超大立式钢制储罐有限元分析与试验验证

为了掌握超大立式钢制储罐结构的静力特性,文中基于势流理论,引入流固耦合单元和接触单元,利用有限元软件ADINA建立15万立方米超大钢制储罐体系三维有限元模型,进行储罐结构在不同充水高度下的静力分析,获得储罐罐壁结构不同高度处的环向和轴向应力及分布规律,通过与试验结果进行对比,二者吻合较好,验证了ADINA有限元建模方法的合理性。最后给出了超大立式钢制储罐罐壁的应力云图和设计建议,为进一步开展储罐的静动力非线性分析奠定基础。     

自制穿心式压力传感器在预应力桥梁工程中的应用

通过对自制穿心式压力传感器的工作原理、结构特点和稳定性测试三个方面的阐述,结合具体试验项目,探索了自制穿心式压力传感器在桥梁工程中的应用价值,试验结果表明:自制穿心式压力传感器数据稳定可靠、适应性强,可用于桥梁预应力结构的张拉应力控制,降低施工难度,节约了工程成本。     

穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点的试验研究

首先完成了取自实际工程的两个╋字形穿心暗牛腿式钢管混凝土柱节点的足尺试验 ,检验了这种柱节点的承载能力和破坏形态。随后进行了 7个不同形式的节点模型试验 ,通过变化节点中的环梁、板、穿心牛腿等参数 ,提出了这种柱节点形式的优化和改进方案     

直角突变式吊车梁支座受力性能分析

以某厂房直角突变式吊车梁应力测试为工程背景,由于厂房原有结构存在限制,梁端头截面高度不能做到足够大,吊车吨位大、工作繁重,故对其直角突变式吊车梁支座受力性能进行了有限元分析。结合实际应力测试和有限元计算数据,比较和探讨截面突变处的局部应力状态和力学性能,进一步了解直角突变式吊车梁端头的疲劳敏感区以及此类吊车梁的疲劳性能。     

回填荷载作用下桶式结构的内力变化研究

单桶多隔舱型式的桶式结构已经在防波堤工程中得到了应用,但作为直立式岸壁结构,需要在陆侧进行回填,这种结构的安全可靠性尚未得到验证。通过原位试验对桶式结构的内力进行了测试,得到了下桶壁、隔舱、盖板和上桶壁等部位的内力数据。绘制了回填荷载作用下关键部位的混凝土应变随时间变化曲线和钢筋应力随时间变化曲线,发现了桶式结构各部位内力的发展规律,了解了陆侧回填工况下桶式结构的受力状况。试验结果表明结构本身在回填过程中具有良好的稳定性,为结构的进一步优化提供了数据支撑。     

截面优化后网壳结构几何缺陷敏感性研究

单层网壳结构是缺陷敏感结构,经截面优化设计的单层网壳结构对初始几何缺陷分布形式更加敏感.在多种缺陷分布形式下,对截面优化后的网壳模型进行双重非线性整体稳定性分析,研究杆件截面取值与缺陷分布、结构极限承载力之间的关系.结果表明:截面优化寻优结果与初始几何缺陷分布有直接关系,增大缺陷较大处杆件截面能显著提高结构承载力;经截面优化设计的网壳仅在其设计初始几何缺陷下稳定承载力满足设计要求,在其他缺陷下承载力均下降明显.本文对这一现象进行了深入的研究,并通过优化"杆件分组"的方式改进了由截面优化设计导致的结构稳定承载能力对缺陷分布的高度敏感性,提高了结构整体稳定承载力的鲁棒性,同时降低了结构的耗钢量.     

劲性水泥土连续墙的抗弯刚度研究

阐述了劲性水泥土连续墙的工作机理，指出水泥土对荷载具有分担作用并对结构体的刚度具有贡献，而且这种分担作用和贡献将随荷载的变化而变化。将劲性水泥土连续墙体在荷载作用下的变形过程分为5个阶段，分析了各阶段结构有效截面和截面应力分布的演变情况，推导了在工程应力允许范围内连续墙结构刚度的计算式，并通过试验验证了计算方法的合理性。     

钢筋混凝土水泥筒仓损伤检测与有限元分析

通过现场结构检测,分析钢筋混凝土筒仓的当前应力状态与结构损伤状态。基于ABAQUS有限元软件,在储料荷载、温度荷载、荷载组合三种作用条件下,采用混凝土塑性损伤模型研究仓壁环向轴力沿高度的分布规律、底板环向轴力沿径向分布规律,结果表明:在荷载组合作用下,仓壁环向轴力在底板上方4.895m处达到2820kN/m; HLA环梁附近达到混凝土极限抗拉应力,底板的环向轴力最大值为1557kN/m。结合有限元结果与施工情况,分析底板贯穿裂缝成因,提出了加固建议,供今后类似工程参考。     

