基于哈密顿理论的薄壁杆件稳定性分析

从薄壁杆件弯扭耦合变形的经典理论出发,由产生变形相等的原则引入等效荷载,进而导出薄壁杆件稳定分析时的方程组;通过引入对偶变量,将问题的求解体系从拉格朗日体系导入哈密顿对偶体系,从而建立薄壁杆件稳定问题的哈密顿正则方程。然后,采用二分法和精细积分法求出临界荷载高精度的数值解,与算例结果比较吻合,验证了本方法的可靠性与可行性。本方法可方便地用于变截面薄壁杆件的计算,同时也适用于高层建筑中,可简化薄壁杆件的构件或结构。     

超大型钢桁架液压同步提升有限元分析

某工程顶部共设有4榀片式主桁架,12榀片式次桁架,桁架跨度达34 m,最大重量达45 t;因结构自重较大,安装位置较高,利用液压提升器将桁架整体提升,可降低现场高空施工量和安装施工难度。提升平台最大下挠度约6.8 mm,杆件最大应力比约0.48,满足提升要求;吊具最大应力约223 MPa,最大变形约0.33 mm,满足提升施工要求。3榀桁架跨中最大下挠度约9.6 mm,结构杆件应力比均小于0.5,桁架最大提升反力约451 k N;单片桁架提升工况下最大变形约3.3 mm,杆件应力比均小于0.5,满足提升要求。     

安装偏心引起的扭矩对屋架杆件内力的影响

目前,许多屋架安装过程中,由于技术或安装误差等原因,容易引起偏心。但设计中常常不考虑由于偏心扭矩引起的杆件内力变化。实际上,如果屋架安全储备较小,而且偏心误差较大时,会导致杆件内力加大,甚至可能引起杆件提前破坏。下以二例(组合屋架、钢屋架)来详细说明。一、组合屋架安装偏心对内力影响将实际情况简化为下图。     

某大厦钢结构连廊施工过程仿真分析及监测

采用MIDAS/GEN对某大厦钢结构连廊施工过程进行了仿真模拟,分析了钢结构连廊在施工过程中各杆件的应力和变形分布。根据分析结果和施工方案,在钢结构连廊各关键杆件表面安装了应变和变形测点,以监控其施工过程中结构杆件位置的应力和变形的变化量。监测结果表明,本工程施工过程各杆件应力和变形实测值与理论值较为一致,施工过程钢结构连廊处于安全状态。     

网架钢结构施工缺陷分析与处理

通过对网架钢结构常见的施工缺陷进行总结,结合实际工程针对不同的缺陷类型提出了相应的整改加固措施,并验证了整改加固效果.重点采用有限元计算的方法,分析了安装误差和杆件初始弯曲对网架钢结构的影响.分析结果表明：安装误差可能会对网架钢结构造成不安全影响,从网架钢结构的安全性出发应采用有效方法评估安装误差对结构的影响;而杆件过大的初始弯曲将显著降低杆件的稳定承载力,在施工过程中应尽量避免造成此类缺陷,对已有缺陷的杆件必须进行纠正或者更换.     

基于可靠度理论的几何特征对单层网壳变形敏感性分析

网壳结构的挠度与多种因素有关,对不同几何因素的敏感性也有差异.实际结构中,杆件截面规格和几何尺寸由于材料制造和施工安装的原因,存在与设计不完全相符的随机误差,这些随机误差对结构刚度的影响通常难以确定.基于可靠度原理及有限元方法,对单层网壳结构进行了挠度敏感性因素分析并编制了Matlab程序.通过对一个K8型单层网壳几何因素,如跨度、矢高、杆件壁厚和初始几何缺陷等的挠度可靠度对比分析,得出了杆件壁厚为决定挠度主要因素的结论,并从随机变量敏感度和变量统计特征两方面,得出了矢高较跨度对变形可靠度指标影响更为敏感的结论.     

