现浇混凝土空心板无梁楼盖的挠度和弯矩计算方法

根据现浇混凝土空心板正交各向异性主刚度之间的关系D3=√D1D2,将正交各向异性板等效为各向同性板,通过分析得到现浇空心混凝土无梁楼盖的挠度和内力计算方法:等效各向同性板任意点的挠度就是原正交各向异性板对应点的挠度;均布荷载下的内力分配与相同尺寸的各向同性板无梁楼盖相同,可以按经验系数法提供的参数进行计算.     

计算四边支承圆管式空心楼板的两种简化方法

采用ANSYS有限元软件分析几种不同规格的空心板,阐述空心板是正交各向异性(等效刚度)板.采用两种简化方法求解四边支承圆管空心板,一种方法求解出正交各向异性板单元的刚度矩阵中各项参数,采用有限元对空心板进行分析;另一种方法采用SAP2000软件依据两方向刚度相等原则将空心板等效成井字梁分析,从而求出两方向梁的内力.两种方法均具有较高精度,并列举实例说明.     

等效刚度板法对双向空心板受力性能的分析

采用有限元方法研究有梁双向空心板的受力性能,尤其是在两个方向的受力性能的异同,为研究有梁双向空心板的刚度、变形和承载力提供科学依据。对于有梁双向空心板弹性阶段的受力性能分析,采用了等效刚度板法(拟板法),拟板法的思路是将双向空心板等效为一均质的具有正交各向异性特征的实心板(拟板),在此基础上对拟板进行分析。     

现浇混凝土空心板的正交各向异性和等效各向同性板计算方法

通过分析得到了现浇混凝土空心板正交各向异性主刚度存在着D3=D1D2~(1/2)的关系;从正交各向异性板挠曲面的偏微分方程出发,保持一个主方向尺寸不变x1=x,将另一主方向的尺寸做线性缩放y1=k-14y,并保持弹性模量与第一主方向相同E=E1,泊松比μ=μ1μ2~(1/2),将原来的正交各向异性板等效为一块各向同性板,通过分析得到:各向同性板任意点的挠度就是原正交各向异性板对应点的挠度,各对应点内力存在简单的对应关系:Mx=Mx1、My=k1/2My1、Mxy=k1/4Mx1y1。最后,通过算例验证了该方法的正确性。     

基于全时程迭代的金属阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

准确地估算等效阻尼系数和等效附加刚度对于附加金属阻尼器的减震结构的设计具有实用意义。首先基于等效线性化基本理论推导出等效阻尼系数和等效附加刚度计算公式,并引入全时程迭代的思想,形成一种附加金属阻尼器减震结构的地震响应分析方法。继而通过对3层剪切型结构的地震响应分析,探讨了该计算方法迭代过程的收敛性。最后,通过对3层剪切型结构和8层平面框架结构的地震响应分析,考察了该计算方法的计算精度和可靠性。与现有方法相比,提出的等效阻尼系数和等效附加刚度计算公式物理意义明确,同时考虑了金属阻尼器自身参数和结构动力响应对等效线性化参数的影响,采用的全时程迭代方法具有收敛速度快、计算精度高等优点。     

金属拱形波纹屋盖结构的稳定性计算

金属拱形波纹屋盖结构是一种新型的金属拱形薄壳结构。本文从理论出发,将金属拱形波纹屋盖中带有波纹的腹板和底板等效成正交各向异性板,按照等效膜面刚度原则推导出等效弹性常数的计算公式,并建立起简化计算模型。利用ANSYS程序,对该结构进行了稳定性研究,并与试验结果进行了比较,数据符合较好。     

复合材料瓦楞板拉伸特性分析及试验验证

复合材料瓦楞结构具有高强度、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等特点,近年来在建筑幕墙、屋面系统及高档室内装饰中有广泛应用。本文结合复合材料层合板理论和周期均匀化理论,将复合材料瓦楞板等效为经典的正交各向异性板,提出了高精度的复合材料瓦楞板的拉伸、耦合、弯曲刚度,以及弯曲耦合刚度计算方法。最后,以半圆形和梯形两种波纹形状的复合材料瓦楞板为例,对本文提出的刚度计算方法进行了验证,FEM和试验结果表明,该方法高度高、形式简约、适用性强。     

