基于直接刚度法的三段刚度压杆非线性分析

为分析考虑二阶效应的分段刚度压杆内力及位移,根据位移控制方程,建立了变刚度压杆位移和转角方程;根据杆端位移边界条件和变刚度截面处连续条件,得到了位移系数;根据压杆内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程,变换得到了变刚度压杆刚度矩阵模型. 将本模型用于分段刚度压杆分岔失稳临界荷载计算,并与解析解、插值形函数单元模型结果进行对比与分析,验证了模型的精度和效率. 结果表明:采用插值形函数法计算压杆临界荷载时,若只划分一个单元,其计算结果与理论解的相对误差最高可达43.24%,随着划分单元数量增加,相对误差降为0.023%;采用基于直接刚度法得到的变刚度压杆单元刚度矩阵计算压杆临界荷载时,只需划分一个单元,即可保证计算结果与理论解一致,该矩阵可用于压杆的非线性分析中,得到压杆内力及位移的精确解.      

New unified failure model on evenly distributed reinforced concrete members with box section

It is urgently needed to describe the structural collapse process under extreme conditions to survive people.For reinforced concrete structures it is still a difficulty to describe the failure of reinforced concrete members under complex internal force combination,such as under axial forces,bending moment,shear forces, and torsion working together.In this paper,based on the traditional Nielsen model,a new unified failure model on reinforcement evenly distributed concrete members with box section under combined forces is introduced.The advantages of the proposed new model are to consider the dowel actions of reinforcements and reasonably to consider of the shear carrying capacity of concrete,especially when compression stress of concrete is in a high value.Finally,the theoretical results of the new model are compared with a series of experimental results of box section members.The comparison has verified that the new model is more accurate and feasible for the design and calculation of box section members.     

软岩高边坡多级框架锚杆设计计算方法

针对加固软岩高边坡多级锚杆框架现有设计计算方法的不足,基于多级框架锚杆加固边坡机理,确定不同的边坡破坏模式.在此基础上,在给定的设计安全系数下,通过分析边坡稳定性确定锚杆设计拉力;进而考虑锚杆与框架梁以及框架梁与坡体之间的相互作用,根据静力平衡和变形协调关系并采用Winkler地基模型计算梁的设计内力;由此建立了多级框架锚杆的一种新的设计计算方法,并通过室内模型试验验证了所提方法的合理性.研究结果表明,作用于各级坡框架梁的坡体压力,整体上具有“中间大,两端小”的抛物线型分布特点.      

基于LES的跨海桥梁施工期围堰波流力数值模拟

跨海大桥基础施工可能面临水深、浪大和流急等恶劣海况，波流力甚至可能成为围堰施工的主要控制荷载. 为研究跨海桥梁施工期围堰波流力，采用垂向多层σ坐标变换模型追踪三维波流自由液面，添加浸没边界法（IBM）处理不规则结构物界面，建立了基于LES的三维波流与结构物相互作用的数值模型，利用所建立并验证的三维数值模型模拟不同长宽比的矩形围堰与斜向波流的相互作用. 分析结果表明:所建立的三维数值模型能够较好地模拟矩形结构波流力；长宽比为1.0时，由于结构的对称性，波流入射角对围堰总波流力影响很小，增幅均在5%以内；随着长宽比的增加，波流入射角对围堰总波流力的影响增大；如长宽比为2.0时，波流沿纵桥向入射时（90°）结构的总波流力约为沿横桥向入射时（0°）总波流力的2.48倍. 与纯波情况相比，矩形围堰波流力普遍比纯波力偏大，但入射角对结构纯波力或波流力的影响系数较为接近.      

基于半物理仿真的盾构机临境化虚拟训练系统

针对目前盾构机操作人员在实际施工环境下进行操作训练的不切实际性,而大多数虚拟训练系统又仅体现出演示性系统运动,却不能实现基于系统运动学及动力学进行真实训练的现状,提出基于半物理仿真的盾构机虚拟训练系统构架。建立以盾构机动力学模型为核心的虚拟样机模型,将STM32作为系统的控制器,用信号转换器完成信号的转换。采用半物理仿真的方法,用户可以通过在人机界面上进行盾构机的模拟训练,并可以临境化进入盾构机内部,以不同角度查看虚拟训练的效果,最终借助Unity3d实现盾构机的运动系统的展示。     

