集中荷载下水平弹性约束圆弧拱的屈曲分析

支承于其他结构上的拱结构的拱脚常受到弹性约束而出现水平位移,进而影响拱的力学性能.本文得到了水平弹性约束圆弧拱承受面内跨中竖向集中荷载作用的内力及位移的解析解.通过构造无量纲化柔度系数这个参数提出了计算拱跨中轴力和拱脚支座位移的理论公式和近似表达式.根据跨中轴力大小在线性计算范围内得到了拱与拱形梁的划分标准.使用有限元程序分析了拱的分支屈曲模态、临界荷载及跨中临界轴力与支座刚度的关系,得到了拱由反对称屈曲转变为对称屈曲时柔度系数的界限值,提出了临界荷载和临界轴力的计算表达式.     

平面内和平面外竖向荷载下低矮钢筋混凝土墙水平承载力研究

民用建筑中的剪力墙高宽比通常大于1,而高温气冷堆内的钢筋混凝土墙的高宽比一般小于1。为了研究低矮钢筋混凝土墙的失效机理，本文对平面内和平面外竖向荷载下，高宽比分别为0.33、0.5和1的12片低矮钢筋混凝土墙进行了水平承载力试验，对提出的墙水平承载力计算公式进行了验证。试验表明：低矮钢筋混凝土墙的破坏方式与一般的钢筋混凝土梁和柱有很大区别。在轴力和水平剪力作用下，低矮钢筋混凝土墙的破坏为斜开裂-剪摩擦机制；对于高度相同的墙，高宽比越小，剪切破坏时沿墙底剪摩擦段的长度越长；墙高宽比、轴压比和配筋率均对墙的水平承载力有影响；平面外竖向荷载下墙的水平承载力小于平面内竖向荷载下墙的水平承载力，墙水平承载力与平面外弯矩近似符合1/4圆关系。本文公式计算结果与试验结果符合良好。     

水泥土连拱支护结构的三维有限元分析

采用有限元方法,建立了水泥土连拱支护结构考虑结构与土共同作用的三维模型,对该结构进行了数值模拟计算．计算结果分析表明,其墙后土压力大小介于静止土压力与朗肯土压力之间,沿竖向呈三角形分布,沿水平向介于水平均布与径向均布之间,土压力作用在支护结构后将沿水平及竖向分配,水平拱体分担的荷载比例最大值在60％～70％之间,水泥土拱基本处于全截面受压状态,拱脚桩在开挖面以上的受力模式与悬臂桩类似,沿全长其弯矩最大值在开挖面位置．     

不同风荷载作用对大跨度钢管混凝土拱桥施工影响分析

为研究不同等级风荷载对施工过程中大跨度钢管混凝土拱桥的力学性能的变化,采用Midas/Civil软件对广西某主跨为336 m的中承式钢管混凝土拱桥的横桥向位移、轴力、拉压应力及拱脚处弯矩值的变化情况进行了分析.分析研究表明:横桥向位移、轴力及拱脚处弯矩随不同重现期风荷载的增加呈现先增大后减小的变化规律,在最大悬臂端阶段时横桥向位移和拱脚处弯矩取得最大值,随后逐渐减小,而轴力在拱肋合龙时取得最大值后才逐渐减小;同一施工阶段拱的拉压应力随重现期风荷载的增加而增大,构件所受的实际拉应力都小于实际压应力,但各相对施工阶段的增长率在逐渐减小.     

既有竖向荷载对承台桩水平承载特性影响的PIV试验研究

为研究既有竖向荷载下承台桩的水平承载特性,进行了2组PIV模型试验,分析了不同竖向荷载对承台桩的水平位移量、桩身弯矩及桩周土体位移场的影响规律,研究了竖向荷载对承台桩下桩土作用的影响机理。试验结果表明：在同一水平荷载下,桩顶既有竖向荷载有利于减小桩身水平位移,削弱水平荷载引起的桩身弯矩;在水平加载过程中,桩土作用的主要区域为桩周土体的中上部区域,桩顶竖向荷载的施加会调动桩侧土体,形成更大的土体扰动区;竖向荷载引起的土体密实化效应会降低桩身的水平位移和弯矩,提高承台桩的水平承载力;同时这一密实现象也降低了桩侧土体的隆起量与塌陷面积。     

上拔荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

通过有限元软件模拟了上拔荷载作用下斜桩的承载变形性状并与直桩进行比较,分析了桩身倾角对桩顶位移、极限抗拔承载力、桩身弯矩、剪力及轴力的影响,研究了斜桩-土接触压力、桩侧摩阻力的分布特征,探讨了长径比与斜桩有效桩长的关系.结果表明:在上拔荷载作用下,斜桩桩顶的上拔位移均大于相应直桩.桩身倾角及上拔荷载越大,上拔位移和水平位移越大;斜桩极限抗拔承载力大于直桩,且在15～20°之间存在一个最佳倾角使斜桩的极限抗拔承载力达到最大;桩身最大弯矩均出现在z/L=0.1处,最大剪力均出现在桩顶截面处.在z/L=0.4以下区域,桩身弯矩及剪力几乎全部为零.同一桩身相对深度处,桩身剪力及弯矩都随着倾角的增大而增大;直桩及各斜桩桩端存在真空吸力.倾角对桩身轴力的影响不大;桩-土接触压力的大小与桩身倾角的大小有关.桩与土沿深度方向脱离的范围随着倾角的增大而增大;斜桩左、右两侧摩阻力分布相差较大,其大小与倾角的大小有关;上拔荷载作用下斜桩存在有效桩长.倾角的大小对有效桩长影响不大.     