竖向荷载作用下密肋楼板的变形计算

考虑密肋板双向受力的相关性和钢筋混凝土的非线性特性 ,采用刚度等效的正交各向异性板单元模型求解密肋板在竖向荷载下的变形 ,编制了程序WAF ;并用试验结果验证其正确性 ,证明这一方法准确易行 ,适于工程应用     

等效刚度板法对网架的受力性能分析

介绍了等效刚度板法分析网架的总体思路,采用等效刚度板法对网架弹性阶段受力性能进行了分析,以弹性拟板法为基础,对网架模型进行有限元分析,并与拟板模型的计算结果进行了对比分析,以评估拟板法的准确性.     

基于变分渐近法的双周期梯形波纹板等效模型

双周期梯形波纹板是沿两个平面方向均呈周期性梯形波纹变化的新型轻质结构,现阶段对其力学性能与结构参数之间关系的研究较少,限制了该结构的推广应用。针对该问题,以凸起为中心的典型代表单元单胞为研究对象,利用变分渐近法建立单胞等效刚度的数值计算模型。再通过均匀化技术将双周期梯形波纹板转换为具有相同刚度特性的正交异性板进行分析。基于该方法分别计算出不同结构参数下的等效刚度、宏观变形和屈曲模态,通过与三维有限元模拟结果对比验证等效模型的精确性。计算结果表明:由于形貌变化,双周期梯形波纹板的等效刚度较平板的拉伸刚度降低,弯曲刚度增加;随着凸起间距的增大和板高度的减小,波纹板的拉伸刚度逐渐增大,弯曲刚度逐渐降低;而随着板厚度和腰部长度的增加,弯曲刚度呈上升的趋势。构建模型适用于波纹周期远小于结构尺寸的情况,由于等效板模型的近似能量与原三维波纹板能量尽可能接近(通过对能量泛函变分主导项的渐近扩展分析加以保证),可用于计算不同材料波纹板等效弯矩和等效最大拉压应力等,能有效减少计算量和节省计算资源。     

正交异性钢桥面板纵肋与桥面板连接细节的疲劳评估及修复措施

正交异性钢桥面板由于具有自重轻、极限承载力大等优点目前广泛应用于大、中跨径桥梁中,我国已建和在建的大跨径桥梁也大多采用正交异性钢桥面板.但由于正交异性钢桥面板结构构造复杂,受焊接残余应力影响大,钢桥面板直接位于车轮荷载的作用下,一些构造细节处极易发生疲劳开裂.以国内某大桥正交异性钢桥面板为例,针对纵肋与桥面板之间的疲劳...     

Verstärkung der orthotropen Stahlfahrbahn der Schönwasserparkbrücke mittels Stahl‐Elastomer‐Sandwich (SPS)

Rehabilitation of the orthotropic steel bridge deck of the Schöwasserparkbrücke using the Sandwich‐plate‐system (SPS). By the Federal Ministry of Transport a pilot project for strengthening of orthotropic bridge decks was promoted in 2005. The application of a steel‐elastomere‐sandwich‐overlay was selected. This new technology was tested which allows to strenghten orthotropic plates of bridges against hazards from growing traffic actions. The tested method as well as the pilot project at a BAB A 57 highway bridge in Krefeld are described in the following article.     

钢管混凝土系杆拱桥设计

在几个工程实践的基础上,对钢管混凝土系杆拱桥的设计方法、刚度取值、稳定方面以及总体设计的一些主要参数做了一些探讨。提出对于钢管混凝土拱桥,采用钢筋混凝土的计算方法是比较恰当的;而对于中等跨径钢管混凝土拱桥的系杆安全系数选择则宜介于一般预应力构件与特大桥吊索之间。     

Fatigue test of an advanced orthotropic steel deck system using high performance steel for bridges

Magnificent elongation of bridge span length, especially of recently constructed cable stayed bridges and suspension bridges, can be achieved by technological as well as new material development of orthotropic steel deck systems. One such effort is to install curved bulkhead plates inside longitudinal u-ribs, which was analytically and experimentally demonstrated to reduce significant amount of concentrated stresses without sacrificing self-weight of the whole structure. In this paper, the optimal shape of more effective bulkhead plates is characterized by computational analysis. And it is verified from fatigue tests of a 3-dimensional full-scale structure that the fatigue performance can be significantly improved by installing the optimal bulkhead plates and by fabricating the structure out of recently developed high performance steel for bridges.     

