起重机钢结构风载的精确分析

首先阐明起重钢结构风载计算的重要性；继而分析了《起重机设计规范》风载计算规定的不足；又在《规范》规定的原则基础上，提出相对准确的求结构迎风面积的方法，从而使结构风载的精胡分析计算成为可能。     

多因素作用下大型渡槽结构应力和变形规律研究

针对我国西部大中型灌区渡槽结构不仅受到碳化、侵蚀、干湿循环等多种环境因素的破坏作用,还会受到自重、设计水位、人群荷载、风荷载等多种荷载影响的危害问题,以工程实例为研究对象,采用大型数值分析软件ANSYS对渡槽结构耦合破坏前后进行了计算和分析,得出了渡槽结构在不同工况下的应力和变形规律。研究表明,在各种工况条件下,耦合作用对渡槽结构的应力和位移影响较小,使第一主应力受压区最大值增加1.57%,位于槽身边端底部与支座接触的渡槽结构部位X方向位移最大值增加12.30%;对排架部位破坏位移的影响很大,使破坏部位X方向位移最大值增加96.33%。研究成果为渡槽结构优化设计及运行过程中的使用维护提供理论依据,也为水工混凝土结构耐久性能研究提供参考。     

钢框排架在风荷载作用下的动力响应分析

以某大型火电主厂房钢框排架结构为研究背景,采用ANSYS和MIDAS/GEN有限元软件建立了其脉动风速模型,分析了结构在静力风荷载和脉动风荷载作用下的受力状态,并分析结构在脉动风作用下的动力响应。结果表明:钢框排架的动力和位移时程响应表现出与脉动风荷载相似的随机性;考虑脉动风效应后,作用于结构上的风荷载峰值显著增大;脉动风作用下结构的最大位移和静力分析结果基本一致,等效静力风荷载作用于该结构产生的数值结果整体较实际情况偏大。     

厂坝间巨型压力钢管在常规荷载作用下受力特性研究

水电站坝后式厂房，在厂坝间交界处的压力钢管不设伸缩节，而是采用在一段钢管外周设垫层结构，以适应荷载作用下钢管的变位，这是一种有效的途径。通过对某大型水电站的三维有元计算，得出了在常规荷载作用下厂坝间垫层压力钢管的变位及受力情况。从对计算结果的分析，为使这种垫层结构的受力能得到进一步的改善，建议：尽量提高河床坝段厂坝间接缝混凝土的高程，使厂坝能较好地联系受力；尽可能增加垫层管段的长度；尽量推迟厂坝间压力钢管的最后一条环缝的施焊时间，且在施焊前尽可能蓄高水库的上游水位，这时厂坝自重引起的不均匀沉陷已基本终了，且已蓄水位的荷载对垫层管不再增加应力。     

不同风向对珠江东四口门盐水入侵的影响

采用MIKE3构建珠江东四口门三维水动力数值模型,对枯水期各风向下珠江口的水动力进行模拟,分析北风、东北风和东风对河口涨落潮流速、盐度分布、潮通量的影响。结果表明:表层和底层水体的涨落潮流速变化在风的作用下是相反的。北风促进虎门垂向环流的发展,使小潮期垂向净环流出现频次增加且环流强度增大,导致口门内盐水入侵距离增大,垂向平均盐度增大,东北风的影响与北风相似但幅度较小,东风则相反。北风、东北风使东四口门涨潮量减少,东风使涨潮量增加,落潮量的变化则不仅与风向相关,还与河道走向、垂向环流有关,因此4个口门的落潮量对风的响应有所不同。风的持续作用对虎门盐水入侵影响较大,对其他三口门影响相对较小。     

高层建筑不同平面结构形式的风效应影响分析

通过对四种不同类型的高层建筑平面结构形式在风荷载作用下的风荷载标准值的计算对比分析,对高层建筑平面结构布置方法提出了一些改进意见,从而达到在高层建筑设计和概念设计阶段不低估设计基准期内不同平面结构形式的风荷载效应。     

横风作用下坝体与心墙填筑高差的防风结构研究

为降低碾压式沥青混凝土心墙在强风下填筑时心墙施工区风速,使风力等级达到规范要求,提出了利用坝体与心墙填筑高差形成防风结构的方法对心墙处近地面风速进行消减,并通过现场试验和数值模拟的方法对横风下不同设计形式的防风结构风力消减效果进行了评估。结果表明:增加防风结构高差和减小设置距离有利于心墙处近地面风速的消减;8级风(风速20.7 m/s)条件下,防风结构设置距离为9.08 m时,高差为10 m和12 m的心墙处近地面风力可消减至4级风(风速5.5 m/s)以下;设置距离和达到防风要求的最小高差呈线性关系;风速和达到防风要求的最小高差符合二次多项式关系。     

