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。     

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。     

基于虚功原理表达的空间梁单元刚度矩阵分析

考虑任意空间梁单元存在6个广义结点位移向量的一般情况。从虚功原理出发，严格地推导了空间梁单元刚度矩阵的表达式。所得到的结果与文献中其他方法导出的结果一致，补充了相关文献对空间梁单元刚度矩阵的论述。     

带刚臂空间梁单元及其在斜拉桥计算中的应用

按推导带刚臂平面梁单元的单元刚度矩阵的思路，推导出了带刚臂空间梁单元的单元刚度矩阵。这种单元形式应用于大型复杂结构的空间分析中，既能显著减少单元结点数量，又能较好地模拟实际结构受力状态，能给计算带来很大方便。     

组合管拱抗剪刚度的近似计算

组合拱式管桥是一种合理的中型管道跨越型式，分析其结构的稳定，则应首先确定这拱的剪刚度。推导其抗剪刚度时，首先要确定杵梁的剪切位移及抗剪刚度。由于组合 合管拱一般为坦拱，其杵梁的抗剪刚度一般不受拱轴线曲率的影响，按直线杵梁处理。在管道跨越工程中，常用三角形截面组合管拱，由三角形截面杵梁的受力分析图，分析推导出其抗剪刚度。利用相似原理也推出了梯形、菱形截面桁梁的抗剪刚度计算式。所述分析方法可推广到其它     

钢盘混凝土典型杆单元的切线刚度矩阵

本文利用筋混凝土杆件截面M-φ-N关系新的数学模型,推导了同时考虑物理非线性和P-△效应并计及钢筋与混凝土之间粘接滑移影响的杆件切线刚度矩阵,用此刚度矩阵对钢筋混凝土框梁柱单元进行了非线性分析,所得结果与试验结果吻合良好.     

哈密顿理论在推导框剪结构刚度矩阵中的应用

目的对框剪结构进行静动力方面的分析时,需要推导出结构的单元刚度矩阵,而一般选用近似计算的传统有限单元法来推导单刚矩阵,这种方法误差累计较多,特别是框剪高层结构,误差积累更多。通过新的模型体系进一步探讨基于哈密顿理论及精细积分法求解结构单刚矩阵的可行性和计算精度。方法基于哈密顿理论,选用通用的并联Timoshenko梁模型,将构成框剪结构的综合框架和综合剪力墙抗侧力单元看作竖立的悬臂弯剪梁,均计算剪切、弯曲变形,两个抗侧力单元间通过刚性楼板协同工作。结果求出框剪结构在连续化假定下的拉格朗日函数,结构协同工作分析的哈密顿函数,继而利用精细积分法中基本区段的混合能矩阵求解出框剪结构的单刚矩阵,采用有限元中的位移法,把单元刚度矩阵集成为整刚矩阵。结论利用MATLAB相应程序分析某框剪结构算例,结果验证了此推导方法的可行性和精度要求,避免了一般传统有限单元法误差累计的问题,同时该方法还适用于其他类型的高层建筑结构。     

钢管混凝土拱桥拱肋刚度计算取值分析

介绍了目前常用的3种钢管混凝土拱桥的设计方法,通过对目前钢管混凝土拱肋刚度计算方法的比较分析,认为采用(CECS 28：90}的方法较合理,可供设计参考。     

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．     

速成墙板基于宏观模型的非线性分析

为抗震设计的墙板计算提供新的计算方法,基于已有的微观及宏观计算模型和纤维模型概念,建立了用于研究速成墙板等组合墙体的非线性分析的宏观纤维计算模型,即每个墙体单元由宏观纤维子单元和宏观剪切子单元组成,分别抵抗轴力、弯矩及剪力。推导了模型的单元刚度矩阵和各杆件的刚度。运用计算模型对4块满灌混凝土石膏板进行了推覆分析,并与试验结果进行了比较,表明该模型具有较好的精度。     

