均布荷载下四边简支蜂窝式空心双向板的计算方法

根据刚度等效的原则,结合四边简支蜂窝式空心双向板的受力与构造特点,提出了将蜂窝式空心双向板转化为等效实心板的计算方法。利用该方法对蜂窝式空心双向板进行分析计算,并与有限元方法进行对比分析,结果表明等效实心楼板的计算方法是可行的。     

大跨双向空心板弹性受力分析

利用双向空心板的整体受力性能,按等刚度原则将空心板拟化为正交异性的实心板,并应用古典的薄板弹性微分方程,利用三角级数解,得到在线荷载作用下简支空心板的挠度解答式。进一步,可由挠度和弯矩的关系,得到其具体的双向板弯矩三角级数表达式。     

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.     

钢板-轻骨料混凝土空心组合板受力性能试验研究

对5块钢板-轻骨料混凝土组合空心组合板试件进行两点对称集中加载静力试验研究,考虑到空心组合板在顺管方向和垂直管向的两个正交方向弯曲刚度比较接近,因此在试验中同时对空心组合板这两个方向的受力性能进行研究,分析了组合板中钢管布置方向、名义剪跨比对其破坏形态和承载能力等受力性能的影响,研究了5块空心组合板的破坏形态、钢板与混凝土应变发展情况、裂缝发展情况、组合板刚度及组合板承载能力。根据试验研究结果,提出了空心组合板承载能力和弯曲刚度计算方法,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明：空心组合板中钢管可以有效提高组合板承载能力和弯曲刚度;与普通钢板 混凝土组合板相比,钢板-混凝土空心组合板具有自重轻、强度高、刚度大、施工方便和双向受力的性能优势。     

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.     

装配整体式双向密肋空心板疲劳性能分析

在总结归纳已有结构板疲劳试验的基础上,对装配整体式双向密肋空心板的正截面疲劳性能进行了理论分析,提出了装配整体式双向密肋空心板正截面弯曲疲劳强度计算及验算公式,并通过肋梁下部钢筋疲劳应力幅计算值、实测值及规范限值来验证公式的可行性。计算了基于跨中挠度反算法的疲劳刚度,并与试验数据进行对比,分析了板件疲劳后刚度退化规律。通过对预制底板钢筋的疲劳应力幅值计算及验算结果分析,提出了多项设计加强措施。通过基于刚度退化的疲劳损伤定义,选取了符合刚度退化规律的函数形式,得到了可用于计算板件刚度退化程度的公式,给出了板件疲劳后刚度计算以及疲劳性能预测方法。结果表明:当板件疲劳后刚度退化到弹性刚度的20%时,板件即达到疲劳寿命,进入疲劳破坏阶段;当装配整体式双向密肋空心板用于需要考虑疲劳荷载作用结构时,可以保证该新型空心板结构整体疲劳性能;所得结论为该新型板在立体停车场、工业厂房楼板以及大跨组合桥面板等结构中的应用提供可靠依据。     

GFRP空心板静载试验研究及分析

通过玻璃纤维增强复合材料 (GFRP)拉挤空心板的静载试验 ,研究了其受力性能、变形、应力分布和破坏特征 ,并与有限元数值模拟的结果进行了对比。根据试验和分析结果 ,针对FRP材料各向异性、拉压不同的特点 ,提出了按受力状态划分截面取加权平均来计算等效截面刚度的简化方法。还根据板中应变分布与发展的特点 ,对构件的局部屈曲和强度破坏两种破坏机理进行了分析 ,为FRP空心板的设计与应用提供了依据。     

一边固支三边简支预制矩形肋底板混凝土双向叠合板的简化弹性计算方法

结合预制矩形肋底板混凝土双向叠合板(简称双向叠合板)的受力特点,分析了当前实际工程设计中存在的问题。针对双向叠合板的正交构造异性特征影响,采用荷载叠加法和正交构造异性板理论求解了均布荷载下一边固支三边简支双向叠合板挠度及弯矩的解。通过对解作形式变换和引入等效跨度比,将双向叠合板等效为各向同性双向板进行计算,提出了简化弹性计算方法。编程计算得到了双向叠合板强、弱方向刚度比为0.5和2.0,以及等效跨度比在0.5~1.0时的弹性系数。介绍了按照等效跨度比查找各向同性双向板弹性系数的线性插值法,并与编程计算结果进行对比。结果表明:采用简化弹性计算方法得到的结果与编程计算结果吻合良好,完全能够满足工程设计要求,该方法准确可行。     

现浇空心板的正交异性板理论分析方法的研究

在既有研究理论分析的基础上,考虑到现浇空心板周边暗梁及实心部分板的作用,基于等效系统法原理进行了现浇空心板两个方向的弹性抗弯主刚度修正,并将修正后的抗弯刚度公式应用到现浇空心板挠度和弯矩理论计算中.结合四边简支空心板算例,运用ANSYS有限元分析软件,对该修正方法分析结果精度进行了检验.结论表明,经刚度修正后的理论计算公式可满足工程应用要求.     