变电站避雷针法兰盘高强螺栓风振疲劳性能分析

为明确避雷针法兰盘高强螺栓风振疲劳性能以及预紧力对疲劳性能的影响，以某变电站高耸避雷针结构为例，在整体结构梁单元模型风振动力计算的基础上，对避雷针法兰盘连接部位建立局部精细化实体模型，借助整体结构所得截面剪力和弯矩时程，对局部实体模型进行计算，得到高强螺栓上的应力时程；运用雨流计数法得到变幅应力谱，根据Ｍｉｎｅｒ累积损伤理论和Ｓ-Ｎ曲线，得出螺栓疲劳损伤值，并分析了预加力和法兰盘厚度对疲劳损伤的影响。结果表明:预紧力和外荷载在高强螺栓中产生的应力不能简单叠加计算，须分荷载步连续计算或通过试验获得；结构的风振效应越大，螺栓风振疲劳损伤也越显著；预紧力大小对螺栓风振疲劳性能影响显著，预紧力施加的不足或者长期损失可能使结构的疲劳寿命明显下降甚至发生疲劳破坏事故。     

流固耦合技术在某雕塑结构设计中的应用

在某大型雕塑作品的设计中,风力作用下雕塑结构的顶点位移至关重要,它决定了作品能否实现预想中风吹草舞的景观效果。由于该雕塑不是单一结构,它的各组成部分之间的流场干扰将对风荷载下的结构响应产生较大的影响,所以为了对景观效果进行预测,同时进一步验证结构在设计风速下的安全性,在按规范进行风荷载校核之外,该文建立了一种流固耦合的计算技术,对雕塑结构进行了细致的分析。首先将该耦合方法应用于单一结构进行验证分析,通过结构顶点最大位移的计算值与规范估算公式所得值的比较验证了该文方法的准确性;在此基础上针对复杂雕塑结构进行了耦合分析,给出了在不同强风条件下结构顶点的位移响应特性;然后对不同风强条件下的安全性进行了评估,确立了该雕塑作品在实际风条件下的适用性。     

海上张力腿式风机支撑结构疲劳载荷特性研究

采用风机正向设计软件SAMCEF for Wind Turbine(S4WT),考虑风载荷和波浪载荷的联合作用,对海上张力腿式风机支撑结构疲劳载荷进行研究。首先,对支撑结构进行动力响应分析,得到风、浪联合作用下的疲劳载荷时程曲线,并采用雨流计数法得到疲劳载荷谱。然后,基于线性疲劳累积损伤理论求出对应的等效疲劳载荷。最后,分析相同风速下不同湍流强度等级对疲劳载荷的影响。计算结果表明:对支撑结构疲劳寿命影响最大的疲劳载荷为塔基处的倾覆力矩。风载荷和波浪载荷联合作用下的等效疲劳载荷并不是二者单独作用下的等效疲劳载荷的简单线性叠加,而是介于二者之间。湍流强度每升高一个等级,等效疲劳载荷基本上增加10%左右。     

我国渡槽结构典型破坏特征研究综述

为合理模拟渡槽损伤,客观评价渡槽结构安全,依据渡槽破坏实例,结合他人数值仿真、模型试验研究成果,归纳总结渡槽地震、风致、水毁、耐久性典型破坏特征。重点分析简支梁式渡槽桩基、支撑结构、槽身可能破坏模式。结果表明:桩基存在土体支承不足、桩身抗压能力不足、桩顶位移超限破坏模式;墩底易发生弯曲或剪切破坏,牛腿易剪切破坏,排架柱两端、连梁节点附近易破坏;槽身纵梁可能发生弯曲、剪切、弯剪组合失效,端横梁易损伤,底板跨中及两端、侧墙与肋板底部、上部拉杆易开裂;渡槽还存在开裂、碳化、剥落剥蚀、渗漏、钢筋锈蚀、接缝止水等耐久性破坏。     

渡槽槽体结构风载体形系数的风洞试验研究

本文对于渡槽槽体结构模型进行了风洞实验研究，对于矩形渡槽槽体在均匀流场和具有18%湍流度的湍流场中各取三种不同的高宽比进行了风洞试验，测量了在槽内有水和无水两种情况下槽体各个部位的风压系数，从而计算得出了渡槽结构风载体型系数。从实验的初步的结果来看，渡槽结构风载体型系数同近年来我国编制的桥梁抗风设计指南中类似结构物的风载体型系数比较接近，但是同以往在渡槽抗风设计时所使用的参数有一定的差别。本文中得出的渡槽槽体结构的风压分布和风载体型系数，为渡槽结构的抗风设计提供了参考依据。     

