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.     

大跨度斜拉拱组合桥极限承载能力分析

以一种新颖钢管混凝土拱桥斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,考虑钢管混凝土拱在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用统一理论中的钢管混凝土组合构件本构关系及高精度不分层梁单元,对在建的某斜拉钢管混凝土拱组合桥进行了在静力荷载作用下的极限承载力分析,并用钢管混凝土拱模型实验对分析程序及钢管混凝土组合构件建模方法进行了验证,同时分析了斜拉索及斜拉索的初索力对拱桥承载能力的影响.结果表明,斜拉钢管混凝土拱组合桥具有较高的稳定性和极限承载力,斜拉索能够较大提高拱桥的承载能力,斜拉索初张力对稳定承载能力的影响不大.     

一种新型的钢管混凝土拱桥计算方法

本文结合拱结构计算的矩阵位移法[1]和钢管混凝土拱桥分析的纤维单元法[2],特提出钢管混凝土拱桥计算的实体-梁单元法。该方法便于考虑钢管初始应力和温度初应变,而且有其自身的优越性,算例计算结果表明,该方法是可行的。因此,该方法的提出为完善钢管混凝土拱桥计算理论具有重要的理论意义和参考价值。     

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。     

实体——梁单元法中弹塑性切线刚度矩阵的推导

本文是在文献[1]提出钢管混凝土拱桥计算的实体—梁单元法的基础上,详细地推导了该法的弹塑性切线刚度矩阵,在此基础之上编写了钢管混凝土拱桥考虑材料非线性的极限承载力计算程序SYCFST,该程序得到了算例试验模型拱的验证。从而证明该推导是正确的。     

索拱结构平面内弹塑性极限承载力研究

本文应用非线性有限单元法对索拱结构平面内弹塑性极限承载力进行研究。利用牛顿-拉弗森法和弧长法对荷载-位移平衡路径进行跟踪研究，研究了索对结构极限承载力的影响；分析中考虑了不同矢跨比和长细比等因素对索拱结构极限承载力的影响。通过对这种新型结构的分析和研究，从中获得了对索拱结构设计有益的结论。     

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。     

方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能有限元分析

为进一步探讨方钢管再生混凝土轴压短柱的力学性能,在试验研究的基础上,采用非线性有限元软件ABAQUS对试验短柱的荷载-位移曲线进行了数值模拟,验证了有限元分析模型的正确性。将钢材强度、再生骨料取代率和钢管壁厚度作为变化参数,用该模型对方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能进行了非线性分析。研究表明,钢材强度对试件荷载-位移曲线幅值与形状均有影响,提高钢材强度会增大试件极限承载力,而曲线下降段更平缓;再生骨料取代率主要影响试件极限承载力,随着再生骨料取代率的增大,极限承载力略有减小;钢管壁厚度对试件荷载-位移曲线的影响较大,随着钢管壁厚度的增大,试件极限承载力和加载初期刚度均有所增大,但试件延性变化不大。     

T形钢管再生混凝土柱抗震性能的有限元非线性分析

为研究T形钢管再生混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,在选择合适材料本构关系的基础上,采用有限元软件ABAQUS,模拟得到了3根不同再生骨料取代率下T形钢管再生混凝土柱的荷载-位移曲线,通过滞回曲线分析了不同替代率对试件水平承载力、延性和耗能能力的影响,并将轴压比、含钢率和钢材强度作为变化参数,用建立的有限元模型对T形钢管再生混凝土柱的抗震性能进行非线性分析。研究结果表明,不同取代率对试件的滞回曲线影响不大,所有柱的滞回曲线都非常饱满,说明T形钢管再生混凝土柱具有良好的抗震性能;轴压比对试件骨架曲线影响较大,随着轴压比的增大,试件水平承载力逐渐减小,且下降幅度变大,表现出更差的延性;含钢率对试件初始刚度和抗震性能影响很大,含钢率越大,试件初始刚度也越大,水平承载力和抗震性能也越好;钢材强度对试件的初始刚度影响不大,强度越大,试件的水平承载力越高,抗震性能越好;研究成果可供异性截面钢管再生混凝土结构的推广使用提供参考。     

