桥梁多灾害设计荷载系数确定方法探讨

目前美国的桥梁设计多采用荷载与抗力系数法规范(LRFD),其荷载系数和抗力系数是以概率为基础的极限状态方程的形式求得的。荷载与抗力系数规范(LRFD)主要标定常规荷载和单个极端荷载,没有考虑多个极端荷载的情况,而且LRFD对于单个极端荷载的考虑并没有基于概率基础。该文针对多种极端荷载下荷载系数设计存在的问题,将多种极端荷载视为随机过程,以失效概率为纽带,提出荷载系数设计的分项失效概率概念。基于LRFD极限状态方程的形式,提出解决多种极端荷载作用下的MH-LRFD荷载系数计算方法,并给出当仅有两种极端荷载下,桥梁结构多灾害设计荷载系数的一般计算步骤。     

单层球面网壳的最不利简单动荷载分析

同时考虑了几何非线性与材料非线性,分别对简谐荷载、阶跃荷载作用下的单层球面网壳进行了最不利动荷载分析:通过变换简谐荷载的频率和阶跃荷载的持时,明确了结构动力响应与其自振特性及荷载频谱特性之间的关系,确定了何种条件下的荷载为结构最不利动荷载。结果表明:无论是水平还是竖向简谐荷载,当激励荷载频率与激励作用方向最大振型参与系数所对应的固有频率接近时,为结构的最不利动荷载;无论是水平还是竖向阶跃荷载,当荷载持时为荷载作用方向最大振型参与系数所对应的固有周期的1/2时,为结构的最不利动荷载。     

集中荷载作用下双向板等效荷载的确定

根据四边简支板的重三角级数解,巧妙应用简支梁跨中受局部荷载与四边简支双向板受局部荷载时内力间的比拟关系,由四边简支双向板受均布荷载和局部荷载时内力等值条件,导出一种集中荷载作用下双向板等效均布荷载的计算方法,据此编制计算机程序,分析荷载作用面变化对等效荷载取值的影响,便于合理确定等效荷载。     

竖向及水平荷载加载水平、顺序对单桩承载力的影响

在桩基础设计中通常分别确定单桩的竖向和水平承载力,而不考虑竖向荷载与水平荷载之间的相互作用对桩承载力的影响,这显然不能反映桩的真实受力状况。软土地基上建造超高层建筑有时需要采用长度达80 m甚至更长的超长桩,目前考虑超长桩的竖向荷载和水平荷载二者之间相互作用的研究还很少。利用有限元软件ABAQUS模拟天津市某工程的79 m长桩载荷试验结果,通过参数调整使有限元计算结果与载荷试验的结果一致,在此基础上进行仿真模拟,研究竖向及水平荷载作用下超长桩的荷载传递与变形特点。分析结果表明超长桩表现出与已有文献中的刚性短桩不同的变形特性:对于承受水平荷载与竖向荷载的桩,竖向荷载对水平荷载作用下桩的性状的影响与竖向荷载相对于水平荷载的施加顺序、竖向荷载的大小以及土质条件等均有关。就本文算例,先施加竖向荷载再施加水平荷载时,存在一个最优的竖向荷载,在最优竖向荷载作用下,竖向荷载减小桩顶侧移的有利作用最明显,且竖向荷载减小桩顶侧移的作用主要表现在水平荷载加载后期,即水平荷载较大时。在土质条件较好的情况下竖向荷载对桩顶侧移的有利影响不如土质条件较差时那样明显。先施加水平荷载再施加竖向荷载时,竖向荷载不再起到减小水平荷载作用下桩顶侧移的作用。加载顺序变化对桩水平承载力的影响要大于对桩竖向承载力的影响。     

双向压荷载对高性能混凝土氯离子渗透性的影响

采用ASTM C1202快速试验方法——直流电通量法,研究了双向荷载及龄期对C30高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响.试验结果表明:双向荷载对混凝土的损伤以及养护龄期对混凝土损伤的修复均对氯离子渗透性产生显著影响.在竖向压荷载存在的条件下,当侧向压荷载低于30%极限荷载时,随着侧向压荷载的增加,混凝土抗氯离子渗透性能有所增强;当侧向压荷载高于30%极限荷载时,随着侧向压荷载的增加,混凝土抗氯离子渗透性能逐渐减弱.无论施加双向荷载还是施加单向荷载,当荷载水平高于30%极限荷载时,混凝土抗氯离子渗透性能均随时间的增长逐渐降低.     

