碳纤维复合材料薄壁箱梁剪力滞后效应数值分析

薄壁箱梁加载时,同一截面靠近腹板处的翼缘板正应力与远离翼缘板处的应力不相等,表现出剪力滞后效应,平截面假定不再适用.碳纤维复合材料薄壁箱梁在纤维铺层角度、梁跨度变化时,剪力滞后效应表现出不同的变化规律.运用ANSYS有限元软件对碳纤维复合材料薄壁简支箱梁进行数值模拟,研究当纤维铺层角度、荷载形式一定时,剪力滞后效应随梁跨度的变化规律,得出碳纤维复合材料薄壁箱梁随着梁跨度增大而剪力滞后效应降低,当跨宽比超过一定值时,剪力滞后效应不明显,此规律可为新型结构箱梁设计及施工提供借鉴.     

剪力滞后效应对固支及悬臂箱梁自振特性影响的研究

应用能量变分原理,考虑箱梁剪力滞后效应的影响,推导出了箱梁的弯曲振动方程及自然边界条件,据此得出固支及悬臂箱梁的固有频率方程.作为算例,应用MATLAB软件对一固支及悬臂箱梁的固有频率方程进行求解,并根据算例得出的数值结果,对由于剪力滞后效应对箱形梁结构自振特性的影响进行了讨论,得出一些有价值的结论.     

剪力滞后效应对固支及悬臂箱梁自振特性影响的研究

应用能量变分原理,考虑箱梁剪力滞后效应的影响,推导出了箱梁的弯曲振动方程及自然边界条件,据此得出固支及悬臂箱梁的固有频率方程.作为算例,应用MATLAB 软件对一固支及悬臂箱梁的固有频率方程进行求解,并根据算例得出的数值结果,对由于剪力滞后效应对箱形梁结构自振特性的影响进行了讨论,得出一些有价值的结论.     

基于静力推覆分析算法的高层建筑混凝土核心筒抗震性能模拟

为减少因震动导致的高层建筑混凝土核心筒损伤,提出了基于静力推覆分析算法的高层建筑混凝土核心筒抗震性能模拟方法。选择某应用屈曲约束支撑的高层建筑混凝土核心筒为研究对象,结合PKPM软件模拟了基于静力推覆分析算法的高层建筑混凝土核心筒抗震性能。实验结果表明：静力推覆侧力分布形式对高层建筑混凝土核心筒的顶点位移角和基底剪力计算结果影响较大;屈曲约束支撑的高层建筑混凝土核心筒在X向的基底剪力曲线呈指数型增长;强震动作用下高层建筑混凝土核心筒的刚度降低、柱剪力的占比不断增大;延性系数恒定时,高层建筑混凝土核心筒能量谱比值与刚度折减系数呈正相关关系;高层建筑混凝土核心筒的损伤情况随强震持时的提升而提升;随着刚度特征值的不断增大,剪力墙耗能在总滞回耗能比中的占比下降,而框架梁柱耗能的占比则有所上升且分布形式大致呈线性。     

不规则截面钢筋混凝土梁柱单元模型及应用

为了更好地研究钢筋混凝土梁柱结构的非线性力学性能,建立考虑材料非线性和几何非线性耦合的钢筋混凝土梁柱单元模型.基于杆件分析的平截面假设和截面高斯积分法,应用钢筋和混凝土材料本构关系非线性,推导出不规则截面钢筋混凝土梁柱单元的截面刚度矩阵,进而通过虚功原理建立钢筋混凝土梁柱单元切线刚度矩阵;并采用弧长增量迭代法求解非线性方程组,编制不规则截面钢筋混凝土梁柱结构的数值分析程序.对规则和不规则截面钢筋混凝土框架进行了非线性全过程分析,理论分析结果与试验结果比较,吻合较好.表明所建立的钢筋混凝土梁柱单元模型适用于钢筋混凝土梁柱结构的非线性力学分析;由于采用截面高斯积分法,对不规则截面的梁柱结构计算显得十分便捷.     

中心支撑-钢框架高层公寓的结构分析及优化研究

中心支撑-钢框架(CBF)结构作为双重抗侧力体系常用于高层建筑,水平荷载计算时涉及剪力在两种抗侧力体系间的分配,目前,简化的理论计算方法有按支撑体系与框架体系间的抗侧刚度比值或者按照两种体系的变形协调来分配总剪力.对于高层建筑,尤其是对于长条形、立面有收缩的公寓建筑,理论计算方法存在偏差,需要对两种理论计算方法的适用性进行评价.同时,长条形建筑的长宽比大,沿建筑长边的框架榀数较多,与常规CBF结构相比,框架体系分担的剪力较大,从受力角度出发,可通过将梁柱节点设为铰接,释放柱端弯矩,减小框架体系受到的剪力,从而改变剪力在支撑体系与框架体系之间的分配比例,实现减小框架柱截面尺寸和减少用钢量.该优化方法通过改变受力体系的内力实现减重,值得重视.对某12层长条形高层公寓分析结果表明：对于长条形、立面有收缩的公寓建筑,基于变形协调的理论计算方法得到的剪力在两种抗侧力体系间的分配与电算接近,误差最大为负13.9%;而基于刚度比的方法与电算相差较大.对框架体系的部分梁柱节点设置为铰接后,支撑与框架体系受到的剪力占底部总剪力的比例分别增大4%和减小4%,当减小框架体系柱截面,并保持结构的周期比、最大层...     