正交异性闭口加劲板的承载力分析理论及试验研究

加劲板的局部稳定是正交异性扁平钢箱梁结构设计中的一个关键问题,我国桥梁设计规范没有这方面的规定。为了解决正交异性扁平钢箱梁结构中闭口加劲板的稳定极限承载力计算问题,以适应我国目前钢桥应用日益广泛的需要,在总结中外学者研究成果和国内外设计规范的基础上,提出一种计算闭口加劲板稳定承载力的计算理论,该理论计入材料非线性、几何非线性、初始几何缺陷、焊接残余应力等4种不利影响,并对加劲板结构的初始几何缺陷大小的取值以及残余应力分布模式进行讨论。为了验证理论的正确性、把握闭口加劲板结构的屈曲特性,设计3种不同结构布置的6块闭口加劲板结构进行稳定承载力模型试验,得到加劲板的破坏形态、极限荷载大小以及荷载-位移关系曲线。试验结果与理论分析结果吻合较好,这表明该理论可用于对闭口加劲板的极限承载力计算。     

大跨钢桥桥面铺装结构受力分析

桥面铺装试验模型的横断面是两边各有一个闭口肋,中间有三个开口肋的结构,横向具有刚度不均匀性,不宜采用正交异性板弯曲理论进行计算。本文根据虎门大桥桥面铺装及室内试验模型的特性提出了钢桥面铺装力学分析方法,为钢桥面铺装设计与施工提供了一定的理论依据。     

单向变厚度正交异性板的自由振动

提出了单向变厚度正交异性板自由振动分析的传递矩阵法，应用解析法得到等厚正交异性板自由振动的正确传递矩阵，然后将单向变厚度板划分成一系列等厚板单元，再利用传递矩阵原理求得单向变厚度正交异性板自由振动的整体传递矩阵．最后，通过算例表明板厚度变化对自振频率的影响。     

PC斜拉式桁架梁桥敏感参数分析

为了准确地把握PC斜拉桥在各施工阶段及营运阶段内力及线形变化情况,以某PC斜拉式桁架梁桥为例,借助大型有限元计算程序,建立了三维空间有限元模型。运用仿真分析方法,对该结构受力特性进行了相应的研究,得出混凝土收缩徐变、温度变化、非线性等敏感参数对该桥内力及线形的影响规律。结果表明:混凝土收缩徐变、非线性及刚度误差对结构内力影响较小,对结构挠度的影响较大,挠度变化值自中跨跨中向两侧呈线性递减趋势;温度与自重误差对结构的内力及线形影响相对较小,挠度变化值自跨中对称向两侧呈抛物线变化,而轴力变化值在全桥范围内分布较为均匀。     

Experimental and analytical studies on a streamlined steel box girder

A new type of streamlined girder (lenticular cross-section) bridge with a thin-walled steel box girder is proposed. In order to deal with the problem of increasing traffic congestion, this bridge is designed with a large width-to-span ratio, which results in significant shear lag effects and causes non-uniform stress distribution in the three-cell thin-walled box girder, especially along the flanges of the girder. The aim of this study is to investigate the effect of shear lag in thin-walled box girder bridges with large width-to-span ratios through both experimental and numerical studies. A large-scale Plexiglas model is tested under different loading cases. The material parameters are obtained from physical characteristics tests and tensile tests. In addition, a computational model is presented for a comprehensive simulation of a girder bridge including the orthotropic top/bottom/web plates and their ribs, which leads to accurate modeling of structural properties of the girder. The simulation of the computation results compared well with the experimental results. It is illustrated that the finite element analysis is an effective method to predict properties of this class of bridges.