考虑压-弯-扭耦合作用的开口截面杆件非线性静力模型

针对温室结构中檩条受力变形复杂且失稳现象严重的问题,对温室结构中开口截面檩条的力学性能进行研究。鉴于其受力变形的复杂性,将其按压弯扭杆件进行分析,综合考虑压-弯-扭耦合作用、约束翘曲、剪切变形因素,阐明二阶内力产生原理并建立杆件微段隔离体平衡方程;结合物理方程与几何方程,推导出关于扭转角和挠度的位移控制方程,进而获得压-弯-扭耦合作用下杆件位移及内力的几何非线性计算模型,同时给出其计算步骤。计算了开口截面杆件在集中扭矩、分布扭矩、压扭、弯扭、压弯扭5种荷载工况作用下的位移、变形及内力,并与理论解析解进行对比与分析,验证了计算模型的适用性及精确性。结果表明:本研究得到的非线性静力模型可用于温室结构中开口截面檩条在任意荷载工况组合条件下的位移、变形及内力计算。     

基于几何非线性圆拱动力模型的拱形温室自振周期分析

针对拱形温室结构动力分析中的杆件弯曲振动问题，采用直接刚度法，对拱形温室自振特性进行研究。在分析拱的弯曲变形、剪切变形、轴向压缩变形、二阶效应以及基于分布质量的平动惯性力和转动惯性力的基础上，建立了圆拱的位移控制方程，求解得到了非线性平转动Timoshenko圆拱动力模型。由定解条件，得到了特征方程，通过求解特征方程，给出了拱形温室自振周期的计算方法。利用本研究模型及其退化模型，计算了拱棚和典型拱形温室结构在不同模型下的自振周期，分析了不同模型的计算结果，分析表明，本研究建立的几何非线性可压缩平转动Euler梁模型可用于拱形温室结构自振周期计算。     

拱形屋面温室纵向抗风分析中的曲梁刚度矩阵模型

研究拱形温室纵向抗风分析中的屋面拱结构。考虑弯扭耦合的影响,在对其几何方程、平衡方程、物理方程分析的基础上,建立了曲梁扭转角和弯曲挠度的控制方程;求得了用基函数向量以及积分常数向量表达的曲梁扭转角和弯曲挠度的解析解;根据位移边界条件,得到了位移系数;根据曲梁内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程;经矩阵变换得到了曲梁弯扭分析的刚度矩阵模型以及等效节点力向量。本模型基于梁的刚度平衡方程,采用了精确的解析解,以矩阵形式表达了梁节点位移与节点力之间的关系,利用该模型,可对拱形温室的纵向抗风性能进行分析。     

考虑桁架刚度的温室结构风载效应分析方法

基于位移法,在考虑桁架下弦实际刚度的基础上,提出温室结构排架柱折算刚度的概念及计算公式,给出了风荷载作用下温室结构内力和变形计算的精确方法和公式.通过近似方法、本文方法和有限元方法的对比分析,对影响温室风荷载效应的主要因素：温室桁架下弦杆截面刚度、温室的跨数进行了讨论,结果表明：提出的计算公式与有限元计算结果符合较好;拱架变形对排架内力有明显影响,工程中不能完全将拱架简化为无限刚度横梁;当连栋温室横梁轴向刚度与中间柱的抗侧刚度之比小于1 500 mm^-2 或跨数大于8时应考虑横梁变形的影响.     

索-拱结构面内稳定性研究

应用有限元方法对索拱结构的面内特征值屈曲及考虑几何非线性影响的非线性屈曲的平面内稳定问题进行了研究.程序中使用牛顿拉弗森法和弧长法对荷载位移平衡路线进行跟踪,研究了索对结构的极限荷载和平衡路径的影响.考虑了索与水平面夹角、索的根数及不同荷载作用方式、不同边界条件下索-拱结构稳定性能及变形性能的影响.结果表明:索可以非常有效地控制拱结构的失稳模态和破坏形式,提高其极限承载能力,影响破坏过程及后屈曲平衡路线,有效地克服了拱结构在半跨荷载作用下变形大、承载力低的缺点.     

温室风振分析中的压杆弯曲振动动态刚度阵模型

针对温室风振分析中的压杆弯曲振动问题,根据考虑二阶效应和惯性力影响的压杆基本方程建立压杆横向弯曲振动微分方程,得到采用基函数和位移系数表达的压杆横向弯曲振动位移的向量表达式,结合位移边界条件求得以节点位移向量表达的位移系数,给出压杆截面内力方程,进而得到以节点位移向量表达的杆端内力,最终给出综合质量矩阵、几何矩阵和刚度矩阵的精确动态刚度矩阵。研究结果表明:一般的插值形函数单元模型需加密单元才能提高计算精度,但仍存在误差,而本研究模型得到的压杆横向弯曲自振圆频率与解析法计算获得的理论解完全相同,为精确解。     

变截面楔形工字钢简支构件的平面外弹性稳定计算

本文针对腹板的高度线性渐变的变截面工字钢简支构件，进行了平面外弹性失稳临界荷载的研制。以往的公式＾［１，２］采用将楔杆等效为以小端截面作为等直杆的截面，将渐变的影响计入计算长度系数的方法；本文提出了楔杆的等效截面特性概念，而将计算长度系数保持不变。先分别研究了轴心受压、偏心受压及只受端弯矩作用受力条件下楔杆的平面外稳定，进而得出在受轴力及端弯矩联合作用下楔杆的平面外稳定临界荷载的相关公式，以有限单     

