双向约束地基上砼板温度应力计算的新方法

本文考虑地基对板的双向约束以及非均匀受力的计算模型,竖向约束采用文克尔假定,水平约束采用折线假定,推导出有关地基上大体积混凝土板的温度应力计算的解析方法。本文的方法可以考虑混凝土板内不同弹性模量及不同初始温差的影响,得出的结果更符合实际施工情况,尤其适用于软土地基上绝对尺寸较大的大体积砼结构的温度应力分析。     

对“文克尔地基梁纵横弯曲的初值方程”的讨论及答复

张茂祥(辽宁省水利勘测设计院) 原文稍作推广,即可用于考虑剪切变形时,弹性地基上梁的纵横弯曲计算。现讨论如下。 考虑剪切变形时,弹性地基上梁的纵横弯曲的微分方程为     

岩体地基地下室底板水平阻力系数研究

为研究岩体地基地下室防水层底板及抗浮锚杆底板混凝土的温差和约束应变与水平阻力系数的关系,基于实际工程对防水层底板和抗浮锚杆底板混凝土进行温度和应变监测试验。通过试验数据计算得到了防水层底板、抗浮锚杆底板的水平阻力系数,为混凝土结构温度约束应力的计算提供依据。同时利用有限元软件对不同直径的抗浮锚杆底板进行温度约束应力分析,得出抗浮锚杆对底板的约束机理。     

基础梁边界约束作用的虚拟节点法

在传统弹性基础梁内力分析的数值计算方法中,采用Winkler地基模型或双参数地基模型的缺陷是没有反映地基对梁端约束及地基应力扩散的影响。采用虚拟延展梁的方式来代替地基对梁端的约束作用,给出虚拟梁端参数的控制方程,建立新的、完整的基础梁的有限差分方程组的方法和求解控制条件。通过编制计算程序,选用典型算例,得到考虑地基对梁边界约束影响及应力扩散的基础梁的数值解答。本方法可供实际设计计算基础梁内力时,考虑地基对梁端约束作用时参考应用。     

钢筋活性粉末混凝土梁全寿命周期疲劳应力计算方法研究

为了分析钢筋活性粉末混凝土梁在疲劳荷载作用下正截面力学性能随疲劳荷载作用次数不断劣化的过程,结合现有的钢筋混凝梁疲劳研究成果和本文钢筋活性粉末混凝土梁疲劳试验,提出了适用于活性粉末混凝土的疲劳变形模量退化模型和疲劳残余应变发展模型,并根据应变等效性假说推导得到了钢筋的弹性模量退化模型。在此基础上,采用钢筋弹性模量和活性粉末混凝土疲劳变形模量作为相应材料的损伤参量,同时考虑活性粉末混凝土残余应变和裂缝不能完全闭合的影响,应用分段线性的方法,提出了钢筋活性粉末混凝土梁全寿命周期正截面疲劳应力的计算方法。由该方法计算得到的理论值与试验值的对比分析表明:理论值与试验值吻合较好,具有一定的精度。该计算方法能较好地对钢筋活性粉末混凝土梁进行疲劳全过程分析,可部分代替费时、费力的疲劳试验。     

基于Wieghardt地基桩基稳定性分析

基于Wieghardt地基模型,考虑剪力对桩受力的影响,采用梁的弯曲微分方程,利用梁单元间的位移、转角、弯矩和剪力协调条件,桩的整体平衡条件,建立了不计桩侧摩阻力时两端铰支完全埋入土桩的微分方程,并给出了基桩屈曲临界荷载。利用本文解答分析了地基基床系数对基桩屈曲荷载的影响。结果表明,考虑桩侧有明显土体约束计算的桩屈曲荷载明显大于没有考虑侧向约束桩的屈曲荷载,说明桩侧约束对桩的稳定性具有重要影响;并且基桩屈曲临界荷载随地基基床系数a,b增大而减小;对于细长桩,纯弯曲状态时的屈曲荷载小于考虑剪切变形时的屈曲荷载,实际计算中应采用纯弯曲变形时的屈曲荷载。     

施工期变约束刚度对混凝土楼板温度应力的影响研究

混凝土楼板由于温度作用产生变形,且受到周围梁柱的约束不能产生自由变形,从而产生温度应力导致结构开裂。针对梁对混凝土楼板温度应力分布及发展状况的影响,通过改变约束混凝土楼板梁的宽度角度,建立了梁宽分别为200、250、300、350 mm的有限元模型,并对其进行数值模拟,以研究施工期变约束刚度对混凝土楼板温度应力的影响情况。数据及研究表明随着梁宽度增加,约束刚度增强,楼板温度应力会呈现整体增长,并由板角高应力区逐渐向板中底应力区域扩散,达到混凝土抗拉强度的区域面积因此逐渐增大。梁宽度为200 mm时,角柱及边柱的各自梁约束处楼板板角底面和顶面均达到混凝土抗拉强度,中柱及梁约束处板角应力则没有达到混凝土抗拉强度。随着梁宽度不断增大至350 mm,中柱及梁约束处板角顶面会逐渐达到混凝土抗拉强度,但是板角底面仍为弹性。     