基于分区域连续翘曲位移函数的薄壁箱型截面梁剪力滞后效应研究

为进一步明确薄壁箱型截面的应力状态,根据截面不同薄板约束特性建立分区域连续的翘曲位移微分方程,开展箱型截面剪力滞后效应的研究.以能量法为基础,建立截面的应变能与外力势能的微分方程.根据最小势能原理=0,提出考虑分区域连续翘曲位移函数的剪力滞后效应后,箱型截面位移函数的通用微分方程.结合集中荷载作用下简支箱梁的内力特性,提出考虑剪力滞后效应后的位移及剪力滞系数的精确解,为上述通用微分方程的应用提供参考.研究成果提供了剪力滞后效应影响下箱梁的位移精确值,为箱型截面的设计与应用提供了重要的理论依据.     

不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能试验研究

为研究不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能,对1个现浇混凝土节点和2个装配式混凝土梁柱节点试件进行循环往复加载试验,分析节点的破坏特征、梁端弯矩—转角、节点核心区剪力—梁端转角、刚度退化、钢板的应变等。结果表明：方钢管连接的装配式混凝土节点呈梁端弯曲破坏,设置端板和水平连接板的装配式节点和现浇节点呈节点核心区剪切破坏。装配式节点的梁端弯矩和节点剪力显著提高,梁端转角显著增加,节点核心区剪切变形减小,刚度退化变缓,受力性能得到明显改善。在节点核心区设置方钢管和十字隔板作为钢骨架的节点受力性能最佳,远优于现浇节点。在节点核心区加入钢连接件,预制梁端设置预埋工字钢,现场采用焊接或者栓接装配,后浇连接区混凝土,这种连接形式能够有效传力,提升装配式节点的受力性能。     

顶底角钢连接初始刚度的分析和研究

初始连接刚度在节点刚度分类和钢结构地震分析中占有很重要的地位，因此研究连接的初始刚度很有现实意义。首先从理论上探讨了顶底角钢连接初始刚度的计算方法，建立了有关连接初始刚度的半经验半理论计算公式。为了验证此公式，进行了2个顶底角钢梁柱连接节点原型试件在往复荷栽作用下的实验研究，得到了顶底角钢梁柱连接的连接刚度，分析了影响连接刚度的主要因素。最后，对理论计算公式得到的结果和试验结果进行了对比，结果表明：此公式误差较小，具有一定的工程参考价值。     

对称变维框架在水平荷载作用下的剪力分析

利用平面有限元方法分析了对称变维错层框架 ,并和习惯采用的杆系简化模型的计算结果进行了对比 ,针对不同错层高度建议了对称变维框架在水平荷载作用下梁柱剪力的简化计算方法。     

K型圆管相贯节点的滞回性能分析及试验

节点作为空间结构最重要的组成部分,其在反复荷载作用下的荷载—变形曲线(滞回曲线)是对其延性、耗能能力、强度、刚度等力学性能的综合反映。对K型搭接相贯节点内隐藏焊缝焊与不焊两种模型在弦杆轴向往复荷载作用下进行试验研究和有限元模拟计算,对比分析得到节点试件的破坏模式和滞回曲线,同时有限元模拟分析所得结果和试验所得结果较为吻合。结果表明:隐藏焊缝焊接节点破坏时是局部的,最终是搭接管在焊缝处被拉断;不焊节点的破坏模式是焊缝整体破坏,隐藏焊缝不焊对节点承载力的影响不能忽视。通过有限元模拟分析来代替相贯节点滞回性能试验是可行的。     

简支梁桥承载力以动代静快速评估方法

通过对等截面简支梁的分析,推导跨中挠度校验系数(ηy)与一阶竖弯频率校验系数(ηf)的关系;对某6梁式简支T梁桥的进行仿真分析,探讨在支座刚度变化、边界条件变异、桥面系参与受力以及承重构件损伤等各种情况下ηy和1/ηf2的变化规律以及两者的差异。对两座装配式T梁桥进行静载试验以及动力特性测试,并分析各种试验工况下实测ηy以及1/η2f。仿真分析和实桥试验结果表明:1/ηf2能代替ηy来反映简支梁桥整体刚度,快速评定其承载力。     

腹部开孔钢筋混凝土简支梁非线性数值模拟

钢筋混凝土开孔梁是降低建筑层高,节约建筑成本的有效途径之一。目前国内外对腹部开孔的钢筋混凝土梁进行了一些研究,但大多局限于试验研究。运用大型结构分析软件ANSYS对六根腹部开有矩形孔的钢筋混凝土简支梁建立空间有限元模型,通过选择适当的单元、材料模型、本构关系对其进行非线性数值分析,将模拟得到的截面抗剪承载力、荷载-挠度曲线与试验结果进行比较,分析结果与试验结果吻合较好,验证了ANSYS分析钢筋混凝土开孔梁的可行性,并进一步对影响开孔梁受力性能的孔洞高度、孔侧加强筋等因素进行了参数分析,得出了一些有价值的结论。     