钢管混凝土哑铃形梁有限元分析

研究了腹腔内灌注混凝土的传统哑铃形截面梁和腹腔内不灌混凝土而以H型钢加劲的新型哑铃形截面梁,应用Fortran语言编制了有限元程序US-CFSTA,对这2种钢管混凝土哑铃形梁均进行了有限元分析。哑铃形截面主要是上、下2个圆钢管混凝土受力,且其受力性能与单根钢管混凝土圆管相似,上下圆管内混凝土的应力-应变关系采用考虑套箍作用的单圆管内混凝土本构关系;腹腔内的混凝土受钢管紧箍力作用的影响很小,其应力-应变关系可按普通混凝土考虑。研究表明,有限元程序US-CFSTA比通用有限元软件ANSYS更适合模拟钢管混凝土哑铃形梁的受力全过程,其结果与试验曲线吻合更好。     

长期荷载作用下钢管混凝土偏压柱力学性能的有限元分析

采用有限元法建立了长期荷载作用下钢管混凝土偏压柱的分析模型,并通过试验验证;对考虑长期荷载影响的钢管混凝土偏压柱的荷载-变形全过程曲线以及钢管与核心混凝土之间相互作用等力学性能进行了分析,并与不考虑长期荷载影响的钢管混凝土柱力学性能进行了比较.结果表明:长期荷载作用下钢管混凝土偏压柱的承载力降低且对应的跨中挠度增大;同时延缓了钢管与核心混凝土之间的相互作用.     

钢管混凝土哑铃形构件抗弯刚度分析

钢管混凝土哑铃形构件的抗弯试验结果表明：钢管混凝土哑铃形纯弯构件具有良好的弹塑性和延展性.分析了钢管混凝土哑铃形构件变形随荷载变化的规律,得出了在不同受力阶段抗弯刚度的试验值,在此基础上,提出了钢管混凝土哑铃形构件抗弯刚度的简化计算方法 .     

钢管混凝土拱桥四管与六管拱肋之比较

为了能更好的选取大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的钢管数目及布置形式，根据国内已建成的钢管混凝土拱桥，构造了两座400m跨度，宽27．5m，拱轴线形一致的钢管混凝土桁式拱桥（一座为四管拱肋，另一座为六管拱肋），运用ANSYS软件建立了两个全桥模型，分析了它们的静力和动力特性，并讨论了拱肋刚度、含钢率和力学性能三者之间的关系．通过比较发现，六管优于四管．在满足结构要求和强度要求的前提下，对拱肋的刚度选取主要从静力方面考虑，用钢量相当时，采用含钢率大的拱肋形式．     

轴心预应力钢管混凝土的受力性能及应用

钢管混凝土构件主要适用于受压构件,应用范围受到局限.本文通过对轴心预应力钢管混凝土工作阶段的受力分析,可以看出预应力钢管混凝土的受力性能得到很大提高,大大扩展应用范围.     