风载下渡槽结构体系位移控制的可靠度研究

 以渡槽槽架结构的顶点位移和层间位移作为控制标准,提出了渡槽结构在风荷载作用下位移控制的可靠度分析模型;基于现行相关规范的规定,提出了渡槽槽架结构的顶点位移和层间位移限值;根据各种设计参数的随机特征,采用Monte-Carlo模拟与有限元结合的方法对渡槽结构体系位移控制的可靠度进行了研究,建议以1/550作为渡槽槽架结构的顶点位移和层间位移的控制指标值。     

桩基梁式多侧墙预应力渡槽体系可靠度研究

对桩基梁式多侧墙预应力大型渡槽工程,以槽身构件+槽身+支承槽墩+桩基为研究对象,建立了体系可靠度计算模型,以南水北调中线洺河渡槽为例,计算了不同槽内水深、不同季节输水、不同抗力折减度及不同抗力变异度时,结构体系可靠指标及主要失效模式可靠指标。结果表明:随水深增大,体系可靠度及体系中槽身与桩基的可靠度降减十分明显,遇偶然因素作用引起抗力折减时也出现相似情况;而结构老化引起的体系可靠度降减较为平缓;不同季节输水时体系运行可靠度相差不大;当不考虑桩端承载力时,桩周抗滑稳定可靠度极低。     

舒庐干渠连续梁桥式渡槽结构安全分析

为适应跨流域调水工程中大跨径渡槽工程建设,在消化吸收连续梁桥建设经验的基础上,舒庐干渠上跨引江济淮工程的渡槽,选用变截面连续梁桥作为支撑结构的连续梁桥式渡槽。在综合考虑了结构自重、水荷载、温度应力、预应力以及地震荷载等对连续梁桥式渡槽的影响后,采用 Midas Civil 三维有限元软件对渡槽支撑结构主梁、墩和桩基进行安全分析,分析结果表明在上述荷载作用下,舒庐干渠连续梁桥式渡槽结构安全可靠。     

多箱渡槽槽身静风三分力系数风洞试验研究

本文对六个多箱式渡槽槽身刚性测压模型进行了风洞试验研究，分别模拟了满槽、空槽以及不同风攻角的试验工况。根据试验结果得到了槽身模型的静风三分力（阻力、升力和扭矩）系数，讨论了模型风压分布以及三分力系数的变化规律。试验结果表明:1)多箱式渡槽槽身绕流更趋近于钝体绕流;2) 槽身风荷载主要表现为风阻力；3）阻力系数在总体趋势上随着槽截面宽高比的增加而减小。本文试验结果可为多箱渡槽的抗风研究与设计提供初步的参考。     

基于马氏链样本模拟的渡槽结构系统可靠度分析

提出了一种适合于渡槽结构系统可靠度计算的重要样本法。该方法根据Metropolis准则构造马尔可夫链模拟样本，通过在失效域中进行预抽样，获得对失效概率的计算贡献较大的重要区域的分布信息，然后利用此信息构造重要样本函数，采用重要样本技术计算结构系统的失效概率。对一典型梁式渡槽进行各种失效模式的分析，建立了相应的功能函数，并就本文算法与已有算法计算得的可靠度进行了比较。结果表明，该方法由于不涉及设计点的概念，解决了应用重要样本法计算系统可靠性时重要样本函数构作的难题，具有较好的效率和精度。     

基于埋置梁广义位移法的桩基拱式渡槽受力分析

桩基拱式渡槽包含梁柱与块体结构,采用有限元分析时应分别采用梁单元与等参单元离散,存在梁单元与等参单元之间转角位移协调问题。从梁单元节点作为主节点的广义位移公式出发,建立了梁单元节点作为从节点时其转动位移与所埋置等参单元节点位移之间的埋置梁广义位移表达式。通过设置不同的网格尺寸和单元刚度,研究了梁单元与等参单元之间采用主从或从主广义位移模式对桩基上拱式渡槽结构分析的适用性,并将分析结论应用于某拱式渡槽的受力分析。研究结果表明,在保证计算精度的前提下,埋置梁广义位移法有效提高了计算效率,可用于梁板柱与块体结构的相互作用分析。     

动水作用下大型渡槽结构有限条法地震反应分析

根据有限条法原理,把渡槽槽身划分为若干有限条,推导出渡槽槽身结构的单元刚度矩阵、质量矩阵的显示表达式.采用空间梁单元模拟渡槽支架,联接槽身和支架的支座采用弹性元件单元模拟;采用附加质量法考虑水体的动水作用;计算了大型渡槽结构在三种工况分别输入三种地震波作用下的时程响应.     

普沙渡槽结构形式的比选和论证

结合普沙渡槽现场地形地质条件,论述了梁式、斜拉式、桁架拱式渡槽采用U型、矩形槽身断面的优缺点,通过渡槽三维有限元静、动力分析和技术经济综合比较,推荐采用梁式U型断面跨度为35m的方案.