不同载荷水平下球面网壳结构的可靠度及敏感性研究

以不同载荷水平作用下凯威特型球面网壳的可靠度与敏感性作为重点研究内容。根据杆件在网壳中的受力特点及分布方式,将杆件划分为7大类,深入探讨各类杆件的几何与物理参数的随机性对网壳结构可靠度、敏感性的影响规律;将网壳结构的最大变形、应变能、杆件屈服数和塑性应变定义为响应指标,研究荷载、弹性模量、屈服强度、杆件横截面面积和几何参数等随机变量对以上4个指标的影响程度;最后,得到不同荷载水平作用下网壳结构4个指标之间的相关性的变化规律。所得结论可为双层球面网壳结构的设计、优化提供参考与借鉴。     

西安某汇流池网架安全性检测与评定

以西安某汇流池投入使用8年的网架结构为例,从网架杆件尺寸、涂层厚度、支座连接、构件变形等方面,对网架结构进行了检测,并验算了网架结构杆件的承载力,最后根据检测结果鉴定了网架结构的可靠性。     

周边支承钢屋盖滑移施工附加应力与变形控制研究

周边支承钢屋盖采用滑移施工工艺时,由于施工阶段结构支承条件与设计状态不一致,成型后结构的整体变形和杆件附加应力较大。以某体育馆为例,运用有限元软件进行不同滑移施工过程仿真模拟,对比分析边界约束条件、轨道布置、局部回顶等因素对周边支承结构受力成型的影响。发现滑靴处边界约束水平摩擦力和竖向约束刚度对结构整体力学响应影响较弱;设置短滑轨对减小跨中位移作用有限,可一定程度减小杆件附加应力和次桁架安装初始缺陷;采用局部回顶能明显减小结构竖向位移和杆件附加应力,解决支座安装问题;此外,在整个滑移过程中,竖向变形最大位置出现在南侧第1榀滑移单元端部,高附加应力比杆件也呈现由南向北侧拼装平台递减的规律,实际施工中需严密监控第1榀滑移桁架。     

大型焊接球网架屋盖同步控制累积滑移施工模拟研究

基于工程实际建立仿真分析模型,分别对大型焊接球网架屋盖施工时,滑移同步与滑移不同步两种工况下结构系统的变形和受力情况进行模拟。分析发现,网架滑移施工过程中,结构系统的受力及变形情况会不断变化;滑移同步时结构系统的变形量和杆件应力比远小于滑移不同步时,且水平变形量和杆件最大应力比相差尤为明显。因此,施工过程中应力求实现滑移过程中移动距离同步。     

温度作用和索长误差对采用定长索设计的张拉结构影响研究

对于较复杂的张拉结构,可采用定长索进行设计与张拉,即将索头设计成不可调节的形式,通过精确设计索长,在施工现场直接张拉到位,避免现场为满足预应力分布的要求对索长进行反复调节。张拉结构属于柔性结构,温度变化和索长制造误差对其影响很大,必须在设计施工中予以考虑。尤其对于使用定长索设计的张拉结构,由于各构件的尺寸在制作完成后不能再改变,因此必须在设计与制造时考虑温度作用和索长误差的影响。本文首先将张拉结构在全生命周期内可能受到的各种温度作用进行分类,之后讨论不同温度作用对结构的影响与边界支承条件的关系。然后提出计算温度作用控制范围的方法,并对一实际索穹顶结构算例进行实例计算,得出温度作用的控制值。此外,研究当实际加工制造中温度不满足控制要求时,通过补偿构件长度尺寸以抵消温度作用影响的方法。同时,基于可靠度理论与非线性规划方法,亦给出了索长误差对张拉结构的影响及计算索长误差控制限值的方法。     

下穿高速双孔并行隧道可靠度分析

针对地下结构可靠度分析中功能函数不能显示表达的特点,提出基于三维有限元的可靠度分析方法。以下穿高速双孔并行隧道为例,根据三维有限元计算结果,分别以DP2与DP3准则作为塑性屈服的判定准则,采用遗传算法选取样本点构建二次响应面模型,通过对Monte Carlo法,基于BP神经网络的Monte Carlo法,中心点法,JC法和遗传算法得出的可靠度指标的比较分析,得出遗传算法的运用可显著提高响应面模型的逼近精度,中心点法计算出的可靠度指标误差较大,Monte Carlo法、BP-Monte Carlo法、JC法及遗传算法求得的可靠度指标精度相近,JC法因操作简便、计算精度高可广泛用于地下结构的可靠度分析。基于遗传算法选取的样本点构建响应面模型,以JC法计算地下结构的可靠度分布,得出在公路线荷载作用下,衬砌上下两侧向内变形,上下两侧围岩应力释放多,可靠度相应增大;衬砌左右两侧向外变形,左右两侧围岩应力增大,可靠度相应减小;并行隧道的相互影响导致邻近另一隧道侧的衬砌可靠度较小。     

