预应力混凝土梁双非线性分析的混合壳单元模型

为模拟预应力混凝土梁非线性分析时预应力钢筋的力学行为,基于随转坐标法和场一致性原则,导出能考虑几何及材料双非线性的预应力钢筋空间杆单元。该单元具有几何与材料两种非线性不耦合的特点。采用已有的实体退化壳单元模拟混凝土,根据预应力钢筋空间杆单元与混凝土实体退化壳单元在单元内的位移协调条件和虚功原理将两者组合成一个混合壳单元,并导出预应力钢筋空间杆元对混合壳单元切线刚度矩阵的贡献。由于预应力钢筋对结构的作用反映在混合单元模型内部,该单元模型并未增大计算规模。对一预应力混凝土T梁进行了破坏过程模拟,将计算结果与试验结果及其他文献计算结果进行了比较,表明建立的混合壳单元模型是正确的。     

结构极限承载力计算方法及其收敛性

在考虑双非线性影响的结构极限承载力的计算时,为提高计算精度和效率,对弧长增量法和位移增量法中的增量参数、不平衡力收敛计算过程进行了比较分析,并提出了考虑全自由度的位移增量法。通过按不同增量法对几种类型的结构进行极限承载力计算,分析了各种增量方法的精度、效率和适用范围。结果表明:在结构的双非线性分析时,弧长增量法和位移增量法均较为有效,且位移增量法的适用性更好。结论为结构双非线性分析时确定合理的算法提供了参考。     

接缝具有传荷能力的混凝土路面有限元分析方法

有限元程序CPAP采用面积坐标求解位移函数的方法进行编制，它对间接受荷板接缝边缘板单元刚度矩阵及地基刚度矩阵进行简单的数值处理，不用迭代及改变结构整体刚度矩阵的大小。为了能计算具有斜交边界或曲线边界的混凝土路面，采用了三角形薄板弯曲单元的有限元位移法。该程序可计算接缝具有传荷能力的多块不规则异形板混凝土路面的应力场和位移场，能够考虑地基脱空对路面板产生的影响。并举例说明了该程序计算结果的精确性。     

三维空间实体-梁单元法中转换矩阵的推导

在总结现有钢管混凝土拱结构计算模型不足的基础上,提出了适用于进行钢管混凝土拱结构材料非线性分析的三维空间实体-梁单元法;给出了其分析的思路和结构刚度矩阵的一般形式;针对其刚度矩阵中的位移转换矩阵和坐标转换矩阵,给出了详细的推导过程,为自编该方面的有限元计算程序提供了参考资料。     

大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工抗风性能研究

为保证大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工过程的抗风安全，以某主跨342 m钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工为背景，研究该桥劲性骨架拱肋在竖转施工过程中的抗风性能及抗风措施。根据竖转施工特点，采用ANSYS软件分别建立2种最不利施工状态(拱肋竖转临界状态和拱肋合龙前状态)有限元模型计算风致响应，提出设置浪风索的抗风措施以提高抗风稳定性。结果表明：拱肋在2种最不利施工状态下会产生显著的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，危及拱肋施工安全；设置浪风索能有效降低处于竖转施工阶段的拱肋在横风作用下的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，且浪风索应力满足要求，可保证竖转施工安全。浪风索截面面积对拱脚转轴连杆应力影响较小，对拱顶横向位移影响较大，同时考虑到施工中浪风索张拉力的不均匀性，设计时宜适当增加浪风索截面尺寸，以提升结构整体抗风安全储备。     

缆索吊装系统索塔偏位准确计算方法研究

从单索在索端外力作用下支点位移计算的基本原理出发,介绍了设置缆风索的塔架和设置压塔索的缆索吊装系统索塔在外力作用下塔偏位的等效弹模法计算方法,推导给出了设置压塔索的缆索吊装系统铰支塔偏位计算公式。系统性论述了利用悬链线理论的索力～支点位移关系求解索弹性刚度,利用塔顶索端张力变化量与外力建立平衡迭代条件,采用循环迭代准确求解塔偏位的悬索单元法基本原理和方法。通过算例,对等效弹模法和悬索单元法计算结果进行交叉验证,证明了悬索单元法进行缆索吊装系统塔偏位计算的准确性和可靠性。     

基于强度折减法的深基坑桩锚联合支护稳定性分析

运用FLAC软件为辅助平台,对深基坑整个开挖过程进行数值模拟。采用强度折减法分别计算出基坑在无支护、单独护坡桩和桩锚联合支护不同工序下基坑的安全系数。分析得出基坑施工过程中,护坡桩是控制土体位移、保证基坑临时稳定性的控制单元,预应力锚杆是控制基坑整体永久安全性的控制单元,进而对比得出强度折减法应用于分析基坑稳定性是可靠的,可为基坑设计、施工和验收提供参考。     

几何非线性问题求解的改进算法

Newton-Raphson法和荷载增量法是求解几何非线性问题的两种常用方法。作为对这两种方法的补充,提出了将不平衡力向量在一个荷载步内逐级施加的改进算法,同时通过设置前后迭代循环单元轴向力的收敛精度改进了CR列式平面梁单元的多次循环迭代法。计算表明,这种方法对某些场合,如悬索桥的施工过程分析等,可取得很好的收敛效果,并能与已有的各种方法有机地结合起来。     

SH波作用下边坡地形的地面运动分析

针对SH波作用下边坡地形的地震动响应,采用辅助圆弧将计算区域分为2个部分,应用波函数展开法分别求得了各局部坐标下的位移场。通过局部坐标间的几何关系和傅里叶级数展开,统一了各位移场的表达形式。根据虚拟圆弧面的位移连续和应力协调条件,得到了波函数展开系数的线性代数方程组,并采用最小二乘法进行求解。通过与有限元计算结果的对比,验证了本文方法的正确性。参数分析表明,边坡的地面运动取决于其几何形状以及入射波特性,边坡对水平入射SH波有明显的遮拦效应。     

广西某高速公路边坡开挖稳定性评价及加固效果分析

以广西某高速公路边坡的开挖加固工程为例，基于快速拉格朗日元法FLAC3D数值模拟分析，评价了该边坡在开挖支护过程中的稳定性。结果表明:在开挖到第三步时，坡体最大不平衡力不收敛，需对边坡进行加固设计。在施加锚索支护后，坡体的水平位移和最大剪应力区域均保持在工程要求的范围内，边坡的整体稳定性得到提高，可以保障开挖工程和高速公路路基施工的安全。