钢筋混凝土梁单元双非线性分析的共旋坐标法

针对已有的钢筋混凝土梁单元非线性分析模型采用较多的假定和近似从而导致计算量增大及计算精度下降的问题,基于共旋坐标法建立了考虑材料和几何非线性的任意截面钢筋混凝土梁的数值分析模型.首先利用虚功原理计算共旋坐标系下完全粘结钢筋混凝土梁考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再通过结构坐标系与共旋坐标系下节点力之间及节点位移之间的总量关系及微分导出的增量关系,最终获得钢筋混凝土梁在结构坐标系中考虑几何与材料双重非线性的切线刚度矩阵．算例结果表明,本文算法可减少计算量、不累积误差、精度高.     

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.     

交叉立体桁架系巨型网格结构的简化计算法

针对系巨型网格结构杆件和节点多、计算工作量大的特点,进行了简化计算方面的研究,提出了将立体桁架等效为连续实体梁、按空间法进行有限元计算的等效空间刚架法.分析了立体桁架的等效截面、等效抗弯刚度,并详细推导了其等效抗扭刚度,分析了主体结构不同边界条件的等效处理方法.对比计算分析表明,该方法计算精度高,主要受力杆件的误差保持在5%以内,计算工作量较完全有限元法大幅度降低,是分析巨型网格结构的一种比较优越的方法.     

计入加劲肋的圆孔蜂窝组合梁强度简化计算

为了简便计算带加劲肋的圆孔蜂窝组合梁的强度,应用空腹桁架理论,推导了计入加劲肋影响的圆孔蜂窝钢 - 混凝土组合梁强度简化计算公式.通过算例与ANSYS进行验证,结果表明本文的分析方法是正确的,并建议对剪力分布大的梁段混凝土板内配置受拉钢筋.将计算结果与没有加劲肋的算例梁计算结果进行比较,结果表明,加劲肋可以通过增加计算截面面积来提高蜂窝组合梁承载力.     

混凝土局部破损梁损伤诊断的振动检测方法

为对钢筋混凝土梁进行动力破损评估，建立了钢筋混凝土梁的分离式有限元模型，推导了四节点矩形粘结单元的刚度矩阵。采用该模型计算了健康和局部破损梁的振动特性参数，计算结果与实际测试结果相吻合；计算及实际测试结果均表明。固有频率是进行钢筋混凝土梁损伤定性辨识的重要指标；曲率模态振型和应变模态振型对于钢筋混凝土梁的局部损伤较位移模态振型敏感。基于曲率模态振型和应变模态振型可以进行钢筋混凝土梁的局部损伤诊断。     

钢筋砼摩擦耗能支撑空间框架结构的内力分析

运用矩阵位移法对带有杆（梁、柱）单元、楼板单元、剪力墙单元、钢筋砼摩擦耗支撑单元的空间框架结构的节点位移和内力进行了分析。     

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。     

变截面门式钢刚架结构杆件单元刚度矩阵近似计算

利用聚缩矩阵对轻型门式钢刚架结构变截面杆件单元刚度矩阵提出了近似计算方法,根据此法可对固端力矩求解。可为使用矩阵位移法编制计算机程序提供计算依据,及可为从事轻型门式刚架结构设计人员进行数据校核提供了方便。     

大棚拱架受力分析

本文简要论述了镀锌钢管圆弧拱架的特点和新疆区域各类荷栽的状态及其计算方法;应用平面刚架有限单元法对大棚拱架在各种荷载不同的组合作用下进行了受力分析,由此对拱架的截面尺寸和构造进行了合理的设计.     

半刚性连接钢框架的简化计算方法

采用已有的三参数力学模型模拟半刚性连接梁柱节点的弯矩-转角性能．根据小变形叠加原理，推导了半刚接梁单元杆端弯矩的计算公式以及不同情况下连接的转动刚度与弯矩传递系数．在此基础上，通过对钢框架侧移刚度和半刚接梁单元转动刚度的修正，提出了半刚接钢框架内力和层间位移的简化计算方法．算例结果表明：该计算方法可靠，可用于结构的初步设计和最终校核．