大跨拱支预应力网壳结构的模糊优化设计研究

针对武汉长江防洪模型展示大厅采用的大跨拱支预应力网壳结构,考虑优化目标函数与约束条件的模糊性,建立了该类结构体系的模糊优化设计数学模型;求解时首先通过约束水平截集法,将模糊优化模型转化为一系列确定性优化模型;然后基于拱支预应力网壳的结构特点,将预应力构件(拉索和吊杆)截面尺寸、预应力作用取值(构件初始应变)以及非预应力构件截面尺寸等优化设计变量分别归为不同的优化级别,采用分级优化思想对确定性优化模型进行求解;最后依据结构经济性与安全性平衡的目标求出结构的最优约束水平,从而得到最优的结构设计方案,并同时确定结构的合理预应力分布,由此形成了拱支预应力网壳结构的两阶段三级模糊优化设计方法。     

孔洞参数对钢筋混凝土开孔梁受力性能的影响

基于ABAQUS的混凝土损伤塑性模型的有限元建模可以较好地模拟钢筋混凝土开孔梁整个受力过程,该文建立一批开孔梁试件有限元模型。通过对开孔梁的受力性能进行参数化分析,探讨孔长、孔高、孔洞位置对开孔梁的极限承载力和刚度的影响,对孔洞的设置提出了一些有用的建议。     

预应力混凝土井式梁板结构的优化设计

本文引入传统设计经验,将预应力砼井式梁板结构简化为合理、有效的计算模型。以作者建立的非线性有限条分析方法作为结构非线性分析工具和结构优化的序列熵迭代法对简化模型进行优化计算,使得这种大型结构建立在非线性分析之上的优化设计成为可行。文中对实际工程进行了优化计算。     

模糊强半预开集和模糊强半预连续性

本文引入并讨论模糊拓扑空间中的模糊强半预开集和模糊强半预连续映射及其基本性质。     

无粘结预应力混凝土板柱结构的优化设计

本文按现行规范的要求提出了一种比较完整的无粘结预应力混凝土板柱结构优化设计的数学模型，其内力分析方法采用等代框架法，用ＳＵＭＴ－Ｐｏｗｅｌｌ法求解优化设计模型，编制了相应的计算机程序，实际工程计算表明，优化收敛迅速，优化效果效果显著。     

肋上开孔对预制预应力混凝土带肋薄板施工阶段挠度计算方法的影响研究

预制薄板（预制预应力混凝土带肋薄板）施工阶段的受力性能与肋上孔洞分布及肋端缺口尺寸相关。为便于工业化生产及现场拼装,对预制薄板进行了规格设计。以肋上孔洞分布及肋端缺口尺寸为研究的影响因素,理论给出考虑肋上孔洞分布及肋端缺口尺寸的预制薄板弯曲挠度通用公式,结合工程实际,推导了预应力、均布荷载作用下两端简支预制薄板的等效刚...     

底部开水平缝预应力自复位剪力墙有限元模拟

底部开水平缝预应力自复位剪力墙在墙体与基础连接处的两端设置水平缝,剪力墙和基础界面中间部位保持正常连接,在墙体内竖向设置无粘结预应力钢绞线提供自复位能力。通过有限元分析软件ABAQUS对低周反复加载试验中的底部开缝剪力墙进行数值模拟,介绍了建模方法及过程,将数值模拟的单调加载和往复加载结果与试验结果进行对比分析,包括骨架曲线、滞回曲线、耗能能力、预应力筋中应力变化、剪力墙底部抬升量、剪力墙混凝土应变和钢筋应力等参数。结果表明,采用的模拟方法能够在各项对比中较好吻合试验结果,证明了数值模拟的合理性和有效性,为工程应用中此类构件的精细化模拟分析提供了参考。     

