齐次化广义屈服函数与角钢输电塔架极限承载力分析

建立了等边角钢截面广义屈服函数的齐次化表达式,由此定义了角钢构件的单元承载比,依据承载比均匀度建立了弹性模量调整的动态阈值,并根据变形能守恒准则建立了弹性模量调整策略,提出了输电塔架极限承载力分析的弹性模量缩减法,可通过系统缩减结构中高承载比单元的弹性模量,模拟输电塔架塑性失效过程,确定结构极限承载力。该法克服了传统弹性模量缩减法及其他弹性模量调整方法因不满足比例加载条件所导致的计算精度和稳定性不良问题,并继承了该类方法原理简单、计算高效的优点。     

钢桁架结构稳定性与两层面强度优化设计研究

现行桁架结构优化设计方法难以同时满足构件和体系两层面强度需求。鉴于此,利用弹性模量缩减法研究建立了考虑稳定性影响的桁架结构两层面强度优化设计的改进均匀承载法。在桁架杆件的截面轴向强度中引入压杆稳定系数,据此建立考虑稳定性影响的桁架杆件单元承载比计算表达式。根据弹性模量缩减法迭代首步与末步的构件承载比分别确定桁架在构件和体系两个层面的强度系数,建立构件与体系两层面强度之间的显性关系式按照两层面强度系数的目标值调整各构件的截面强度,利用构件承载比均匀度建立桁架结构优化设计的迭代收敛判据。通过对比分析,验证了该文方法建立的结构设计方案,取得了较好经济效果,克服了现行桁架结构优化设计方法难以满足桁架两层面强度需求的缺陷。     

钢筋混凝土拱承载力分析的齐次广义屈服函数

为了解决弹性模量调整法应用于钢筋混凝土(RC)结构的难题，建立了矩形截面RC偏压构件的通用齐次广义屈服函数。充分考虑RC偏压构件的破坏机理，并利用二次函数建立了矩形截面RC构件的分段光滑压弯承载力相关方程。通过回归分析建立分区表达的截面特征函数，以综合考虑钢筋混凝土偏压构件的截面几何和材料性能对承载力的影响，在此基础上采用分数指数幂的一阶多项式建立矩形截面RC偏压构件的齐次广义屈服函数。利用单元承载比定义高承载单元的自适应识别准则，通过有策略地缩减高承载单元的弹性模量模拟RC拱结构高应力区域的刚度退化，并根据线弹性迭代分析确定RC拱的极限承载力，据此提出了RC结构承载力分析的弹性模量缩减法。通过与模型试验及增量非线性有限元法对比分析，验证了该文方法具有较高的计算精度与计算效率。     

计算加肋轴对称组合壳塑性极限载荷的缩减弹性模量有限元法

基于缩减弹性模量的理念,建立计算加肋轴对称组合壳塑性极限载荷的有限元方法。定义轴对称壳单元的"弹性状态"、"局部屈服状态"和"截面屈服状态",并提出判断条件。提出肋骨单元屈服的判断条件。外载荷分成若干载荷步,分步加载,通过缩减"局部屈服"壳单元和屈服的肋骨单元的弹性模量,模拟组合壳的弹塑性应力状态,直至组合壳达到"截面屈服"的塑性极限状态,从而得到组合壳的塑性极限载荷。编制了有限元计算程序,算例表明该方法计算速度快,计算精度较高,可用于工程计算。     

可控制精度的预应力混凝土杆系结构时变效应通用分析法

基于杆系有限单元法和时变效应分析的全量形式自动递进法,提出了可控制精度的预应力混凝土杆系结构时变效应通用分析法。有限元法仅用来计算结构的弹性响应,列式中不考虑与时间有关的影响因素;自动递进法仅完成结构不考虑约束情形下的收缩、徐变效应;通过控制有限元法和自动递进法各自计算精度来方便地控制通用分析法的计算精度。建立了考虑混凝土、普通钢筋和预应力钢筋影响的组合单元,单元刚度随混凝土弹性模量时变和预应力钢筋的不断张拉而调整;结合计算锚固瞬间考虑反摩阻影响的预应力钢筋中应力分布的统一算法,建立了可方便计算每束力筋对结构弹性响应贡献的有限元列式,为较准确分析结构时变效应提供了基础。讨论并比较了通用分析法和目前常用分析法的理论计算值及试验结果,表明通用分析法计算精度可控,直到获得满意的精度。     

基于平衡向量的刚架结构极限承载力分析的广义塑性铰法

广义塑性铰法能够保持传统塑性铰的比例特性并据此高效求解杆系结构在多内力联合作用下的极限承载力,克服了传统塑性铰法和精细塑性铰法的局限性。但是由于未考虑前序塑性铰上轴力增量对结构平衡状态的影响,导致刚架结构在部分荷载工况下的计算结果出现较大误差。为此,该文通过建立平衡向量,提出了修正的广义塑性铰法计算格式,从而有效消除了塑性铰上轴力增量导致的不平衡状态及其对计算精度的影响。利用强度折减因子确定各构件在多内力组合作用下的修正截面强度,在此基础上利用齐次广义屈服函数定义单元承载比;根据最大单元承载比及其与外荷载之间的比例关系确定新增塑性铰的位置和荷载增量;进而利用广义屈服准则和转角位移方程建立了平衡向量,据此修正当前加载步的塑性铰位置和荷载增量,从而解决了广义塑性铰法不适用于部分荷载工况的问题;通过与不同方法对比分析,验证了该文方法具有更高的计算精度和计算效率。     

纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能

为研究纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能,采用Voronoi随机泡沫模型对闭孔泡沫材料的细观几何结构进行模拟,并将纳米纤维随机分布在泡沫材料的胞壁中,利用改进的自动搜索耦合（ASC）技术将纤维单元与基体单元进行耦合,建立了能够反映纳米纤维增强闭孔泡沫材料细观结构的数值模型。在此基础上,进一步研究了泡沫模型随机度、相对密度以及纳米纤维长径比和质量分数对纳米纤维增强闭孔泡沫材料弹性模量与屈服强度的影响规律。结果表明:由所建立的数值模型得到的纳米纤维增强闭孔泡沫材料的弹性模量和屈服强度与实验值吻合较好;提高泡沫模型的随机度会使复合泡沫材料的弹性模量和屈服强度增加,而当随机度达到0.450以后,材料的弹性模量和屈服强度几乎不再发生变化;当相对密度在0.05~0.30范围内变化时,复合泡沫材料的弹性模量与屈服强度几乎随相对密度的增加呈线性增长;提高纳米纤维长径比和质量分数也会使材料的弹性模量和屈服强度得到提高,但当纤维长径比达到500以后,纤维长径比的增强作用逐渐减弱。所得结论对纳米纤维增强闭孔泡沫材料的制备具有重要意义。      

装配式机场预应力混凝土道面承载性能的影响因素分析

装配式预应力混凝土道面是一种特殊的混凝土路面,在机场工程中具有广阔的应用前景。通过建立三维有限元模型对装配式机场预应力混凝土道面承载性能的影响因素进行正交分析,并分析了各因素的影响效果。研究结果表明:板厚的影响最大;增加面层与基层的结合程度和提高基层的弹性模量可以有效改善道面的承载性能;当预应力为2MPa时,道面的承载性能最佳;面层弹性模量的影响程度最小。因此,在进行装配式机场预应力混凝土道面的设计、施工时应注意选择合理的结构参数。     

基于Layerwise理论的共固化粘弹阻尼复合材料动特性分析

共固化粘弹性复合材料兼具结构承载和阻尼减振功能。针对传统的混合单元法在应用于粘弹性夹层复合材料结构阻尼性能分析时存在着前处理困难、计算规模大、精度低以及难以考虑正交各向异性铺层自身损耗能力的缺点,推导了一种基于Layerwise离散层理论的四节点四边形复合材料层合板单元,并利用直接复特征值解法建立了共固化粘弹性复合材料结构的阻尼性能分析方法。将该方法应用于不同的阻尼结构,分析结果与文献中已公开结果和混合单元法的计算结果进行了对比验证。结果表明,基于离散层理论的层合板单元具有计算精度高、前处理建模简单和计算规模小的优点,可有效应用于复杂共固化粘弹性复合材料结构的阻尼性能分析和设计。     

基于周期性边界条件的炭黑填充橡胶复合材料力学行为的预测

在分析炭黑填充橡胶复合材料的宏观与细观特征之间联系的基础上,提出了具有随机分布形态的代表性体积单元,推导并应用了周期性细观结构的边界约束条件,建立了三维多颗粒夹杂代表性体积单元的数值模型,对炭黑填充橡胶复合材料的宏观力学行为进行了模拟仿真。研究表明,该模型通过周期性边界条件的约束保证了宏观结构变形场和应力场的协调性;计算得到的炭黑填充橡胶复合材料的弹性模量明显高于未填充橡胶材料,并随着炭黑颗粒所占体积分数的增加而增大;该模型对复合材料有效弹性模量的预测结果与实验结果吻合较好,而且比Bergstrom三维模型的预测结果更好,证实了该模型能够用于炭黑颗粒增强橡胶基复合材料有效性能的模拟分析。     

锈蚀和疲劳耦合作用下梁桥时变承载力评估

钢筋混凝土桥梁在环境和荷载双重作用下将出现锈蚀、粘结退化和疲劳损伤,现有承载力计算方法不能同时考虑三者的综合影响。根据已有成果系统阐述锈蚀、粘结退化和疲劳损伤对承载力的影响,分析锈蚀和疲劳耦合作用下的钢筋面积退化情况。根据锈蚀钢筋与混凝土界面间的变形协调关系推导多因素影响下截面协同工作系数的表达式,提出同时考虑锈蚀、粘结退化和疲劳损伤的承载力计算方法。以钢筋混凝土简支梁为例,对其承载力退化过程进行理论分析和数值模拟。结果表明:所提出的承载力评估方法可以合理准确地反映桥梁在疲劳和锈蚀耦合作用下的承载力退化过程,可为计算锈蚀和疲劳耦合作用下桥梁承载力评估提供参考。     

火灾下四种不同边界双向板的极限承载力计算

为进一步了解不同边界条件下双向板的极限承载力计算方法,该文在已有研究的基础上针对四种不同边界双向板进行了研究.基于塑性铰线理论板块平衡法和能量法,给出了火灾作用下三边简支一边固支、三边固支一边简支、两长边固支两短边简支、两长边简支两短边固支四种不同边界钢筋混凝土双向板极限承载力的计算公式.该公式考虑了大挠度下的薄膜效应...     