基于斜拉式人行天桥荷载试验的有限元分析

以某斜拉式钢结构人行天桥结构为研究对象,对其进行了静载试验和有限元分析,得出以下结论:墩柱位置出现压应力,而梁中部则出现拉应力;在最不利形式试验荷载工况下,实测桥墩处箱梁两端压应变最大,在试验荷载作用下主梁、墩塔和索塔的截面应力实测值均小于理论计算值,应力校验系数小于1.0,说明结构强度满足设计要求,在试验荷载下有一定安全储备,结构安全可靠;有限元分析能有效运用于斜拉式钢结构天桥的整体结构安全评价中。     

大型LNG储罐顶部环梁的优化设计

顶部环梁作为LNG储罐混凝土外罐罐顶与罐壁的连接部分,位置特殊且受力复杂。合理的顶部环梁设计,既能为储罐的安全使用提供保障,又能节约成本,实现安全和经济双赢。利用有限元法（FEM）分析了大型预应力混凝土全容式LNG储罐在使用荷载作用下顶部环梁的应力分布,研究了顶部环梁的截面形式及尺寸对其应力的影响。研究结果表明：可通过增加顶部环梁的突出部分来缓解其应力过大现象,而突出部分的厚度需要通过计算确定,过大或过小都会加剧应力集中;突出部分也不宜过高,过高不经济且增加自重;顶部环梁与罐顶连接折角处以及环梁与罐壁交接的折角处局部有较大的拉应力,是应力集中区域,需要配置适量的斜向构造钢筋。顶部环梁的优化设计可为大型LNG储罐结构设计提供一定参考,并为实现我国大型LNG储罐自主设计打下了一定的基础。     

强风作用下高耸钢结构输电塔的破坏特征研究

强风作用是输电塔等高耸结构倒塌的潜在威胁,由于不同风场的特征存在很大的差异,导致结构具有不同的破坏形式。本文研究了两种风场下结构不同高度截面抗风能力的验证方法。文中,首先引入了边界层近地风和下击暴流风的设计风荷载;其次,提出了输电塔结构抗风能力的验证方法,即两种风力引起的输电塔结构底部截面弯矩相等,并在达到输电塔结构底部截面抗风能力极限状态时,计算不同高度处输电塔截面的抗风能力是否满足设计要求;最后以一大跨越输电塔为例进行分析,结果表明,当底部达到抗风能力极限状态时,下击暴流可导致结构在40m高度区域内发生破坏,而近地风可导致结构首先从根部发生破坏,从而在理论上验证了下击暴流强风荷载作用下输电塔结构大多不在根部首先发生破坏的现象。     

多高层钢框架结构截面最佳剪切和弯曲刚度分布确定及验证

以多高层钢框架结构在地震作用下的层间剪切变形角和弯曲变形角变化率为目标,探讨多高层钢框架结构截面最佳剪切和弯曲刚度分布。将建筑结构简化为竖向悬臂杆,地震作用简化为倒三角形分布荷载。设定悬臂杆沿高度方向层间剪切变形角和弯曲变形角变化率处处相等,反算出悬臂杆截面剪切和弯曲刚度分布,并定义为截面优化剪切和弯曲刚度分布。建立6层钢框架结构算例模型试算,依据截面优化刚度分布公式确定各层的剪切刚度和弯曲刚度;进行弹性时程分析,计算各层的剪切变形角和弯曲变形角变化率;并对刚度进行修正,修正后的截面刚度分布定义为截面最佳刚度分布,验证截面最佳刚度分布理论的合理性。     

CFRP筋新型锚具静载试验及有限元分析

在国内首座CFRP索斜拉桥上使用并获得国家专利的锚具结构形式的基础上,研究了直筒+内锥+直筒的新型锚固方案;建立有限元模型,对比分析了优化前后的锚具筒壁接触应力和摩擦应力,结果定性地表明,在锚具末端设置直筒段的有效性;对改进后的锚具进行静载张拉试验,主要测试静载张拉过程中锚固区筋材表面的应力分布和变化情况;试验结果与有限元分析结果吻合良好,表明该优化方案有效可行;据锚具破坏前锚固区的应力转移现象提出了对粘结式CFRP锚具的破坏监测方法。     