基于应变能的预应力平面实体结构拓扑优化设计

研究了预应力平面实体钢结构拓扑优化设计问题。建立了以索力值和结构拓扑为设计变量,以结构储存应变能为约束条件,以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在求解方法上,首先以结构储存应变能最小(刚度最大)确定施加在结构上的索力值,然后采用渐进结构优化法(ESO方法)删除低应变能的单元实现结构的拓扑优化并减轻结构重量。算例结果与相应体系受力性能的结论相吻合,表明本文所提出的优化方法是可行的。     

开孔壁板结构隔声特性分析

开孔声泄露是影响壁板结构隔声特性的主要因素之一。为了提高壁板的隔声性能,建立了开孔壁板的隔声特性评价函数,在此基础上,采用有限元和边界元混合建模方法,研究了不同开孔工况下的壁板隔声性能。仿真结果表明,若壁板采用多孔或有缝隙的材料,即使其面密度很大,其隔声量也会大大下降;同样的结构形式,开孔率越高,结构的隔声效果越差。开孔率超过1%的构件隔声量不会超过20dB,在某些频率处甚至低于10dB;相同的小开孔率下,孔隙的形状、数量和位置等对板结构的隔声影响较小;在不可避免开孔的位置合理选用密封材料进行密封,会显著提高整个结构的隔声效果。     

压力容器开孔补强方法

在工程应用中经常需要为满足各种工艺和结构上的要求在压力容器上开孔和安装接管。容器开孔以后,开孔的地方会形成较大应力,这时需要进行补强,本文列举了一系列容器开孔方法,如等面积法、分析法以及压力面积法等。     

管材包裹预应力混凝土方形柱优化数值模拟研究

对PE材料、HDPE材料、PVC材料和钢材等不同弹性模量管材包裹下的预应力混凝土轴压方柱,建立了以稳定作为约束条件的非线性规划问题的数学模型.引入管材截面尺寸和壁厚的比值,将组合构件的截面特性用此系数表示,从而将非线性规划问题转化为可通过迭代计算公式直接获得优化解的问题.最后,利用该文方法对不同材料外包下的预应力混凝土...     

基于正交异性材料的预应力梁频率的试验研究

进行了一根无粘结预应力简支梁的动力试验,结果表明:预应力梁的固有频率随着预应力的增加而增加,这与Clough提出的轴力作用下各向同性材料梁的理论分析结果相反。其原因是传统的结构分析方法将混凝土视为各向同性、均质的线弹性材料。但是对预应力混凝土结构进行动力分析和检测,要求计算结果必须具有相对高的计算精度。为此该文从混凝土的微观结构入手,将预应力混凝土梁看作各向异性复合材料梁,采用正交异性的线弹性本构模型进行分析,将复合材料梁的刚度视为钢筋混凝土梁的刚度与预应力筋等效刚度之和,然后对预应力混凝土梁的频率与预应力的关系进行分析计算,计算结果与试验结果吻合较好。同时,利用该文提出的分析方法对Saiidi等人的试验梁进行了分析对比,其计算结果与其试验值也符合较好。     

导管架海洋平台结构模糊优化设计

考虑约束条件边界的模糊性,建立了导管架海洋平台结构模糊优化设计模型。对模糊优化模型中的设计变量、目标函数和约束条件进行了模糊处理。针对导管架海洋平台的特点,用模糊优选法确定约束条件边界容差系数,由界限搜索法求解模糊约束集和模糊目标集之交集的最优水平截集λ^*,进而求得模糊优化问题的最优解。以胜利油田埕北11#井采油平台为例进行了模糊优化设计,并与确定性优化设计相比较,分析了两种优化设计中设计变量的走向及原因,算例结果还显示目标函数值比确定性优化设计值有较大幅度下降,说明考虑模糊因素进行优化设计的可行性和科学性。     

OPTIMUM DESIGN OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES UNDER VARIABLE LOADINGS

This paper presents a method for optimal design of reinforced concrete (RC) structures, subjected to quasi-static variable loads and accounting for cross-sections limited ductility requirements. It consists of a very simple refinement procedure to be applied in the classical Optimal Shakedown Design, (OSD), which leads to a strengthened structure satisfying the requisite that the actual plastic relative rotations, developed at a specified set of critical sections as a result of a variable repeated loading program, do not exceed given upper limits. This strengthened design is a safe but not strictly optimal design and is obtained using the simple rule that the steel reinforcement area at every critical section of the classical OSD must be increased by an amount which is inversely proportional to the correspondent relative rotation upper limit. A few examples illustrate the easiness of such a refinement procedure.     