DX桩单桩承载力的有限元分析

用有限元法对竖向桩顶荷载作用下DX桩桩周土的应力变形及桩身荷载传递特点进行了数值分析。给出了桩周土体的应力位移等值线,分析了扩径体数量、间距及形状对DX桩承载性能的影响,进一步揭示了DX桩的单桩承载力机理,可为DX桩的承载力设计提供参考。     

滑动轴承动态特性的锤击法试验研究

本文采用锤击宽带激励试验和计算机辅助试验分析技术研究滑动轴承的动态特性，并对于该项试验技术、结果分析的后期处理工作进行了研究和讨论，所开发的滑动轴承动态特性试验分析系统具有较好的通用性。     

不同剪切变形下橡胶隔震支座竖向压缩刚度试验研究

针对橡胶隔震支座,研究了其在不同水平剪切变形状态下的竖向压缩刚度理论计算方法,基于双弹簧模型,提出了改进的不同剪切变形状态下橡胶隔震支座竖向压缩刚度理论计算公式。采用建筑结构中常用的第二形状系数S 2=5系列(G4)天然橡胶支座及铅芯橡胶支座,进行了不同压应力及不同剪切变形下的压缩性能试验,通过试验研究不同水平剪切变形状态下的橡胶隔震支座竖向压缩刚度。研究结果表明:橡胶隔震支座竖向压缩刚度随剪应变增大而减小,随设计压应力增大而增大;在设计压应力相同的条件下,橡胶隔震支座竖向压缩刚度随压应力变化范围的增大而减小;基于橡胶隔震支座有效承载面积的公式虽能反映支座竖向压缩刚度随剪应变增大而减小这一趋势,但与试验结果相比误差较大;既有的基于双弹簧模型的竖向压缩刚度计算公式计算精度优于基于有效承载面积的竖向压缩刚度计算公式,但在150%以上剪应变时,也存在误差较大的问题;提出的改进的基于双弹簧模型的不同剪切变形状态下橡胶隔震支座竖向压缩刚度计算公式与试验结果吻合较好,与既有基于有效承载面积计算橡胶隔震支座竖向压缩刚度和基于双弹簧模型的计算橡胶隔震支座竖向压缩刚度的公式相比较,具有较高的计算精确度。     

基于统一强度理论考虑拉压模量不同散体材料桩承载力计算

考虑岩土类材料拉压模量不同和应变软化特性,运用空间轴对称的统一强度理论分析了柱形孔扩张问题,推导出了圆孔扩张问题的应力场、位移场及最终扩张压力的统一解表达式,并在此基础上推导出了散体材料桩极限承载力计算公式。将该公式应用于某高速公路碎石桩复合地基中碎石桩极限承载力的计算,计算值与试验值吻合良好。最后,分析了不同拉压模量比、软化特性参数及其他计算参数对计算结果的影响。分析结果表明:采用传统弹性理论,不考虑拉压模量不同及应变软化的计算方法,会带来较大的误差。     

Evaluating the performance of geosynthetic-reinforced unpaved roads using plate load tests

This study evaluates the performance of geosynthetic-reinforced unpaved road sections over soft subgrade using plate load test. The parameters investigated included the location and tensile modulus of geosynthetics, and the number of geosynthetic layers. Stress distribution on top of the subgrade layer and strain distribution along the geosynthetic reinforcements were also investigated. The test results indicated that geosynthetic reinforcement resulted in appreciable reduction of surface deformation and increase of bearing capacity. The test results also demonstrated the effects of geogrid arrangement/location on the performance of unpaved test sections, with double reinforcement location consistently yielded the best improvement. The definite trend of increasing Bearing Capacity Ratio (BCR) and reloading elastic modulus with increasing tensile modulus of geosynthetics was observed when geosynthetics were grouped according to aperture shape and polymer type. The BCR is defined as the ratio of the bearing capacity of reinforced unpaved sections to that of unreinforced unpaved section.     

上海标准推荐的预制桩极限承载力分项系数研究

提出了获得上海市标准预制桩推荐表格统计特性的一种新方法,在运用该方法求得桩侧摩阻力和桩端阻力统计特性后,利用可靠度理论对上海地区31个场地进行了计算,并对计算结果进行统计分析,得到了可靠度指标的统计特性。在此基础上,按完全可靠性分析方法,求出了上海地区由标准推荐公式确定单桩竖向抗压承载力的分层桩侧摩阻力分项系数和桩端阻力分项系数,并对上海地区31个场地在利用分项系数设计方法的基础上反算了安全系数,结果说明所研究方法可作为规范过渡时的参考。