水平低周反复荷载作用下钢管混凝土框架柱的非线性有限元分析

介绍了矩形钢管混凝土柱的三维非线性有限元分析方法,建立了钢管混凝土框架柱的三维非线性有限元模型,利用此模型对在低周反复荷载作用下不同轴压比的钢管混凝土框架柱进行有限元分析,通过与在低周反复荷载作用下的钢管混凝土框架柱的实测滞回曲线、骨架曲线及位移延性进行对比,表明该模型的计算结果较为精确,可以应用于钢管混凝土的整体框架结构分析中,为进一步开展钢管混凝土柱的研究提供基础.     

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.     

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．     

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.     

钢板笼混凝土节点滞回性能的数值模拟

钢板笼混凝土是一种新型的混凝土结构,具有整体性好、施工快速、较好的延性和耗能能力等优点。采用ABAQUS有限元程序,对钢板笼混凝土边节点和钢筋混凝土边节点进行非线性分析,建立了三维有限元数值模型,分别计算和分析了节点构件在往复荷载下的荷载-位移响应。计算模型对混凝土在反复荷载作用下的损伤、节点构件的几何非线性以及梁端钢筋和混凝土之间的粘结滑移加以考虑。数值模拟结果表明,有限元结果和试验结果吻合较好,基本能满足工程实际的需要。     

圆不锈钢管混凝土轴压力学性能的有限元分析

在确定了不锈钢与核心混凝土的材料本构模型、单元类型以及界面接触模型的基础上,根据构件的几何和材料非线性,建立了圆不锈钢管混凝土轴压构件的有限元模型.算例分析结果表明,有限元计算和试验结果总体上吻合良好.利用有限元模型,比较了不锈钢管混凝土和普通钢管混凝土轴压构件的荷载-变形关系曲线.     

考虑二阶弯矩效应的自由扭转圆曲梁静力分析

针对拱形温室结构在轴向风荷载作用下的受力变形及屋面荷载作用下平面外稳定问题,根据考虑曲梁的大位移特征及二阶弯矩效应,建立圆曲梁的弯矩平衡方程,结合其他平衡方程、几何方程、物理方程,获得非线性圆曲梁挠度和扭转角的控制方程,得到含系数的圆曲梁几何非线性位移、变形和内力模型,给出圆曲梁几何非线性位移及内力的计算方案。鉴于圆曲梁的受力变形与圆拱平面外失稳特征变形的相似性,在此研究的基础上,分析圆拱平面外失稳问题,给出圆拱平面外分岔失稳临界荷载的计算方法。分析结果表明:本研究得到的圆曲梁几何非线性静力分析模型,可用于拱形温室屋面结构的非线性受力分析及平面外分岔及极值点失稳计算。     

空心钢球钢管混凝土短柱轴压力学性能试验

为研究轻型圆钢管混凝土柱在轴压荷载作用下的受力性能,通过在沿钢管混凝土柱轴向■和■部位内置空心钢球,减轻试件自重,并以试件的空心率、径厚比为试验变量参数,研究其对轻型钢管混凝土柱轴压承载力的影响及试件破坏特征,并与普通钢管混凝土柱进行了对比分析。结果表明,与实心钢管混凝土柱受力机理类似,带有空心钢球的钢管混凝土柱在承受轴向荷载作用时,荷载-位移曲线主要分为弹性、弹塑性和强化3个阶段;试件空心率越大,钢管混凝土柱的极限承载力越低,荷载-位移曲线的弹塑性阶段越短,合理设置空心钢球可以达到钢管混凝土柱的轻量化与极限承载力小幅调整的目的;钢管壁厚越大,钢管混凝土柱的承载力相应提高。根据试验结果回归拟合后提出了内置空心钢球的钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式,计算值与试验值符合良好,说明该计算公式可适用于内置空心钢球的钢管混凝土柱。     

CFST低周反复荷载作用下的力学性能数值模拟

为将混凝土损伤塑性模型应用于钢管混凝土柱(CFST)在低周反复荷载作用下的受力性能分析,合理选取钢材和混凝土的本构关系模型,利用有限元软件ABAQUS中混凝土损伤塑性模型,对方钢管混凝土短柱进行有限元模拟,绘制了荷载-位移曲线,并在此基础上对钢管混凝土柱进行了参数分析,研究了柱的轴压比、宽厚比和核心混凝土强度对方钢管混凝土短柱受力性能的影响。研究表明,轴压比和宽厚比对方钢管混凝土短柱的受力性能影响较大。     

新型方钢管混凝土柱-钢梁节点的试验与非线性有限元分析

介绍了新型方钢管混凝土柱与钢梁节点在低周反复荷载作用下的试验结果,分析了内填混凝土、加劲肋长度和梁柱相对尺寸等对节点抗震性能的影响.试验结果表明:各试件实测滞回曲线比较饱满,具有良好的耗能性能.运用ANSYS8.0对各节点试件在低周反复荷载作用下的滞回性能进行非线性模拟计算,分析内填混凝土、加劲肋长度等因素对节点受力性能的影响,结果表明:内填混凝土和加劲肋长度对节点受力性能的影响较大,有限元所得的骨架曲线与实测曲线吻合较好.     

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。     

朝阳市东大桥动力特性分析

通过对朝阳市东大桥建立有限元模型和试验模态分析来获得钢管混凝土拱桥的计算和实测自振特性参数。将实桥测试结果和计算分析结果进行了比较,并且获得了大桥的固有频率、模态、阻尼比和冲击系数。了解该桥在动力荷载下的实际工作状态,判断该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。     

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．     

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。     

无风撑钢管混凝土拱桥建模分析

结合康复南路跨线桥工程实例，阐述了利用Ansys建立钢管混凝土拱桥模型的一般方法-即首先建立拱桥的空间杆系单元模型。对复杂截面采用写截面的方法，同时在建横过程中使用数组来增强程序的可读性，并提出了施加预应力和吊杆初张力的方法．理论计算与实测结果对比分析表明，本建模方法正确可靠．     

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。     

大跨度悬索式管桥风振响应分析

按照悬索式管桥的实际结构特点，建立了三维有限元模型。应用专业有限元分析程序，对悬索式管桥进行了模态分析，得到了结构的前二十阶固有频率和模态振型，通过对各阶振型的分析，掌握了悬索式管桥的振动形态。在模态分析的基础上，采用几何非线性有限元的分析方法，对悬索式管桥进行了横向风共振分析。分析结果表明，在横向风载荷作用下，管道产生疲劳破坏的可能性很小。     

防护林防风效应风洞模拟试验研究进展

林木几何形态特征复杂，且较为轻柔，在风荷载作用下会发生变形和振动，空气动力学效应复杂。针对如何通过风洞试验尽可能真实地模拟防护林在实际风场中的防风效应问题，通过梳理已有国内外相关文献，从模型设计、来流模拟和测试技术3个方面对灌木和乔木防护林防风效应风洞模拟试验的研究进展进行综述。结果表明:防护林风洞试验模型几何缩尺比的确定要综合考虑林木和风洞截面的尺寸，阻塞比一般应控制在5%以下；考虑到林木在风荷载作用下产生的变形和振动会进一步影响周围流场，模型设计时除了要考虑几何相似，还要加强对动力相似的考虑；在防护林风洞试验来流模拟及周围风速测定中，在平均风速的基础上，应加强对脉动风速统计特性的考虑；当采用天平测定林木气动力系数时，应结合林木风洞模型自身频率确定采样频率，避免2个频率过于接近造成结果失真。