动、静荷载作用下细粒土的冻胀特性实验研究

随着列车速度的不断提高,季节冻土区路基工程的冻胀问题也越来越突出。为研究细颗粒土在动荷载作用下的冻胀特性,进行了无荷载、静荷载和动荷载条件下室内开敞系统的冻胀实验,对比分析了无荷载、静荷载和动荷载条件下细粒土的冻胀变形、水分迁移速率及土中含水量的分布。实验结果表明：静荷载、列车动荷载对土的冻胀都具有一定的抑制作用,随着外荷载值的增大,该细颗粒土的冻胀率逐渐减小;且当静荷载值等于动荷载幅值的二分之一时,动、静荷载对细颗粒土冻胀的影响基本相同;土冻结过程中水分迁移速率随着冷却温度的降低而逐渐增大,而随列车动荷载值的增大而相应降低;土的冻胀特性基本不受列车动荷载频率变化的影响。     

温度及湿度耦合作用对石膏板物理性能的影响研究

文中开展不同温度及湿度对石膏板断裂荷载、抗冲击深度及撕裂荷载的影响研究。结果表明,每增加1%的相对湿度,横向断裂荷载降低0.6 N,纵向断裂荷载降低1.0 N,抗冲击深度增加0.007 mm,面纸撕离荷载降低0.14 N,背纸撕离荷载降低0.21 N。石膏板的横向断裂荷载、纵向断裂荷载、面纸撕离荷载和背纸撕离荷载与温度的相关性不显著,石膏板的抗冲击深度与温度呈现显著的负相关关系,温度每增加1℃,抗冲击深度降低0.002 mm。对相对湿度及温度变化最敏感的石膏物理性能依次为纵向断裂荷载、横向断裂荷载、背纸撕离荷载、面纸撕离荷载以及抗冲击性,但是抗冲击性与相对湿度及温度的相关性最显著。     

车辆荷载对基坑支护结构影响分析

目前的基坑支护设计规范并未明确说明是否考虑以及如何考虑车辆荷载,将车辆简化为等效静荷载及移动恒载+冲击荷载,并通过具体的基坑实例加以计算分析。结果表明,车辆荷载对基坑有一定的影响,将车辆荷载简化为等效静荷载对基坑的影响小于将车辆荷载简化为移动恒载+冲击荷载。     

室内试验公路交通荷载参数的确定

如何确定公路交通荷载是探究路基土体动力特性首先必须要解决的问题。本文对各类公路荷载的确定方法进行了比较分析,重点总结分析了静荷载模型、移动荷载模型(移动点荷载、移动线荷载及移动简谐荷载)、冲击荷载模型、随机振动荷载模型及耦合振动模型。在此基础上,对研究公路荷载作用下路基材料动力特性的试验过程中的主要荷载参数取值给出了大概的范围:荷载频率f=1.0Hz,静载基值p0=20k N,动载pd=20~30k N。     

路面设计的碗形分布荷载图式

本文提出了一种新型的路面设计荷载图式--碗形分布荷载。与世界各国传统采用的均布荷载图式相比,碗形分布荷载的应力计算结果更为合理,荷载分布图形与实测的轮胎压力分布图形也更为接近。由于在单向水平碗形分布荷载作用下,弹性层状体系表面荷载边缘处应力计算值不再出现无限大,因而碗形分布荷载的提出为柔性路面设计与计算中能同时考虑垂直荷载和水平荷载的复合作用展示了有希望的前景。     

轻型门式刚架钢结构荷载取值审查常见问题剖析

本文对轻型门式刚架钢结构设计中常见的荷载问题进行了归纳整理,分析了恒载、活载、风载、雪载及吊车荷载取值对主次结构的影响,强调设计人员应重视与荷载有关的参数取值及荷载简图的复核,可供设计和审查人员参考。     

城市规划阶段建筑空调负荷预测方法

提出一种基于建筑空调负荷指标和气象参数的负荷因子法,分别计算建筑围护结构负荷、新风负荷、人员负荷、照明负荷及设备负荷,逐时叠加获得总的建筑空调负荷。利用正交试验对建筑空调负荷影响因素的显著性进行了分析,得出室外气象条件、室内设计参数及新风标准为建筑空调负荷预测的显著性影响因素。     

车辆动力荷载对地铁基坑开挖变形的影响

通过数值模拟方法研究了车辆动力荷载作用对基坑开挖变形的影响,对比分析了考虑车辆动力荷载、不考虑车辆动力荷载、不考虑车辆荷载三种荷载工况下基坑围护结构及周围土体变形规律。分析认为:基坑开挖完成后考虑车辆动力荷载与不考虑车辆动力荷载作用下基坑围护结构最大侧移差值不超过5%,地表最大沉降差值不超过5%,考虑车辆荷载与不考虑车辆荷载作用下坑底最大隆起位移差值不超过10%。     

