预应力内荷载的新计算方法-直接内载法

预应力内荷载是预应力束对结构作用产生的内荷载,是预应力结构设计和理论分析时需要计算的重要参数.依据预应力对结构作用的形态,得出预应力对结构的作用是由预应力束的法向反弹力、预应力束端部的锚固力和预应力束对构件的摩擦力组成.根据这个结论,提出直接内载法计算作用在结构上的预应力内荷载,推导了预应力摩擦应力损失方程,并证明了预应力内荷载的自平衡性,分析了它与等效荷载法的区别和一致性,得出了直接内载法能揭示预应力荷载的分布规律,说明了直接内载法是对目前普遍使用计算预应力内荷载的等效荷载法的修正和补充.同时,通过试验实测和有限元ANSYS结构分析程序进行数值模拟分析,得到的理论计算结果与实测结果相互吻合,验证了本文的结论.     

一种索穹顶结构初始预应力分布确定的新方法—预载回弹法

对索穹顶结构初始预应力分布的确定进行了研究,提出一种新方法—预载回弹法。该方法首先对索穹顶施加一个预设荷载,提取有利于抵抗预设荷载的内力分布。将该组内力作为预应力施加至结构上,并撤除预载,使结构回弹,通过两阶段变弹性模量迭代计算,收敛后可获得索穹顶结构的整体可行预应力分布。该方法通过施加对称荷载,即可自动实现单元的分组,便于整体可行预应力的判定,并可直接获得多自应力模态结构的优化初始预应力分布。通过算例证明预载回弹法具有很高的精度、较快的收敛速度,求得的整体可行预应力分布直接适用于实际工程应用。     

变截面梁预应力计算的积分算子法

将积分算子法用于变截面梁预应力问题的计算,提出了一种新型计算方法。该方法将多段变截面梁作为一个计算单元处理,直接计算多段预应力索等效节点力和单元内力,包含了变截面梁刚度分布对等效节点荷载的影响,包含了变截面剪切变形影响。该方法克服此前方法的缺陷,为变截面梁预应力的计算提供了一种精确计算方法。     

连续曲线箱梁预应力效应分析

本文通过预应力曲梁微元体的平衡方程,将作用于微元体上的预应力以一组等效荷载来代替。然后根据薄壁曲梁空间翘曲单元的刚度矩阵和各类荷载作用下固端力计算公式［１］,应用矩阵位移法分析曲梁中的预应力效应。计算预应力损失时,考虑了反向摩擦影响。结合某工程实例计算了由预应力引起的结构内力和变形。     

未张拉误拆模无粘结预应力混凝土楼板的实测与分析

本文介绍了某采用无粘结预应力混凝土的高层建筑在施工过程中发生的质量事故：六层局部楼板在预应力筋未张拉的情况下就拆除了板底模板支撑,导致楼板局部开裂,之后才进行了预应力筋张拉。本文对该部分 楼板做了现场静荷载试验和计算分析,计算结果与荷载试验结果吻合较好,从而得出了对工程有意义的结论。     

地震动输入方法研究

为探讨直接求解法、相对运动法、大质量法和等效荷载法四种地震动输入方法的差别,对四种地震动输入方法的机理进行了分析,结果表明:直接求解法是通过直接求解结构在多点激励作用下的动力学平衡方程来获得结构响应的方法;相对运动法将结构响应分成(拟)静力响应和动力响应,可用于一致激励下结构的线性和非线性反应分析;大质量法是一种简化计算方法;等效荷载法将地面运动用等效力代替,只能用于一致激励情况。给出的线性与非线性分析数值算例也验证了一致激励情况下,在不考虑结构响应的时滞效应,以及结构阻尼处于常用阻尼(阻尼比0.02―0.05)范围内时,除在非线性时间历程分析的中后期,等效荷载法与直接求解法、大质量法计算的结构响应有一定的偏差外,上述各种方法计算的结构响应保持较好的一致性。考虑到一般的建筑结构在罕遇地震下并不会全面进入塑性,三种方法的计算结果应该都是比较可靠的。     