带有残余应力的钢梁内嵌式预应力组合梁抗火性能研究

为研究残余应力对钢梁内嵌式的预应力简支组合梁在火灾效应下的受力性能的影响,通过ABAQUS软件建立钢梁内嵌式的预应力简支钢-混组合梁几何非线性和材料非线性的有限元模型,利用热力-耦合法计算组合梁在高温下的结构响应行为。通过对梁的截面温度、整体挠度和跨中挠度、跨中截面应力分布、拉索应力和塑性变形、梁的整体曲率和跨中曲率等特性在高温下的结构响应进行考察,探究工程应用中常见初始残余应力对组合梁的影响机理。结果表明：残余应力主要是通过影响钢梁的截面模量,进而对钢梁的截面抗弯刚度产生影响,在升温后期或当钢梁开始进入塑性状态时,残余应力的影响逐渐减小。残余应力在钢梁腹板上的分布能较为明显的影响组合梁的承载能力,分布形式不同影响效果也不同。残余应力主要影响了组合梁中钢梁的截面刚度,进而也影响了组合梁的挠度幅度、曲率分布、中和轴高度以及拉索内力变化。     

双向受力钢管混凝土柱-钢梁节点环板受力性能理论研究

将外加强同心圆环式节点的受拉环简化为T形截面的圆环结构。应用曲梁的有关理论,得出了环板的应力分布规律:与单向受拉环板的应力最大区出现在梁-环结合转角处不同的是,双向受拉环板的应力最大区则不仅出现在梁-环结合转角处,而且在还出现在45o的内侧区域。     

BS700对焊槽钢焊接残余应力分布及影响因素研究

以BS700对焊槽钢结构为研究对象,对其加工成型后的焊接残余应力分布规律及其影响因素进行研究。研究结果表明:对焊槽钢结构中的焊接残余应力分布以纵向残余拉应力为主,会严重影响对焊槽钢结构的稳定性和疲劳性能;两条焊缝的纵向残余应力分布虽然均处于拉应力区域,第2条焊缝焊趾处的纵向残余应力峰值更高;在等截面边长结构中的截面边长变化和非等截面边长结构中的长宽比变化主要对对焊槽钢结构中的横向残余应力分布产生影响,对结构中的纵向残余应力分布影响不大;槽钢壁厚的变化会显著影响结构中的横向、纵向焊接残余应力值,在槽钢尺寸设计过程中,应选取适当壁厚的槽钢,以减小焊接残余应力对对焊槽钢结构的影响。     

直埋供热管道直角弯管的优化分析

提出了一种新型弯管结构形式,旨在从根本上降低弯管应力最大值,使得其内、外层应力最大值均衡。通过有限元方法研究了新型弯管结构参数对其应力最大值的影响,并进行了新型弯管结构的参数优化分析。通过定量分析肋片高度和肋片厚度对新型弯管应力最大值的影响规律,实现了对新型弯管的优化;通过定量分析壁厚、曲率半径参数下弯管的应力最大值,得到了不同参数下弯管应力最大值的变化规律。结果表明:与传统弯管及增加壁厚的传统弯管相比,新型弯管能够大大降低弯管的应力最大值,有效提高弯管的承载能力;新型弯管的应力最大值随壁厚和曲率半径的增大而减小。     

Q460高强度焊接H型钢残余应力试验研究

针对宝钢最新研发的高强度Q460钢材,采用钻孔应变释放法测试焊接H型钢纵向残余应力在截面上的大小及分布规律。同时,结合机械剥层的方式对纵向残余应力沿壁厚方向的分布规律进行试验考察。在试验测试结果的基础上,提出高强度Q460焊接H型钢的纵向残余应力分布的计算模型。     

钢桁架结构静载试验与理论分析

为检测某新建剧院钢桁架结构的承载能力并验证其投入运营后的安全性,对主舞台葡萄架及上方承受荷载较大处的钢桁架下弦檩条及吊杆进行了现场静力荷载试验及理论分析。通过静载试验得到了主要构件截面在各级静力荷载作用下的挠度、应力、应变等数值的变化,并进行了强度和稳定性的验算及最大挠度和最大应力应变的分析。将测试结果、结构的理论计算值与有关规范规定值进行了比较,验证了结构的可靠性。     

单孔复合型锚杆锚固体应力分布特征研究

结合某工程深基坑边墙单孔复合型锚杆施工,选取4根锚杆作为试验锚杆,通过在锚固体范围埋设多个应变测试元件,对锚固体在不同张拉载荷条件下的应力分布状态进行了现场测试研究.根据单孔复合型锚杆的结构特点,对代表性锚固体建立有限元数值模型,并对锚固体的应力-应变特征进行了数值分析.根据现场测试和数值分析结果,对单孔复合型锚杆锚固体的应力分布规律和锚固机理进行了研究.