住宅钢结构构件的可靠性分析

通过对钢结构构件加工误差的调查,利用概率理论得到构件抗力的分布特征。编写JC法和蒙特卡罗模拟法程序,计算得到住宅钢结构构件的可靠指标,为以后住宅钢结构的可靠性研究提供依据。     

门座式起重机小拉杆提前损坏的原因探讨

本文论述了门座起重机小拉杆的损坏是由于在起重机变幅过程中，小拉杆承受较大的附加应力所致。平衡梁与臂架之间的安装误差产生应力波动，循环应力性质和小拉杆本身的焊接缺陷及附加应力形成裂纹以及扩展直至构件断裂。给出了附加应力的计算方法。该方法对传统的门机计算是一个较重要的改进。     

单桩承载力可靠度的非线性摄动随机有限元分析

针对岩土工程中的Duncan-Chang非线性本构模型，提出了二阶非线性摄动随机有限单元法的计算方法。编制了相应的程序。在分析计算中，将随机土性分布参数模拟为轴对称随机场，对随机场的选择方法，随机场的局部平均离散法技术等进行了研究。给出了计算和组集相关随机变量自协方差矩阵的方法。推导出切线弹性矩阵的一阶和二阶偏导数，给出了总体刚度矩阵的偏导矩阵和组集方法，提出了单桩承载力二阶矩的非线性随机有限单元分析方法，研究了土性参数空间变异性和荷载变异性对单桩承载力可靠度指标的影响，并进行了实例计算，研究表明，非线性随机有限元法是研究单桩承载力可靠度的有效方法。     

钢管混凝土高墩非线性稳定承载能力可靠度分析

为解决结构分析准确性与消耗机时的矛盾,使非线性可靠度分析方法具有工程应用价值,基于响应面与非线性有限元相结合的方法,运用一致缺陷模态法考虑结构的初始几何缺陷,建立了钢管混凝土结构非线性承载能力可靠度分析模型。利用该模型分析钢管混凝土超高墩的非线性承载能力可靠度指标与敏感性系数。通过参数分析方法,系统研究了长细比,偏心距,径厚比,几何非线性与初始几何缺陷对可靠度指标的影响。可以通过对上述因素的有效控制影响钢管混凝土高墩的可靠性。在此基础上,给出了能够有效提高钢管混凝土高墩承载能力可靠度工程措施建议。     

反射波法检测水泥搅拌桩的应用

结合工程实例,对反射波法应用于水泥搅拌桩的理论基础、可行性、实际应用与可靠性进行了分析,指出只要选择合理,处理得当,在满足一定的条件下,利用反射波法检测水泥搅拌桩的桩身完整性是可行的,同时对反射波法检测水泥搅拌桩的局限性进行了探讨.     

稳定性系数为隐式函数的边坡可靠度近似计算方法

分析发现在大多数情况下,边坡滑动模式的稳定性系数计算是一个隐函数。导致了在其相应的可靠度研究中建立显式的极限状态方程是不可能的。为了解决这一问题,以边坡稳定性分析的郎畏勒计算模式为例,研究了一种改进的响应面方法。在该方法中,采用郎畏勒分析模式的稳定性系数隐式计算方法取代经典响应面方法的有限元数值模拟计算;为了消除经典方法可靠度指标求解过程中方程线性化带来的误差,研究了采用梯度最速下降法最优化方法求解验算点的过程和步骤。然后给出了改进后的响应面方法近似显式函数拟合和可靠度指标的工作流程,最后采用改进的方法分析一个工程实例。改进的响应面计算过程比经典方法简单适用,工作量较小,具有理论意义和工程应用前景。     

窗口测线法获取岩体RQD

岩石质量指标RQD是评价岩体质量的一个重要指标，但这一传统的RQD完全取决于钻孔布置数量和方向。若钻孔数量有限，则误差较大，工程实际使用中受到限制。而采用在测量窗口中借助计算机布置测线的方法来计算RQD，可以减少误差，可综合反映岩体的各向异性特征，且可方便地获取大量的RQD，方法简便易行，适合于实际工程应用。     

弹性压杆稳定问题的精确解法

对于杆系结构的静力问题能够通过有限单元法得到精确解答,但是对于稳定问题常规有限元法则很难得到精确解答。本文提出一种新的有限元列式,能够精确求解弹性压杆稳定问题。即通过对弹性压杆稳定问题控制微分方程进行分析,建立了新的精确单元形函数,提出一种新的弹性压杆稳定有限单元,利用迭代算法来确定压杆的临界荷载及相应的失稳模态。最后通过数值算例验证了本文方法的正确性及有效性。