基于修正LRC的响应分组法求解等效静力风荷载

对计算背景等效静力风荷载的传统LRC法进行修正,提出用修正LRC方法直接计算大跨结构的风致峰值响应,以避免求解大跨屋盖等效荷载多阶共振分量的繁琐过程。共振分量部分在背景等效风荷载中得到补偿,从而直接计算包含背景和共振分量的动力分量;补偿的方法是给背景分量的每个元素乘上一个待定的修正系数,该系数由数值方法来确定。基于修正LRC方法,提出了对目标等效响应的分组原则,即根据各组等效静力风荷载在其他响应上的等效精度来确定分组的标准,然后采用响应分组的思路求解等效静力风荷载。该方法可用于计算大跨结构的多个目标峰值响应,克服了传统方法仅能等效单个响应的缺陷。     

基于有限振动信号的某移动天线有限元风荷载动力反应分析

提出了一种现场实测的有限振动信号与结构有限元模型模拟分析相结合的方法来获得结构（天线）在实际风荷载作用下的动力反应,即首先测试结构在脉动风荷载作用下的有限振动信号,如：加速度时程和频谱曲线,然后通过结构运动方程模拟出脉动风荷载时程并施加到结构有限元模型中,通过有限元计算求出模拟风荷载与实际风荷载之间的修正系数k,最后把修正后的风荷载时程再次施加到有限元模型中进而得出结构在实际脉动风荷载作用下的内力。通过比较,有限元分析结果与试验结果吻合较好,为结构在脉动风荷载作用下的全过程反应分析提供了一种简便方法。     

屋盖结构背景响应等效风荷载的一种简化算法

屋盖结构以非共振响应为主，因此适用于共振响应的阵风荷载因子法已不再适用，而LRC法由于具有计算繁琐、与响应位置和类型有关等不足而难于应用。提出以最大（小）升力为目标的荷载升力相关（LLC）法，分析其原理，并给出具体的计算步骤。当风压为全相关时，LLC法得到的等效风荷载即为屋面的脉动风压，因而LLC法将用于结构整体计算和围护结构计算的风荷载公式相统一。通过两个实例检验LLC法计算低层房屋屋盖结构等效风荷载时的合理性。     

屋盖结构背景响应等效风荷载的一种简化算法

屋盖结构以非共振响应为主,因此适用于共振响应的阵风荷载因子法已不再适用,而LRC法由于具有计算繁琐、与响应位置和类型有关等不足而难于应用。提出以最大(小)升力为目标的荷载升力相关(LLC)法,分析其原理,并给出具体的计算步骤。当风压为全相关时,LLC法得到的等效风荷载即为屋面的脉动风压,因而LLC法将用于结构整体计算和围护结构计算的风荷载公式相统一。通过两个实例检验LLC法计算低层房屋屋盖结构等效风荷载时的合理性。     

大跨度屋盖结构等效静力风荷载背景分量的确定方法探讨

重点对结构等效静力风荷载背景分量的确定方法进行了系统分析。并结合风洞试验,分别采用阵风荷载因子法、风压轮廓面法和荷载响应相关系数法,分析一鞍形索网屋盖结构不同风向角、不同极值响应对应的等效静力风荷载背景分量,并与风洞试验方法确定的极值响应对应的瞬态脉动风压进行对比,结果表明荷载响应相关系数法在确定该类结构等效静力风荷载背景分量有很好的适用性,而其它几种方法计算偏差较大,这为大跨度屋盖结构等效静力风荷载的研究奠定了一定的基础。     

体外预应力加固钢-混凝土连续组合梁的承载力分析

对体外预应力加固钢-混凝土连续组合梁的弹性阶段和极限状态进行了受力分析,考虑了预应力以及预应力筋内力增量对连续组合梁弯矩分布的影响。以力法原理为基础,分别建立了预应力加固连续组合梁在对称集中荷载作用下负弯矩区和正弯矩区屈服荷载以及极限荷载的计算公式,计算结果与两根试验梁的试验结果吻合较好。计算公式可供设计参考。     