地铁站中钢管混凝土柱的定位和施工

论述了地铁车站中钢管柱的施工过程,针对钢管柱施工定位难题,详细介绍了自动定位器的原理以及在安装钢管柱中的应用,对其他大型工程钢管柱准确安装有指导意义。     

基于动变形试验的黄土剪切带特性研究

【目的】分析动荷载条件下黄土局部化变形的判断依据和剪切带的特性,探究不同初始应力条件对非饱和黄土剪切带特性的影响。【方法】用动扭剪仪进行陕西杨凌非饱和黄土的动变形试验,分析其动本构关系曲线、动孔隙气压力和阻尼比的变化规律,探讨初始平均主应力和初始主应力方向角对剪切带倾角的影响。【结果】土样的动本构关系曲线、动孔隙气压力随时间变化曲线和阻尼比随动剪应变变化曲线皆为非线性型,其变化规律很好地体现了局部化变形的过程。当初始主应力方向角<45°时,土样的剪切带倾角随着初始平均主应力的增加而呈增加趋势;当初始主应力方向角≥45°时,剪切带倾角随着初始平均主应力的增加呈减小趋势。在初始主应力方向角<45°时,剪切带倾角随着初始主应力方向角的增大而减小;当主应力方向角为90°时,土样未出现剪切带。【结论】动荷载作用下,黄土会发生局部化变形,这种局部化变形的出现和发展可以用动孔隙气压力和阻尼比的变化规律来判别,该判别方法意义明确且合理可行;初始平均主应力、初始主应力方向角对黄土的剪切带倾角有一定影响。     

方钢管混凝土柱-钢梁外隔板节点三维非线性有限元研究

采用通用有限元软件Ansys8.0,对一种新型方钢管混凝土节点进行三维非线性有限元数值模拟和不同强度等级的填充混凝土对节点受力性能影响分析,并与大尺度模型实验结果进行对比.分析结果表明:填充混凝土强度对节点的水平承载力有较大影响,随着混凝土强度的提高,节点的水平承载力增加;节点区域应力分布均匀.考察了不同钢管混凝土柱轴压比对节点力学性能地影响.结果表明:梁端先出现塑性铰,柱的刚度远大于两梁的刚度;节点区域混凝土应力分布均匀,没有出现压溃现象.有限元分析结果与模型试验结果拟合较好,证明了新型节点的可行性和合理性,有一定的工程应用价值.     

黄土丘陵区典型农耕地土壤临界剪切力季节变化

【目的】研究黄土丘陵区典型农作物玉米和谷子生育期内土壤临界剪切力的季节变化特征及其影响因素,以期为该区的粮食安全生产和土壤侵蚀过程模型建立提供参考依据。【方法】以黄土丘陵区玉米地和谷子地为研究对象,在6组不同的水流剪切力条件下(τ=5.71—17.18 Pa),借助坡面径流冲刷试验测定土壤的分离能力,结合土壤侵蚀过程WEPP模型,利用线性回归方法推求土壤临界剪切力(τ_c),分析了玉米和谷子生育期内土壤临界剪切力的季节变化规律。【结果】黄土丘陵区玉米和谷子生育期内土壤临界剪切力具有明显的季节变化规律(P0.05),整体呈上升趋势。玉米地τ_c表现为先降低后升高再降低又升高的季节变化模式,变化范围为1.51—4.89Pa,平均值为3.0 Pa,最小值(1.51 Pa)出现在五叶期,最大值(4.89 Pa)出现在收获期;谷子地τ_c表现为先降低后升高的季节变化模式,变化范围为1.06—6.53 Pa,平均值为2.93 Pa,最小值(1.06 Pa)出现在幼苗期,最大值(6.53 Pa)出现在成熟期。玉米地和谷子地土壤临界剪切力的季节变化由土壤黏结力、初始含水量等土壤属性的季节变化和作物根系生长所致。两种作物地的土壤临界剪切力与土壤黏结力、初始含水量和作物根重密度间呈正相关关系。在玉米和谷子生育期内,利用土壤黏结力、初始含水量和作物根重密度可以较好地模拟两种作物地土壤临界剪切力的季节变化(R~20.74,NSE0.72)。【结论】作物根系、土壤黏结力和初始含水量等的季节变化是影响玉米地和谷子地土壤临界剪切力季节变化的主要因素。土壤临界剪切力与根重密度、土壤黏结力和初始含水量间呈正相关关系。用根重密度、土壤黏结力和初始含水量等参数能够较好地模拟玉米地和谷子地土壤临界剪切力的季节变化。