大跨拱与刚构组合桥梁的系杆调整作用

为了解决大跨系杆拱与刚构组合桥梁采用分段系杆调节内力与线形时，其刚构系杆与中跨系杆的作用相互影响的问题，针对1座该类型桥梁的设计方案，采用SAP2000软件建立了三维有限元模型；考虑施工过程的影响，通过分析确定合理的张拉力，使几个关键部位的应力与变形同时满足要求．结果表明，中跨系杆张拉力主要由刚构承担．最后指出，计算恒载内力时，可以不考虑几何非线性的影响．     

隧道型钢钢架初期支护安全性评价

针对施工期隧道型钢钢架喷混凝土支护,建立了以位移为基础的安全性评价方法.介绍了根据喷混凝土徐变试验得到的修正的GL2000徐变模型,给出了徐变引起的支护轴向伸缩变形和曲率改变的计算公式.导出了基于测量位移并考虑徐变影响的支护内力的计算公式,给出了支护结构截面失效的功能函数.最后,对武广铁路某隧道工程进行了实例分析.计算结果表明:评价结果能够正确反映隧道的实际安全状态,可靠指标的数值与我国现行规范的规定一致;徐变使喷层产生松弛,可靠指标增大,但其增大幅度比素喷混凝土和格栅钢架喷混凝土时小.      

大跨高墩连续刚构桥内力状态及其对地震反应的影响

为研究实际施工过程和混凝土收缩徐变对连续刚构桥成桥内力状态的影响以及不同内力状态下主桥的地震反应差异,以某大跨高墩连续刚构桥为背景,建立了MIDAS/Civil施工阶段分析模型,并讨论了各施工因素对主桥内力状态的影响;基于等效荷载法提出了适用于连续刚构桥的内力等效荷载计算方法,通过将主桥内力进行分解,以若干简单的内力等...     

Dynamic model of underwater snake-like robot using Kane’s method

In this paper, a dynamic model for an underwater snake-like robot is developed based on Kane＇s dynamic equations. This methodology allows construction of the dynamic model simply and incrementally. The partial velocity is deduced. The forces which contribute to dynamics are determined by Kane＇s approach. The generalized active forces and the generalized inertia forces are deduced. The model developed in this paper includes inertia force, inertia moment, gravity, control torques, and three major hydrodynamic forces： added mass, profile drag and buoyancy. The equations of hydrodynamic forces are deduced. Kane＇s method provides a direct approach for incorporating external environmental forces into the model. The dynamic model developed in this paper is obtained in a closed form which is well suited for control purposes. It is also computationally efficient and has physical insight into what forces really influence the system dynamics. The simulation result shows that the proposed method is feasible.     

干缩和徐变对隧道喷射混凝土支护安全的影响

针对以位移为基础的隧道支护结构安全性分析方法,探讨了喷射混凝土的收缩和徐变变形对隧道安全性的影响．根据喷射混凝土的干缩和徐变特性,推导了考虑干缩和徐变时支护内力的计算公式,给出了支护结构截面失效的功能函数,并进行了工程实例分析．结果表明,研究工作提高了施工期隧道喷射混凝土支护安全性评价位移方法的计算精度．     

移动列车荷载作用下地铁换乘节点中板内力分析

设计地铁换乘站直接承受车辆荷载的楼板构件时,将地铁列车荷载按等效原则转化为静荷载作用在换乘节点上进行分析的方法已不能准确反映此种构件的受力情况．基于ANSYS子模型技术,采用双层数值分析模型,建立换乘车站结构梁一板一柱组合总体模型进行空间有限元分析,截取换乘节点中板局部区域,建立换乘节点中板一列车荷载子模型,采用ANSYS参数化设计语言APDI。完成移动列车荷载加载,获取移动列车过站过程中换乘节点中板的最不利荷载的位置及大小．结果表明,换乘节点范围接口位置的支座弯矩较大,柱位置有明显的应力集中现象;子模型获取的中板剪力和轴力极值均大于总体模型,设计时应综合考虑总体模型和子模型,确定中板内力的极值;子模型获取的中板内力极值发生位置及时刻各不相同．说明移动地铁列车荷载对中板内力的影响较明显．不应忽略．     

结构优化设计中的一种简捷的重分析方法

本文对超静定析架的优化设计,提出了一种简捷的内力重分析方法,文中根据有限元理论,详 细推导了修改方案后内力的显示表达式,并在微机上进行了实例计算。      

连续箱梁桥内力增大系数的计算模型

提出了具有一对弹簧支承的计算模型,用来计算连续箱梁桥的内力增大系数.用本模型所得到的一个算例的分析结果与按传统方法的分析值吻合甚好,并且它比后者在计算过程上得到了一定程度的简化.     