大跨屋盖结构等效静风荷载研究

等效静风荷载为大跨屋盖结构设计提供了处理时空变化动力风荷载的有效途径。从两个方案对等效静风荷载研究,一种方案是采用模态等效静风荷载组合法,另一方案采用共振响应分量对应的模态等效静风荷载与本征正交分解法(POD)简化的荷载响应相关法(LRC)计算的背景等效静风荷载组合法,两个方案中通过加权因子考虑模态耦合项的影响。利用风洞试验同步测量单层柱面网壳结构的风压数据,根据完全二次型组合法(CQC)和平方总和开方法(SRSS)计算风致响应,结果表明模态耦合项可以忽略,仅选取前几阶模态即可获得准确响应结果。等效静风荷载计算的响应结果与CQC法计算结果进行校核。等效静风荷载确定两方案对比分析显示,第一种方案是非常有效、实用的确定等效静风荷载的方法,而第二个方案有助于分别对背景和共振等效静风荷载研究。     

考虑轴载组合与层间结合状态变化的路面动载响应分析

利用动态有限元数值计算理论和显示积分方法对路面结构的动态响应进行了分析。首先对垂直脉冲荷载和移动荷载两种加载模式下路面结构响应进行了对比,发现垂直脉冲荷载虽然能反映行车荷载瞬时性的特点,但其与实际的移动荷载相比仍存在较大误差。然后以移动荷载为加载模式,并考虑了轴载组合及路面各结构层层间粘结状态等影响因素,对移动荷载下的路面结构响应进行了详细计算分析。     

预应力混凝土桥梁次内力的结构有限元分析和算法探讨

本文提出了预应力混凝土桥梁结构弹性工作阶段的有限元分析方法。将预应力及恒载的作用转换为等效节点荷载,按各施工阶段计算弹性及徐变次内力。在次内力的求算方法上,作者推证了两条重要结论。     

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。     

超高层建筑等效静力风荷载的反演法

该文根据刚性模型测压风洞试验结果,给出了确定等效静力风荷载的反演法,其中,位移等效静力风荷载是在已知最终位移的基础上,运用虚拟广义坐标的概念,根据线性最小二乘法进行反推,而内力等效静力风荷载则在最终截面内力已知的基础上,根据悬臂梁静力平衡法进行反推。值得注意的是,计算等效静力风荷载所需的最终响应是根据完全二次型组合方法(CQC)求出的,不再分成背景分量和共振分量,而且还可以考虑多振型的耦合。以陆家嘴X3-2 地块办公楼为例进行刚性模型测压风洞试验,根据反演法计算出位移等效静力风荷载和内力等效静力风荷载,然后由静力法求出最终响应,通过与CQC法直接计算的结果对比来说明其有效性。     

基于钢塔架敏感性的连续倒塌分析与数值模拟

通过引入Pandey提出的敏感性指标,给出钢塔架关键杆件的识别方法。基于备用荷载路径设计法,对钢塔架结构在风荷载作用下的连续倒塌进行线弹性静力、非线性静力、线弹性动力、非线性动力等4种分析。结果表明:结构动力响应的大小取决于风荷载作用方向及关键杆件出现的位置;线弹性静力分析是偏于保守,非线性动力分析是更加精确的;建议采用非线性动力方法对钢塔架进行连续倒塌评估。通过失效杆件的等效反力卸载过程,模拟钢塔架连续倒塌的动力过程,提出了等效反力的初始持续时间t₀(考虑初始状态)和卸载时间t_p的计算方法。     

路堤荷载下刚性桩复合地基的沉降计算

分析了刚性荷载和柔性荷载作用下的刚性桩复合地基沉降特性,对CFG桩和PTC预应力管桩处理的路堤试验段进行了七种方法沉降计算,并与实测结果进行了对比分析,指出了各种方法的优缺点及适用性。     

后张无粘结预应力平板—柱结构合理计算模式和方法的研究

本文通过对板－柱结构工作原理的分析和对其对竖向荷载下计算模式的回顾，利用工程力学理论，建立了后张预应力平板－柱结构的水平荷载下的合理计算模式和方法，克服了目前等代框架法中的水平荷载下内力计算与位移计算不协调的缺点，并使这种结构的竖向荷载下与水平荷载下的计算得到统一，为合理地进行结构设计了提供依据。