钢筋混凝土结构温度应力理论计算方法

根据变形失调裂损机理所推导的公式,对钢筋混凝土梁板结构的温度应力进行了计算,给出了板面温差张拉应力及梁板轴向冷缩应力计算方法,并得到了一些有用的结论。     

复杂条件下Winkler地基梁的解析解

基于梁的弯曲微分方程、有限元理论和最小势能原理(虚功原理),利用梁单元间的位移、转角、弯矩和剪力协调条件,地基梁的整体平衡条件,给出了复杂条件下Winkler地基梁的一种计算方法。此方法能对Winkler地基梁在受集中力、集中力偶和任意形式的分布荷载共同作用时进行解析解求解,而且地基梁的截面和弹性模量、地基的基床系数可以分段不同。此方法能得到各梁单元和整个地基梁的沉降位移表达式,且这一表达式与简单条件下的Winkler地基梁经典解有相同的结构形式;根据与沉降位移表达式之间的导数关系,可以进一步得到转角、弯矩和剪力表达式。算例表明,计算结果与一般有限元方法的计算结果完全吻合。另外,此方法虽然在概念上属于有限元方法的一种,但单元划分方法与一般有限元方法存在本质差别,单元个数也远远少于一般有限元方法的单元个数。     

非完全约束现浇屋面板温度应力试验研究

现浇混凝土肋梁屋盖的边界处于非完全约束状态。梁肋存在板中平面内位移u≠0及挠梁轴单位杆长的转角θ≠0。变温引起的板中面应变ε0及中面弯曲曲率κ0有别于边缘构件完全柔性或完全刚性的情况。采用试验应力分析方法研究中面平均变温T0及上下缘温差ΔT对非完全约束屋面板内力的影响。得到边界非完全约束屋面板温度应力分布的若干特征。     

考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型

建立一个考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型。该模型具有如下特点：可计算基坑某一长度范围内每根桩顶处的冠梁刚度系数,给出冠梁的弯矩、位移分布;通过杆系有限元法计算任意开挖深度情况下桩身的内力和位移;可考虑任意排距（包括排距为零,即退化为一排桩）以及前排桩、后排桩长度不相同等情况下桩身的内力和位移。基于这一模型,编制了设计计算软件。计算结果表明：在基坑边壁中点处冠梁水平位移大于其它位置的位移,且随开挖深度的增大位移逐渐增大;在支护结构桩顶部,冠梁的作用限制了水平位移的发展,而支护结构桩的中部则有较大的位移;此外,随冠梁刚度系数的增大,桩体的水平位移明显减小,而弯矩则增大。计算结果与现场实测资料对比表明,两者变化规律具有较好的一致性。     

任意开口薄壁截面圆弧曲梁弯扭精确分析

现有薄壁曲梁弯扭理论缺乏严密的理论推导。本文基于薄壁构件分析的两个基本假定，导出了任意开口薄壁截面圆弧曲梁的翘曲位移、正应力、剪应力及其各自合力以及平衡微分方程的精确表示式。为便于应用，本文还给出了一套具有良好精度的内力简化公式及相应的平衡微分方程。     

简支Z型檩条在风吸力作用下应力分布及极限状态研究

轻钢工业厂房中,Z型檩条在其截面的非对称平面内承受风荷载,上翼缘受压型钢板连续约束作用而下翼缘自由,应力分布比较复杂,存在局部或整体稳定问题,是围护结构抗风设计的主要控制因素。基于薄壁杆件结构力学以及经典梁理论,分析了简支Z型檩条在风吸力作用时考虑压型钢板对檩条约束作用的应力分布,并依据相关试验资料,验证了分析方法的正确性。然后,针对檩条横截面应力分布、侧向位移及极限状态等力学性能进行定性参数分析。研究表明,该方法可以精确计算檩条横截面应力分布,压型钢板对檩条的扭转及侧翼约束作用分别影响檩条上、下翼缘的峰值应力,使得构件局部屈曲应力增大,而畸变屈曲应力降低,从而改变檩条局部失稳模式,使得檩条由局部屈曲失稳转变为畸变屈曲失稳。     

水下沉井地基基础相互作用力学模型与解答

水下高承台沉井基础在水平荷载作用下受力特征的本质是地基土层和基础结构的相互作用,且嵌入土体部分和地面以上的悬挑部分必须用分段函数描述,所以求解时需要考虑连续性条件。本文首先考虑水流冲刷,建立高承台沉井结构-地基土体系三维力学模型,结合沉井基础在水平荷载下的挠度、转角、剪力和弯矩等分量之间的微分关系,根据静力平衡条件建立数学模型。其次,分析并建立力学计算所需的边界条件和连续性条件,并对微分方程形式的数学模型进行推导求解得到问题的解析解答。最后,结合工程算例并考虑多种工况,应用本文解答进行工程实例计算,得到高承台沉井在水平荷载作用下的水平位移、内力分布和剪力及弯矩的安全系数等计算结果,实现沉井地基基础相互作用量化分析。     