多样本动态聚类分析海陆交互相软土分类的CPTU试验研究

孔压静力触探试验能较快速度、经济地获得较多参数,目前主要应用于判别岩土场地特征。海陆交互相土层土性复杂,应用孔压静力触探试验识别土层具有重要意义。通过将多样本动态聚类分析技术应用于典型海陆交互相沉积土体的CPTU主要指标锥尖阻力qt、侧壁摩阻力fs、孔压u2数据分析中,实现了对海陆交互相土体夹层、透镜体、过渡层的识别,并根据归一化后数据进行土层分类、合并及场地的宏观特征评价。结合崇启大桥工程引桥段工程,将动态聚类分析结果同Robertson分类法、相邻钻孔柱状图和其它物理力学性质指标试验进行比对。结果表明该方法在土层分类、特性土层的识别以及土层合并方面具有较大的优越性。     

基于位移的适应谱Pushover方法及其应用

文章基于非弹性位移反应谱来定义结构的位移模式,通过对一个6层框架结构的动力特性进行分析,提出了基于位移的适应谱Pushover方法(DASPA法)。利用DASPA法和传统的Pushover方法分别对一高架梁式桥进行静力弹塑性分析,并将计算结果与非线性时程分析的结果进行对比。结果表明,由于DASPA法考虑了高阶振型的影响以及结构屈服后振动特性的改变,其计算结果比传统的Pushover方法更加准确合理。同时,由于DASPA法直接基于位移来控制结构在地震中的行为,因此概念清晰,计算过程简单,更适用于工程实际。     

海上风机—基础水平振动的多自由度分析

为了对风机进行抗震设计,进行了风机塔和基础的动力分析。首先对近海风力发电机的塔和泥面线上基础进行了多自由度动力系统的自由振动分析,得到了自振频率和对应的振型。然后进行了近海风力机塔和泥面线上基础这一多自由度结构在地震作用下的动力分析,得到了结构物的位移反应。结果发现:对于多自由度结构的强迫振动,外荷载的频率与结构的任何一个自振频率相同时,位移幅值会无限大,即出现共振现象。当外荷载的频率与结构的自振频率接近时,结构物的位移反应也会很大。减震可通过调整结构的构造或者设置阻尼器。     

一种连续混沌的分析及量化实现方法

基于sportt系统,构造了一个新的连续混沌系统。对该系统的动力学特性进行了分析,并设计了一个模拟混沌电路进行实验验证,实验结果与仿真结果完全相符。在此模拟电路基础上,设计了一个量化电路,对连续混沌信号进行二值量化,实现了一种新的量化序列的方法。     

土体应变软化对盾构掘进面稳定性的影响

随着盾构隧道的大量兴建,掘进面稳定性的合理分析显得十分重要。采用有限差分法程序对应变软化砂土的剪切带进行模拟,分别与实验结果和解析结果比较,验证了数值方法的正确性。建立盾构隧道的三维数值模型,分析不考虑渗流时土体应变软化对掘进面极限支护压力的影响,对比渗流条件下考虑应变软化和不考虑应变软化时盾构掘进面极限支护压力的差别,以及相应的土体位移、塑性区范围和地表沉降的不同。结果表明,考虑应变软化时数值都明显增大,更容易导致掘进面失稳。同时探讨了剪胀角和内摩擦角的不同软化行为对掘进面稳定性的影响。最后,考虑了土体的应变软化行为,对天津地铁九号线施工中的支护力进行预测,预测的结果与工程监测值相吻合。     

应用灰关联分析林边溪溃堤淤积土壤分层

2009年8月7日的莫拉克台风引进强盛西南气流,带来豪雨而使屏东县境内之林边溪下游发生五处溃堤,又因河川水流夹带大量泥砂,致使淹水区域覆盖淤泥。为探讨淤泥深度于空间的分布,以作为河川破堤的水流与泥沙流向分析的依据,笔者对佳冬堤防破堤处取样进行粒径分析,并应用灰关联分析淤泥土壤分层,以研析得淤泥覆盖深度后,再搭配FLO-2D模式所仿真的流场进行验证,由分析结果可知淤泥淤积深度的分层与现地取样的初步判断一致,而淤积深度的空间分布与水流模拟的流场亦有一致之趋势。     

斜拉桥传感器布置优化方法应用研究

根据模态置信度准则,采用模拟退火算法,提取出斜拉桥有限元模型的动力分析数据,得到了主梁加速度传感器的优化布设方案,并根据此优化方案在实际桥梁上进行了现场动力特性测试实验。对比研究结果发现:由现场实验测得的自振频率、振型位移与ANSYS理论计算出的结果十分接近,从而验证了基于MAC准则的模拟退火算法在斜拉桥加速度传感器优化布设方面是有效的和可行的。