“板—桁模型”计算预应力混凝土复合受力构件抗扭强度

弯、剪、扭复合受力下混凝土构件的受力特性非常复杂,准确计算构件的抗扭强度对构件的设计及工作性能的分析都非常重要。在钢筋混凝土构件的板-桁模型理论基础上,以预应力混凝土构件在复合受力下的板—桁模型理论为基础,以箱形截面预应力混凝土构件为例,由力及力矩的平衡、变形关系、材料本构关系及构件的破坏准则,建立了在小扭弯比情况下复合受力构件抗扭承载力的计算方法。所建立的计算模型及公式理论基础强、概念清晰,经试验值与理论计算值对比,符合情况较好,证实了板—桁模型理论分析复合受力构件抗扭性能的正确性。     

三类预应力混凝土框架试验研究

"柱强于梁"、"梁强于柱"和"梁柱等强"三类预应力框架在单层预应力框架或多层预应力框架的顶层中是允许出现的。该文通过4榀预应力混凝土框架在竖向荷载下的试验,对三类预应力混凝土框架的极限荷载、正常使用下的变形、延性比、塑性内力重分布、次弯矩以及弯矩调幅进行了研究。试验分析结果证明:三类预应力框架均能实现完全的塑性内力重分布,在正常使用荷载下裂缝宽度和挠度均能满足规范要求。"梁强于柱"、梁端和柱顶强度接近的"梁柱等强"框架同"柱强于梁"框架一样,具有较好的延性,弯矩调幅能力较强;梁端、跨中和柱顶强度接近的"梁柱等强"框架延性较差,弯矩调幅能力较弱。     

内嵌预应力碳纤维增强塑料筋混凝土梁正截面承载力计算

对拉区混凝土保护层中内嵌有预应力碳纤维增强塑料筋加固的混凝土梁的受力阶段进行了分析,对其受弯破坏形态、受弯承载力极限状态及正截面的承载力进行了分析和讨论,导出了对应不同破坏形态下承载力计算公式,并与试验结果相比,得出了一些有益的结论,可供设计参考。     

FUZZY OPTIMUM DESIGN OF STRUCTURES

It is pointed out that there exists a vast amount of fuzzy information in both objective and constraint functions of optimum design of structures (ODS) Thus, relatively reasonable optimum designs can only be obtained by fuzzy programming methods. While all fuzzy constraints enclose a fuzzy feasible region in decision-making space, the fuzzy optimum solution will be a sequence of points in a small fuzzy optimum subregion. In the presented procedure, optimum structural design with fuzzy constraints is transformed into a set of ordinary optimum problems by a level cuts approach which results in a sequence of optimum design schemes with different design levels. The concept of optimum design level corresponding to the most suitable scheme among the obtained sequence is also advanced in this paper.     

圆角多边孔蜂窝梁孔间腹板屈曲承载力研究

提出一种圆角多边形孔蜂窝梁孔间腹板受剪屈曲承载力的分析方法。该孔型蜂窝梁具有与圆孔蜂窝梁相同的良好受力性能,但制作工艺简易且不损失扩展比。采用有限元方法研究了跨中集中力作用下蜂窝梁孔间腹板的屈曲模式和屈曲承载力。有限元分析考虑的参数包括孔间距与孔高之比和孔高与腹板厚之比等。并提出了改进的斜压柱理论模型以用于圆角多边形孔蜂窝梁孔间腹板的屈曲承载力计算。