水平及抗弯约束对梁抗爆动力响应的影响分析

边界约束的差异会直接影响结构的抗爆动力响应及承载能力,建立了水平弹性约束和抗弯约束条件下抗爆梁在弹性阶段的数值差分计算方法和塑性阶段的理论解析方法,并计算分析了水平约束刚度、荷载形式以及屈服弯矩动力强化系数对动力响应的影响。计算结果表明,在塑性阶段,水平约束和抗弯约束影响结构的动态响应显著,水平约束使梁截面在变形过程中产生横向压力,抗弯约束直接限制刚体转动,均有效降低了梁位移动力系数,相对提高结构的承载力。相同约束刚度和荷载峰值条件下,平台荷载下结构的位移动力函数均高于三角形荷载下位移动力函数,说明动力荷载的作用时间越长,对结构承载越不利。另外考虑屈服弯矩的动力增强系数时,可提高结构的抗爆潜力。     

竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧性能研究

分析了竖向加劲薄钢板剪力墙的受力和变形,提出了考虑加劲肋贡献的竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧刚度,以及考虑屈曲后强度的竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧承载力计算公式.构建梁柱铰接足尺模型进行有限元分析.公式计算结果与有限元结果对比表明:抗侧刚度及抗侧承载力计算值与有限元结果吻合较好;竖向加劲肋的设置提高了薄钢板剪力墙的弹性屈曲应力,考虑屈曲后强度的竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧承载力应包含弹性屈曲荷载和屈曲后强度的贡献.竖向荷载会降低竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧刚度和抗侧承载力,增大加劲肋数量可显著减小竖向荷载对竖向加劲薄钢板剪力墙抗侧刚度的影响,增大加劲肋截面积对其影响较小.     

水平受荷斜桩双曲线型p-y曲线的构建及其应用

基于模型试验获得中密干砂中水平受荷斜桩的桩侧土反力p与桩身位移y的关系曲线,探讨斜桩和直桩的桩侧极限土反力、初始地基反力模量与桩身倾角的关系,构建砂土地基斜桩的双曲线型p-y曲线. 应用建立的双曲线型p-y曲线对文献[16,20]的模型试验进行计算,计算结果与实测结果具有较好的一致性,验证了建立的双曲线型p-y曲线的合理性. 运用建立的p-y曲线,分析影响水平受荷斜桩性状的因素,结果如下. 1）与桩顶自由条件相比,斜桩桩顶固支可以有效地减小桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力. 2）在竖向下压荷载作用下,正斜桩和直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加而增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加先减小至0,再反向增大. 在竖向上拔荷载作用下,直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而减小,正斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加先减小至0,再反向增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而增大.     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

混凝土拱桥拱上建筑轻型化研究

制约混凝土拱桥向更大跨度发展的主要问题是结构自重大和施工架设困难。为提高混凝土拱桥的竞争力和促进该桥型的进一步发展,以420 m跨径的重庆万州长江大桥为工程背景,通过桥道系连续化和采用组合结构代替原有混凝土结构等方式来进行混凝土拱桥拱上建筑轻型化研究。与原设计在静力性能和地震响应分析的比较结果表明,桥道系连续化对减轻拱上建筑结构自重的效率较低,其静力性能与抗震性能提高也不大;而采用组合结构可使得拱上建筑结构自重减轻35%,拱脚轴力和弯矩分别降低了16%和17%,三向地震作用下的拱脚横向弯矩和拱顶横向位移分别减小了13%和18%,拱脚纵向弯矩、轴力分别降低了45%和44%,具有可行性。     

三角形横向荷载作用下的简支梁弯曲分析

某些梁或立柱杆件同时受纵、横两个方向的载荷作用,因横向荷载引起的弯曲挠度使截面形心偏离原位置的距离较大,这时轴力引起的弯矩对构件的强度和稳定性计算来说就不容忽略.目前对横向荷载为均布荷载作用时最大挠度和弯矩的数值和位置已有讨论,对三角形横向荷载作用时横梁或立柱的最大挠度和最大弯矩位置和数值的确定还需深入研究.首先以简支梁为例,推导出横向荷载为三角形横向荷载时梁的最大挠度和弯矩数值和位置的计算公式,然后以水闸结构中的胸墙为例,阐述导出公式的具体运用方法,在水利工程实践中具有重要的意义.     