管端肋对现浇混凝土空心板抗弯刚度的影响分析

采用等效系统法,对现浇混凝土空心板中管端肋对板两个方向抗弯刚度的影响进行推导与分析,证明管端肋对板抗弯刚度的贡献不大,在一定条件下,其对板刚度的影响可忽略不计。     

开洞板洞口周边弹性加强探讨

简单探讨了竖向荷载作用的开洞板洞口设置弹性加强的问题,采用有限元软件ANSYS计算。根据工程实际情况,提出三种加强方式,同时考虑加强边刚度和宽度等参数的影响,求出不同参数情况下加强边内和板未加强部分的最大受压、受拉应变和挠度。通过比较,得出了一些指导开洞板加强设计的合理建议。最后,提出一个综合公式,同时考虑了加强边造价的影响,使得建议设计出的开洞板不但受力合理而且经济。     

密肋壁板结构-地基基础相互作用分析

文中利用有限元分析方法,用ANSYS模拟其三者的相互作用,分别与不考虑上部结构、仅考虑一层结构时基础的应力、应变作比较。结果表明:在地基基础和荷载条件不变的情况下,增加上部结构的刚度会大大减少基础的相对挠曲和内力,同时导致上部结构自身内力增加等结论。     

基于拟力法的纤维梁有限元非线性分析方法

以拟力法中的弹塑性分解思路和纤维梁理论为基础,将梁单元的截面变形分解为弹性变形和塑性变形,并引入塑性自由度,在材料层面建立了基于拟力法的纤维梁有限元非线性分析方法。该方法可以保持结构整体刚度矩阵不变,其非线性状态通过局部塑性矩阵加以体现,在迭代计算时避免了结构整体刚度矩阵的实时更新与分解,且塑性矩阵相比于结构整体刚度矩阵规模小,提高了计算效率。通过数值算例,将文中方法与采用有限元软件ABAQUS的分析结果进行对比,两者吻合较好,证明了该方法的有效性。     

基于能量变分剪切效应空间梁单元刚度矩阵及荷载列阵推导

为了系统研究空间梁单元考虑剪切变形影响时的刚度矩阵及荷载列阵,将能量变分原理应用于空间梁的单元分析。建立了考虑剪切效应的空间梁单元位移函数,利用最小势能原理导出了这种空间梁单元的刚度矩阵和荷载列阵的表达式,显式积分得到单元刚度矩阵,同时计算了平面内部分非节点荷载作用下的等效节点荷载,修正了相关文献中的部分错误。计算结果表明:该方法所得到的单元刚度矩阵与相关文献中其他方法的计算结果完全一致,为编制空间巨型结构的有限元程序奠定基础,对推算其他类型单元刚度矩阵及其荷载列阵也具有理论意义和应用价值。     

无网格法对岩体不连续面的模拟

 鉴于以Goodman单元为代表的界面单元在传统有限元法中取得了广泛而成功的应用,因而采用无网格法进行岩土工程数值分析时,首先考虑引入Goodman单元以模拟不连续面。详细分析将Goodman单元引入无网格法模拟不连续面的可行性和当前研究所存在的问题。研究结果表明,由于Goodman单元最初的应用对象是有限元法,其位移模式实质是为了实现与其相连接的有限单元相协调;而无网格的位移模式是基于离散节点的,对于不同的待插值点,影响域覆盖该插值点的节点及其数量也不相同;因而必然存在着无网格法的位移模式与Goodman单元边界上假定的位移模式不相协调的问题。解决这个问题的关键是在考虑节理单元的刚度对总体刚度矩阵的贡献时,应采用数值积分计算得到节理单元的刚度矩阵而不是简单的将传统解析表达式累加到求解系统的总体刚度矩阵中去;考虑到上述特点,界面单元可以隐式或显式出现在计算模型中。以自然单元法为例详细介绍显式和隐式Goodman单元的具体实现方案,并给出相应的算例进行数值验证和对比;所提出的思路对于一般的无网格方法都是适用的。     

柱支承板变形计算的双向板带叠加法及裂缝验算建议方法

针对《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)中受弯构件刚度计算公式仅适用于单向受弯这一突出问题,提出用“双向板带叠加法”计算柱支承板板格中心变形的思路和方法。应用有限元分析结果拟合出柱支承板支座控制截面的弯矩最大值Mmax与弯矩平均值-M比值(Mmax/-M)的计算公式,并据此提出柱支承板裂缝验算建议方法。     

薄壁梁的单元刚度矩阵及其应用

按文[1]述截面正投影绕定轴转动的概念,直接导出薄壁梁的单元刚度矩阵,并利用直接刚度法求解弯心不共线的连续梁。算例表明,它和用柔度矩阵按力法求解的结果是相同的,但计算过程更简单。     

基于耦合模型的地下隧道抗震分析研究

在考虑了土与结构的相互作用的基础上,采用耦合模型来模拟土体的分层性、非线性以及土体和钢筋混凝土之间的滑移、拉裂、嵌入以及土体的半无限边界条件。文中首先阐述了接触元建立的方法以及单元刚度矩阵的积分方法;由于无限远处的土场位移、地震作用力皆为零,计算中对该单元刚度矩阵的形式不同于四节点等参元,文中推导了平行无限元的单元刚度矩阵方,并介绍了无限元单元刚度矩阵组装原理。通过对一双洞口矩形截面隧道的地震反应进行分析,为地下结构的抗震设计提供参考意见。     

非协调四结点平面等参位移元新列式方法

本文导出一种等参协调元位移函数的新的表示方法,在此基础上建立起了构造等参非协调元的新方法。作为实例,构造两个可以给出单刚显式的四结点平面非协调新单元。     

基于空间等效桁架单元方法的钢筋混凝土结构非线性分析

针对传统有限元分析的复杂性以及裂缝描述不准确等缺点,从空间应力单元出发,结合平面等效桁架单元的研究方法,提出了一种空间等效桁架单元;基于空间等效桁架单元和空间应力单元刚度等效的原则,推导了等效后的单元刚度矩阵、杆件截面面积和杆件轴力计算公式,探讨了空间等效桁架单元应用于钢筋混凝土结构非线性分析的相关问题;借助ANSYS10.0采用该方法对一桥墩结构进行计算分析,并与采用平面等效桁架单元方法和试验方法所得结果进行了对比。结果表明:采用该方法对钢筋混凝土结构进行分析能够满足工程精度要求,并且能够准确描述裂缝的开展。