基于参数化模型框架式码头结构三维数值分析

内河大水位差框架式码头结构形式复杂,结构分析过程中有限元计算模型更改比较困难。通过建立有限元参数化模型,运用静力弹塑性分析方法对框架码头参数化模型按最不利荷载工况进行三维静力分析,计算出各种最不利工况下的内力与非参数化模型内力计算结果进行比较分析。研究表明:两者结果较为吻合,参数化模型是有效可靠的,所建立的参数化模型和分析方法可较好地应用于码头结构优化设计中。     

连续箱梁桥内力增大系数的计算模型

提出了具有一对弹簧支承的计算模型,用来计算连续箱梁桥的内力增大系数.用本模型所得到的一个算例的分析结果与按传统方法的分析值吻合甚好,并且它比后者在计算过程上得到了一定程度的简化.     

多孔介质海床对单桩所受波浪力的影响分析

为研究多孔介质海床的波浪衰减作用及单桩所受波浪力的变化规律,采用修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制多孔介质内部流体流动,运用流体体积法追踪自由液面,建立波浪-多孔介质海床-单桩相互作用三维数值分析模型. 首先,基于波浪与多孔介质海床相互作用过程,研究了多孔介质海床对波浪传播的衰减作用;其次,分析了相同波浪条件下多孔介质海床及刚性海床时单桩所受波浪力的数值变化,突出了考虑海床多孔特性的必要性;最后,采用单一变量控制法,进一步研究了单桩所受波浪力数值随海床多孔特性参数的变化规律. 研究结果表明,海床多孔特性对波浪传播具有明显的衰减作用;给定的波浪参数和多孔介质海床条件下,单桩所受波浪力最大值比刚性海床情况提高约35%,若忽略海床多孔特性结构物会因低估波浪力数值而造成安全隐患;另外,结构物所受波浪力与海床孔隙率、颗粒直径、海床厚度及双层海床分布厚度及每层孔隙率密切相关. 其中,波浪力最大值随着海床颗粒直径的增加而递减,随着孔隙率的增大先增加后降低,且孔隙率会影响波浪力随海床厚度变化的趋势.      

钢管混凝土箱型拱桥空间结构分析研究

以某主跨为152 m的钢管混凝土箱形拱桥为例,用有限元方法建立其空间计算模型,分析矢跨比等设计参数对拱圈截面内力的影响,并在考虑混凝土收缩徐变的情况下,分析各控制截面内力和位移随时间的变化关系.表明:拱桥矢跨比对其轴力和弯矩影响较大;随着时间的推移,拱桥结构内力和位移有很大改变.     

Structural Performance Evaluation Procedure for Large Flexible Airship of HALE Stratospheric Platform Conception

Basic loads applied on the airship envelope were analyzed.The resultant forces,the static bending moment and the dynamic bending moment were formulated.Based on classic linear elastic membrane theory,the procedures to calculate the minimum pressure were proposed for sufficient rigidity evaluation.The limit load capacity was further investigated,and the related formula were developed.Finally,the stress and internal forces analysis was carried out for cylindrical and non-cylindrical approximations of envelope hull of airship.The present research is very valuable to the overall preliminary design of airship and further research.     

管棚法施工中格栅支护机理分析

以杭州机场路人行过街地道为背景,为研究管棚荷载传递规律,建立双参数弹性地基梁模型,选取受力最危险的一榀格栅,通过有限元软件建立荷载一结构模型分析开挖对该榀格栅内力的影响。研究结果表明：紧邻开挖面的第一榀格栅所承担的荷栽能占到开挖荷载的70％左右,是开挖荷载的主要承受构件;相对格栅拱架底部和横向支撑,拱架顶部和竖向支撑承受了相当大的应力为主要的受力部分,以便控制掌子面向内部净空的挤压变形。     

双柱式墩盖梁内力影响因素分析及预应力束布置

用MIDAS对双柱式盖梁进行整体有限元分析,分别比较盖梁高度、桥墩间距和桥墩高度对盖梁控制截面内力的影响,从而为盖梁在不同受力情况下预应力束的合理布置提供依据;同时通过工程实例可得:正确的选取结构计算模型为盖梁预应力束的布置数量和位置奠定了基础。分析表明,当桥墩间距一定时,盖梁高度对盖梁内力影响很小;当盖梁高度一定时,桥墩间距对盖梁内力影响很大,盖梁跨中弯矩随桥墩间距的增大而增大,盖梁支点弯矩随桥墩间距的增大而减小;随着桥墩高度的减小,盖梁跨中弯矩有增大的趋势,支点弯矩有减小的趋势。