初始应力对钢管混凝土拱桥面内极限承载能力的影响

通过引入存在初始应力的钢管混凝土本构关系,研究了初始应力对钢管混凝土拱桥面内极限承载能力的影响．编制了能同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元程序,并用此程序计算得出了无初始应力和存在初始应力情况下拱结构的荷载-位移曲线．结果表明初始应力对钢管混凝土拱桥的面内极限荷载值的大小影响较小,但对拱的变形影响较大,初始应力的存在增加了拱结构的塑性性能．可为进一步研究初始应力对钢管混凝土拱桥受力性能的影响提供参考．     

拉索预应力折线型立体桁架拱布索方案研究

针对折线型立体桁架拱结构，提出了4种拱平面内的布索方案，研究了4种方案下预应力拱结构的静力及稳定性能，分别从结构位移的减小、索初始预拉力值的高低、水平支反力的降幅、杆件内力分布的均匀性及结构稳定性的提高5个方面与未布索立体桁架拱作了综合对比.结果表明，按照桁架拱在极限荷载作用下的屈曲形态布置撑杆拉索能够最有效地改善拱的静力性能，提高其稳定极限承载力.另外，由对预应力桁架拱的失稳模态分析发现，拉索通过撑杆对结构施加预应力能更有效地约束结构的整体变形.     

索结构几何非线性分析的悬链线索单元法

基于索的基本假定和悬链线平衡方程,通过对沿索曲线均布荷载作用下的索段分析,得到了索端力和索的几何线形之间的对应关系;进一步通过索单元的柔性迭代分析,获得了内力改变和位移增量之间的关系,进而得到索单元的刚度矩阵和节点力,从而建立起了空间悬链线索单元的几何非线性有限元分析方法.经典算例结果证明了空间悬链线索单元的正确性,同时具有较高的精度,可为大跨度悬索桥、斜拉桥以及张拉结构等几何非线性较强的结构精确分析提供强有力的计算工具.     

索在索-拱结构中的作用

应用非线性有限元方法研究了索对索－拱结构平面内稳定性的影响。使用牛顿－拉弗森法和弧长法对荷载位移平衡路线进行跟踪研究，考虑了不同荷载作用及不同矢跨比对索－拱结构稳定性能及变形性能的影响，并从中获得了一些有益的结论。     

均布荷载下拱的弹塑性二次分岔屈曲性能初探

使用一种新的屈曲路径跟踪策略,对拱在平面内的弹塑性极值点屈曲和二次分岔屈曲全过程进行跟踪分析,得到全跨均布荷载作用下材料、截面相同而矢跨比不同的拱的弹塑性极值点屈曲荷载和二次分岔屈曲荷载,以及半跨均布荷载作用下其极值点屈曲荷载.研究结果表明：对于弹塑性拱结构,在全跨均布荷载作用下,二次分岔屈曲总是最危险的屈曲形式,其发生必定先于极值点屈曲.对于材料、截面相同,矢跨比0.1～0.5的拱,半跨均布荷载作用下矢跨比0.23的拱极值点屈曲极限承载力最大;全跨均布荷载作用下,矢跨比0.1的拱极值点屈曲和二次分岔屈曲极限承载力均大于其他拱.将得到的全跨和半跨均布荷载作用下不同长细比、不同矢跨比拱的弹塑性极限承载力计算结果归纳总结,得到极限承载力简化计算公式,可以直接查用,便于工程设计中使用.     

拱结构的弹性二次分岔屈曲性能初探

阐述的拱的非线性屈曲的2种形式，提出了1种简捷的计算二次分岔屈曲的方法，通过算例证实了其可靠性，最后提出了提高结构承载力和防止发生变形突变的方法。     

风荷载作用下钢管混凝土拱桥反应几何非线性有限元分析

采用非线性有限元法（U．L列式法）对钢管混凝土拱桥在静风荷载风荷载作用下的几何非线性行为进行了计算与分析,得出在风荷载作用下钢管混凝土的几何非线性因素不可忽略的结论。     

斜拉拱组合桥静力性能及参数分析

以我国已建成的主跨为400米的世界第一座斜拉拱组合桥梁——湘潭市湘江四大桥为例，运用平面杆系分析系统，与普通拱桥对比了在恒载作用下的内力、挠度计算结果，分析了主要参数对斜拉拱组合桥受力的影响．结果表明，与普通拱桥相比，合理的设计斜拉拱组合桥中斜拉索的参数，能够降低整个拱肋的轴力，明显减小拱脚的负弯矩和剪力．因此斜拉拱组合桥不仅造型新颖美观，更重要的是拱肋轴力可调，该拱桥桥型有利于向大跨度方向发展．     

部分波形钢腹板预应力连续组合梁性能分析

针对预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区混凝土板预应力效率低、钢腹板易发生局部屈曲等问题,提出了在负弯矩区梁段采用波形钢腹板代替平面钢腹板的混合设计方法.采用理论计算和有限元分析方法,对部分波形钢腹板预应力连续组合梁的受力和变形性能进行分析,并与传统的预应力连续组合梁对比.研究结果表明,混合设计方法充分利用波形钢腹板轴向刚度低、抗屈曲能力强的特点,显著提高连续组合梁负弯矩区混凝土板的预应力效率和开裂荷载,尤其适用于大、中跨径的预应力连续组合梁结构.     

基于ANSYS的锚注支护结构的屈曲分析

结构稳定理论是结构分析的一个重要的独立分支,近年来随着计算技术的发展,有限元法已成为结构稳定分析的主要方法之一。本文利用有限元软件ANSYS,分析了圆弧拱在均布径向荷载作用下的屈曲,并比较考察了带缺陷的拱的破坏特性,ANSYS计算结果与挠度理论计算结果基本一致。并通过分析得出,单元类型的选取对屈曲问题有一定的影响,根据结构的几何特性选取合适的单元类型可提高结果的精度。