构的成形过程,也是预应力生成的过程.     

高强冷弯薄壁型钢住宅楼盖梁受力性能研究

在试验的基础上,采用有限单元法对高强冷弯薄壁型钢桁架楼盖梁的受力性能进行了研究.考虑材料非线性和几何非线性的影响,采用塑性壳单元建立有限元模型.桁架节点的拉铆钉采用节点耦合模型.将试验和有限元分析结果进行全面比较分析,验证了文中采用的有限单元法的准确性.然后采用此方法建模分析不同高度和跨度的楼盖梁的受力性能,以及桁架节点采用双铆钉连接时对桁架梁受力性能的影响.最终拟合出不同高度和跨度的楼盖梁的承载力估算公式,供工程设计参考.     

预应力索桁架点支式弧形玻璃幕墙施工技术

结合工程实例,介绍预应力索桁架点支式弧形玻璃幕墙施工的技术特点和难点,以及狭窄场地全玻幕墙脚手架搭设、曲面幕墙空间定位、索桁架支承结构及大玻璃安装、注胶密封等施工技术。     

初始预应力值对张弦梁结构受力性能的影响

张弦梁结构的工作性能受到拉索初始预应力的影响。从内力和变形的角度对张弦梁结构进行了理论分析,并通过建立有限元模型运用SAP2000对张弦梁结构进行了有限元分析,验证了有限元分析结果与理论分析结果的一致性,进而由有限元计算结果分析初始预应力对结构受力性能的影响。分析结果表明,初始预应力的合理取值可以改善结构的内力分布,而对结构的竖向挠度和支座位移的影响很小。     

三角形钢屋架力学计算模型的研究

对三角形钢屋架的杆件类型及立柱抗侧刚度因素对屋架的内力影响进行了研究．由于三角形屋架的弦杆制作通常采用整根杆件制作,与腹杆用节点板连接,并支撑于钢立柱上,因此弦杆杆件类型及立柱侧移刚度对屋架内力有一定影响．本文利用MIDAS对某仓库工程三角形屋架进行了4种力学模拟计算,通过对比：设计时,三角形钢屋架的弦杆按梁单元是必要的,同时不考虑立柱抗侧刚度对屋架内力影响．对此类屋架设计本文提出了明确的计算方法,具有较高的实用价值．     

预应力锚索在滑坡治理中的应用研究

在分析预应力锚索加固边坡机理的基础上。分析确定预应力锚索的设计计算参数。如锚固力及锚固角等，着重研究了粘结剪应力非均匀分布情况时锚固长度及锚索间距的确定问题，并以公路边坡加固工程为例，说明预应力锚索加固边坡的合理性及可靠性。探讨预应力锚索在滑坡治理中的应用问题。为预应力锚索在加固工程中的应用提供有益的借鉴．     

预应力网架结构优化分析

在空间网架结构中引入预应力,可以使其适用范围变得更加广泛、经济性变得更加合理.进行预应力网架结构优化研究,对于该种结构的推广和应用,具有积极的现实意义.文中以拉索张力和杆件截面为设计变量,提出了预应力网架结构的优化模型,并给出了具体的优化设计步骤.以一具体实例对网架结构进行了预应力优化分析,验证了模型的可行性,同时得出了一些有益的结论.     

风荷载对1000kV变电架构的影响

在对1 000 kV变电架构进行风荷载受力分析时,以单跨架构为例计算风振系数zβ并判断其合理性.按联合架构,计算不同风向时架构的受力情况及风荷载产生的内力占总内力的情况,从而为1 000 kV变电架构及类似结构的风荷载计算提供参考.     

A new cable truss support system for coal roadways affected by dynamic pressure

The support of coal roadways is seriously affected by intense dynamic pressures. This can lead to problems with large deformation of the roof and the two side walls of coal roadways. Rapid convergence of the walls and roof, a high damage rate to the bolts and cables, or even abrupt roof collapse or rib spalling can occur during the service period of these coal roadways. Analyzing the main support measures used in China leads to a proposed new cable truss supporting system. Thorough study of the entire structure shows the superiority of this design for roadways suffering under dynamic pressure. A corresponding mechanical model of the rock surrounding the cable truss system is described in this paper and formulas for calculating pre-tightening forces of the truss cable, and the minimum anchoring forces, were deduced. The new support system was applied to a typical roadway affected by intensive dynamic pressure that is located in the Xinyuan Coal Mine. The results show that the largest subsidence of the roof was 97 mm, the convergence of the two sides was less than 248 mm, and the average depth of the loose, fractured layer was only 6.12 mm. This proves that the new support system is feasible and effective.     

大跨度纺锤形气撑式张弦梁找形分析

气撑式张弦结构是一种利用预应力建立初始刚度的新型结构体系,为研究结构在初始预应力作用下位形变化对其力学性能的影响,采用改进的逆迭代法对60 m跨度纺锤形气撑式张弦梁进行找形分析,研究了找形对结构初始态下内力分布和荷载态下极限承载力的影响,对比了该结构与桁架、传统张弦梁的力学性能和经济性.结果表明:找形后初始态上弦位形误差只有矢高的0.67%;经找形结构初始态下内力分布较未经找形结构发生明显改变,且荷载态下竖向承载力降低22.24%;气撑式张弦结构刚度较等跨度桁架和传统张弦梁要低,但用钢量要少34.80%.找形分析可有效控制大跨度气撑式张弦梁初始态位形误差,但对其力学性能影响较大.     

火灾下预应力损失对新型弦支穹顶结构稳定性影响分析

为了研究奥运会羽毛球馆在火灾情况下的性能,作者基于大空间空气升温理论对温度场进行了模拟,通过预应力损失反映温度变化对索力大小的影响,并对弦支穹顶结构进行了双重非线性影响的稳定承载力分析研究.计算结果表明,结构在90min火灾后除最外圈环索以外,其余环索的预应力损失比较明显,整体稳定承载力下降约1/5,但仍具有一定的安全储备;材料高温蠕变性对结构稳定承载力的影响很小,在结构抗火分析时可以忽略.     

大型钢结构桁架设计方法

随着电力、交通、石油、化工业的快速发展 ,在实际工程设计中所遇到的大型钢结构桁架设计项目也越来越多。将计算结构力学的矩阵分析法引入到大型钢结构桁架的静力分析和力学计算之中 ,并运用计算机高级语言编制了大型钢结构桁架的静力分析和力学计算程序 ,该计算程序能方便、快捷地计算出空间桁架的节点力和立柱、腹杆的内力 ,进而校核钢结构桁架的强度、刚度和结构稳定性。并运用AutoCAD工具软件绘制出钢结构桁架的工作图。设计方法具有一定的通用性 ,对提高钢结构桁架的设计效率 ,缩短设计周期和提高经济效益具有实际意义