Levy型劲性支撑穹顶静力性能试验研究

为研究Levy型劲性支撑穹顶结构的静力性能,以跨度6m的Levy型劲性支撑穹顶结构实际模型为研究对象,通过试验研究了其在初始预应力、满跨荷载和半跨荷载作用下的静力性能,获得了Levy型劲性支撑穹顶结构模型中各杆件内力和节点位移随外荷载增加变化规律。研究结果表明：在满跨荷载作用下,随着荷载的增大,环杆、撑杆和斜杆轴力都逐渐增大,脊索索力逐渐减小;在半跨荷载作用下,随着荷载的增大,结构内部杆件内力变化平稳,结构受荷一侧各杆件内力变化规律与全跨荷载作用下变化规律基本相同,但各杆件内力的变化值较全跨荷载作用大,结构对非对称荷载比较敏感,结构非受荷一侧内力变化比较复杂,脊索索力减小,撑杆和环索内力减小,内、中斜杆内力减小,外斜杆内力基本不变,半跨荷载引起的节点竖向位移比满跨荷载引起的竖向位移大,但整体结构位移均较小,竖向刚度较大,表明用劲性钢拉杆代替索穹顶下层拉索构件是可行的。研究结果验证了劲性支撑穹顶结构合理性与可行性,可为工程应用提供参考。     

Simplified load combination factor for snow load

The load combination factor for snow load is formulated by a simplified development based on Turkstra's rule for load combination and the Gumbel distribution for the snow load model. The probability of exceedance expression is compared with an existing probabilistic load model. The load combination factor is expressed in terms of the period of snow duration and the ratio between the standard deviation of the principal load effect and the accompanying snow load effect. Numerical examples are presented and discussed with the load combination factor used in Japanese current practice.     

超大型间接空冷塔多工况下整体结构有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件,建立大唐武安发电项目(2×300MW机组)表面式凝汽器间接空冷系统空冷塔整体结构有限元模型。分别对恒荷载、活荷载、风荷载、温度荷载和地震作用5种工况进行了计算模拟,得到各工况及组合工况下间接空冷塔的位移及内力分布,可供同类工程参考。     

考虑荷载埋深与K0变化的地基临界荷载

传统的地基临界荷载计算方法将荷载埋深土体等同于超载,没有考虑荷载埋深对地基附加应力分布的影响,也没有反映静止土压力系数变化对地基自重应力的影响。基于分布荷载作用于地基内部的附加应力计算公式,同时考虑静止土压力系数随地基土内摩擦角变化条件下,计算分析了地基的临界荷载。计算结果表明,假设静止土压力系数恒等于1高估了地基的临界荷载,静止土压力系数的变化对地基临界荷载的影响不可忽略。考虑荷载埋深的影响则使地基附加应力显著降低,当荷载埋深为1倍荷载分布宽度时,竖向附加应力相对于无埋深条件最大降低了29.3%,临界荷载也提高了38.4%～44.6%。考虑荷载埋深对地基附加应力的影响后,埋深对地基临界荷载的影响不再是线性的,当埋深较大时,埋深的影响随埋深的增加逐渐减小。     

爆炸荷载作用下弹性梁的能量解析法分析

爆炸荷载作用下结构的分析分为两类:波动理论和振动理论.因为爆炸荷载持续时间非常短暂,并且应力波在结构构件中的传播非常迅速,所以爆炸荷载作用下结构构件的反应主要以整体振动为主.根据爆炸荷载持续时间与结构构件特征周期的比例关系,结构构件在爆炸荷载作用下的反应可以分为脉冲荷载区、准静态荷载区和动态荷载区.本文作者根据能量守恒基本原理,推导了弹性简支梁在爆炸荷载作用下的基本计算公式,重点研究了动态荷载区弹性简支梁的反应特征,并提出了荷载时间系数的概念.通过大量的有限元分析,得到了弹性简支梁荷载时间系数在不同荷载区的计算公式,为弹性简支梁的抗爆分析提供了理论依据.     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过9根预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁在不同预应力水平和不同配布率下的抗弯性能试验,研究其开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、曲率延性等受力性能。试验结果表明,梁的破坏形态均为碳纤维布拉断;梁的开裂荷载及屈服荷载随碳纤维布的预应力水平或配布率的提高而提高,但屈服荷载的提高幅度明显小于开裂荷载的提高幅度。另外,配布率较低、预应力水平较高的梁的开裂荷载与屈服荷载高于配布率较高而预应力水平较低的梁的开裂荷载与屈服荷载。梁的极限荷载随配布率的提高而提高。在较高配布率情况下,梁的极限承载力随预应力的提高而略有提高。加固梁的曲率延性系数随预应力和配布率的提高而减小。为保证加固梁破坏时具有一定的延性,建议预应力水平最高控制在40%~50%。