膜型网壳结构巨型网格结构的整体与局部稳定性研究

针对子结构为单层膜型网壳的圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构 ,分析了结构的构成、形体参数 ,建立了几何非线性力学模型 ,编制了相应的稳定分析程序。着重研究了整个结构的稳定性能、失稳形式 (局部失稳与整体失稳 )、局部失稳与整体失稳模态等 ,就不同的失稳形式进行了一系列的参数分析 ,研究了各参数对结构的失稳形式及极限载荷的影响 ,找出了不同跨度结构在整体与局部失稳临界状态某些参数的取值规律     

叉筒网壳子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构的稳定性研究

本文针对子结构为单层叉筒网壳的圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构,分析了结构的构成、形体参数、支承方式等;建立了几何非线性力学模型,编制了相应的稳定分析程序;针对本结构的特点,着重研究了结构的稳定性能、失稳形式(局部失稳与整体失稳),以参数分析的形式研究了结构局部失稳与整体失稳的关系,找出了不同跨度结构在整体与局部失稳临界状态某些参数的取值规律,并给出了整体与局部失稳状态的分界曲线,可为该结构形式的工程应用提供参考。     

钢结构失稳监测方法和失稳监控部件研究

为了预防钢结构发生灾难性失稳破坏,根据结构失稳与结构响应或特征参数之间的关系,将目前应用于结构健康监测和损伤诊断的方法扩展到钢结构失稳监测领域;评述并归纳了基于应变和位移变化趋势、基于振动-失稳相关性、基于薄壳体积改变率、基于失稳先兆的钢结构失稳监测方法;进一步对3种钢结构失稳监控部件进行了概念设计,包括钢套管压力监控、节点塌陷监控、坦拱和扁壳跃越失稳监控;总结了各种监测方法的特点和存在的问题。     

均布荷载作用下单层球面网壳的弹塑性失稳模式研究

为揭示单层球面网壳结构在静力均布荷载作用下的失稳模式与失效机理,预测结构可能发生的破坏模式和承载能力,基于双重非线性全过程分析理论,采用ANSYS软件对典型球面网壳结构开展稳定性参数分析,系统考察结构的荷载-位移全过程曲线、塑性发展分布、屈曲模态等特征响应。并以典型算例为代表,从宏观和微观两个方面诠释了单层球面网壳结构可能发生的3种失稳模式:弹性失稳、弹塑性提前失稳、弹塑性失稳。指出弹塑性提前失稳是由于结构强度破坏诱发的一类承载力偏低的失稳模式,为提高结构安全性,在网壳稳定性设计阶段中应避免出现此类失稳模式。     

网壳结构考虑杆件失稳过程的整体稳定分析

通过引入杆件初始缺陷的方法对杆件失稳过程及其对网壳结构整体稳定性能的影响进行分析。首先研究杆件的单元划分数量和缺陷幅值对杆件稳定承载力的影响,提出合理的缺陷幅值。进而计算分析了世博轴阳光谷网壳结构杆件失稳过程中的内力变化及对结构整体稳定性能的影响。结果表明,结构非对称、杆件截面有强弱轴的网壳结构易引起杆件失稳,网壳结构整体稳定分析中可通过对杆件施加初始缺陷有效地考虑杆件失稳对整体稳定性能的影响;对整体失稳之前存在杆件失稳的网壳结构,有必要引入杆件初始缺陷考虑杆件连续失稳的影响。最后提出了网壳结构稳定分析的合理计算流程。     

单层球面网壳失稳区域的平衡扰动

在非线性分析的基础上,基于单层网壳结构的失稳机理,对临界点时的失稳区域进行平衡扰动。具体利用奇异值分解法对失稳区域进行几何稳定性判定,并得到相应可能发生的机构位移模态,根据最小势能原理求出失稳后的几何形态,使其进入后屈曲平衡路径。本文的方法是基于网壳结构失稳时的不稳定运动进行的,较为合理地反映了结构失稳的过程,对网壳结构稳定分析方法的进一步研究具有重要意义。     

某工程单层球面网壳结构的稳定性研究

采用自编结构非线性分析程序 ,对某工程肋环形单层球面网壳结构就两种主要工况 (竖向静力荷载组合作用及风荷载组合作用 )进行了失稳全过程分析 ,得到结构多条失稳路径。结果表明 ,结构的几何缺陷将严重影响结构的失稳形式 ,从而影响结构的极限承载能力。     

既有地下结构扩建改造施工中的安全风险与控制

以上海为例,探讨了软土地区大型城市既有地下结构扩建改造工程施工中的安全风险特点,采用工作分解结构(WBS)、风险分解结构(RBS)分析法,从人员安全、施工机械设备安全、结构安全和周边环境安全等角度对既有地下结构扩建改造施工安全风险进行了识别,建立了风险清单。初步评估了风险事件的风险等级,提出了既有结构失稳或坍塌、支护体系失稳或坍塌、支撑失稳、地下水管涌与流砂、模架体系失稳、新旧结构体系失稳或坍塌以及周边设施变形或损坏等风险事件为不愿接受风险。结合施工案例分析,制订了既有地下结构扩建改造施工主要安全风险的控制措施。     

水下盾构隧道管片衬砌结构渐进性破坏机理模型试验研究

水下盾构隧道管片衬砌结构病害的防治是一个公认的难题,揭示管片衬砌结构破坏、失稳的机理显然对病害的科学治理具有很强的指导意义。采用模型试验方法,通过超载的形式对水下盾构隧道管片衬砌结构从材料细观损伤到结构宏观局部破坏再到结构整体失稳的整个渐进性破坏失稳过程进行了系统研究。将大型水下盾构隧道管片衬砌结构渐进性破坏过程划分为初始弹性阶段、局部损伤阶段、宏观破坏阶段和整体失稳阶段四个阶段,并给出了各阶段管片衬砌结构的力学行为特性;探明了盾构隧道管片衬砌结构失稳临界点,并以关键点位移与隧道外半径比值的形式给出了失稳临界建议值;通过对声发射数据的分析,揭示了管片衬砌结构破坏过程的渐进性特性,并获得了声发射事件出现的频率与幅值分布随外部荷载的变化规律;分析了管片衬砌结构宏观裂纹的出现及扩展规律,并通过最终破坏形态分析了造成管片衬砌结构整体失稳的关键部位的空间分布以及破坏形式。     

单层球面网壳失稳区域的实用研究

在非线性分析的基础上,基于单层网壳结构的失稳机理,根据作者提出的失稳区域跟踪与判别方法,研究了两种不同形式的单层网壳在不同矢跨比时失稳区域的分布规律,以及失稳之前的弹性变形与失稳区域之间的关系。本文的结论对于网壳结构的稳定性能研究和应用有实际意义。