弯曲内力图的一种实用画法

在构件的强度设计中,弯曲内力图是十分重要的依据,但一般绘制弯曲内力图的方法比较复杂.本文介绍一种既准确又快速的绘制方法:在构件承受均布力、集中力、集中力偶等载荷情况下,可由载荷图直接画出剪力图.由载荷图、剪力图直接画出弯矩图,从而避免了繁琐的计算.     

悬挑十字交叉基础梁节点荷载分配方法探讨

将半无限长梁自由端无限延伸,形成无限长梁;基于Winkler地基上无限长梁的解答,求得集中力偶作用下原半无限长梁自由端处的剪力和弯矩。利用半无限长梁自由端需满足弯矩及剪力为零的条件,求得需在自由端施加的外荷载。分别计算外荷载和集中力偶在作用点处产生的挠度,叠加求得集中力偶作用下半无限长梁在作用点处的挠度,并提出集中力偶作用下的悬挑影响系数计算公式。根据静力平衡和变形协调条件,建立竖向荷载和力矩共同作用下具有悬挑的十字交叉基础的节点分配荷载的一般公式。     

箱梁剪滞效应分析样条有限点法

为了研究箱梁剪滞效应,以能量变分法为基础提出一种箱梁剪滞效应分析的样条有限点法.对箱梁底板、顶板及悬臂板分设不同的纵向位移差函数,采用二次抛物线作为箱梁翼缘板纵向位移沿梁宽的分布函数,导出相应广义刚度矩阵和广义荷载列阵.分析了简支梁在均布荷载和跨中集中荷载条件下的剪力滞效应,与相应的试验结果和有限元数值模拟结果对比,验证了该方法的有效性和可靠性.     

钢箱砼组合拱桥的拱轴线优化算法研究

提出了一种新型钢箱砼组合拱桥的最理想拱轴线的优化设计思想,分别给出了该类型拱桥拱顶区段和拱脚区段,以三次样条曲线推导拱轴线的公式,建立了拱轴线优化的线性规划数学模型,应用线性规划的改进单纯形法,开发出该类型拱桥的拱轴线优化设计程序。万盛藻渡大桥主拱拱轴线算例研究表明,笔者提出的拱轴线优化算法具有较高的精度和计算效率。     

水平弹性支撑抛物线拱在均布荷载与热载荷作用下的屈曲特性

分析了水平弹性支撑抛物线拱在均布荷载与热负荷共同作用下的屈曲特性,通过变分原理推导了弹性支撑抛物线拱的非线性平衡方程,得到了外荷载与径向位移和轴力的关系,用数值法分析了弹性支撑抛物线拱在均布荷载与热负荷共同作用下屈曲特性。     

大跨钢管混凝土拱桥混凝土自调载灌注方法

为改善大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注期间结构受力和变形,基于拱肋应力和变形影响线,提出一种自调载灌注方法. 推导了拱圈加权弯矩能同混凝土龄期的理论公式,提出以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异最小为目标优化灌注间隔,避免已灌混凝土过早承载. 应用ANSYS自带的APDL语言,针对新龙门大桥开发了专门的灌注仿真程序,展开钢管混凝土拱桥分段灌注优化分析. 结果表明:所提出的自调载灌注法应用于钢管混凝土拱桥灌注施工是合理可行的,基于拱肋应力和变形影响线确定的灌注方案,可实现此类拱桥灌注过程中结构变形和应力的自控制;以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异极小为目标建立的优化方法,可合理确定大跨径钢管混凝土拱桥分段灌注的起灌时间. 相比临时扣索、水箱压重等调载方法,自调载灌注方法可减少施工辅助工艺,降低工程建设总造价.     

繞椭圆水平长轴旋转壳体在竪直均布荷载作用下的薄膜理论解

将沿椭圆球壳中面铅直作用的均布荷载,表示成为任意点处的子午面与XOZ平面夹角θ的三角级数。引入两个内力函数化简回转壳的无矩理论平衡方程,分别介出径线方向、纬线方向的法向力N1、N2及平错力S的计算式。根据边界条件求得各积分常数。     

Energy Dissipation Analysis of Bended SMA Bar in Isothermal State

The theory calculation formula is deduced about stress distribution in cross section and changesin Martensite percentages with the section height of randon seetion shape bar raider the action of the bending mo-mere ucording to the Brinson‘ s Constitutive Relation. The bar‘s energy dissipution capability under circulation of bending moment was analyzeal and the caleulation theory was set up. By using MATIAB program trod the numerieat calculation for uniform rectangle cross section bar, the relationships among the maximal stress and strain oncross section edge with bend load, the stress and Martensite percent‘ s with cross section height, the energy dissi-pation eapability wit cross section height, and the energy dissipaion eatabitity with maximal strain on eross see-lion edge are gained, also those curves are distilled. It is put forward that the SMA material can be used for passive structure vibration control to dissipate energy of bend load.