带刚域的十字交叉弹性地基梁的内力分析与设计(Ⅰ)

根据十字交叉梁基础应用很多，但现有的分析计算方法还存在一些问题，从计算模型选取上人手，考虑到一般工程设计十字交叉梁截面较大，有时在交叉点处存在墩台，故而在节点处存在一个变形很小的区域的实际情况，提出了带有刚域的弹性地基梁模型，根据钢筋混凝土刚性角原理提出了刚性区域长度的选取方法。在分析地基与基础梁共同工作时，将地基支撑对基础梁竖向变形的影响和其对基础梁弯曲、扭转的影响一并考虑，推导了综合考虑地基刚度、梁刚度和刚域影响的梁单元综合刚度矩阵，建立了带有刚域弹性地基梁的综合刚度矩阵解法。本文提出的方法较好地解决了十字交叉弹性地基梁的分析和设计问题。     

CFRP加固钢筋混凝土梁平面假设的非线性有限元分析

利用大型通用有限元软件ANSYS10.0,对碳纤维片材（CFRP）加固钢筋混凝土梁的平面假设进行了非线性有限元分析。分析包括了各级荷载下纯弯曲梁段和非纯弯曲梁段横截面上的水平位移,其结果表明,平面假设在所有情况下均有效。     

运用钻孔测斜仪监测滑坡抗滑桩 变形受力状态研究

 通过在大截面钢筋混凝土和钢轨抗滑桩身埋设钻孔测斜管,监测得二类抗滑桩的水平侧向位移。对于大截面钢筋混凝土抗滑桩,视为埋于土内的弹性地基梁,求得其弹性曲线微分方程,进而得出桩身转角、弯矩、剪力、桩前抗力等;对于钢轨抗滑桩,把测斜仪所测横向变形当作钢轨桩的弯曲变形,然后再反算出钢轨桩的弯矩、正应力和抗滑力。最后,将该方法应用于某高速公路韩家垭、0509工点滑坡的抗滑桩变形受力监测,效果良好。     

基坑开挖卸荷引起的公路桥梁桩基变形受力响应

采用两阶段分析法分析基坑开挖卸荷作用下公路桥梁的受力变形规律,首先基于明德林解析解,利用复合辛普森公式进行数值积分求解得出基坑侧壁卸荷与坑底卸荷同时作用下土体内桩体位置处的水平附加应力; 其次采用Kerr三参数地基模型建立公路桥梁桩基的挠曲微分方程,结合水平附加应力,利用有限差分数值计算方法得到桩基挠曲微分方程的数学解析矩阵表达式。利用所得计算公式对公路桥梁桩基附近有基坑开挖的工况进行计算,并通过与数值模拟计算结果的对比验证所提计算方法的有效性; 最后针对桩基轴向荷载大小、基坑与桩基距离及基坑三维尺寸进行了影响因素分析。结果表明:桩基轴向荷载的变化对桩基水平位移及桩身弯矩影响不明显; 随着桩基与基坑距离的加大,桩基水平位移及最大弯矩逐渐减小,并且在较大距离范围内桩基水平位移及弯矩变化愈发平缓; 开挖深度对桩基水平位移及弯矩的影响远大于开挖长度和开挖宽度,基坑开挖宽度对桩基的影响最小。     

弹性地基上功能分级梁的二维弹性解

基于二维弹性理论,提出了Winkler-Paster-nak弹性地基上功能分级梁弯曲和自由振动的精确解。假设梁是正交各向异性,沿厚度方向材料性能指数变化。通过扩展状态变量为无穷三角级数,调节偏微分方程系统,最终采用状态空间法使这一问题得到解决。对几个参数的影响,如梯度指数、纵横比和功能梯度材料梁基本参数的力学性能进行研究。所提出的数值结果,为这类梁的分析提供了依据。     

考虑水平摩阻力的弹性地基梁非线性分析

基于传统文克尔弹性地基梁理论,考虑梁土间的摩阻效应、梁的纵横向变形耦合及变形的几何非线性,建立出相应的弹性地基梁挠曲变形控制微分方程。引入Galerkin法,导出了对称荷载作用下有限长梁的挠曲变形、转角、剪力及弯矩的非线性解析解。在此基础上,分析探讨了外加荷载、地基梁刚度、梁与土体之间的水平摩阻力、竖向地基反力系数等因素对地基梁位移及内力的影响。分析结果表明:水平摩阻力并不影响地基梁位移及内力的整体变化发展趋势,但将导致地基梁位移及内力值的降低,且水平摩阻力越大,其对地基梁位移及内力的影响也就越大,此外,当地基梁抗弯刚度越大,水平摩阻力对梁位移及内力的影响反而越小。