改进的无单元Galerkin方法在沥青路面动态响应中的应用

基于改进的无单元Galerkin方法,建立了三维沥青路面弹性动力学计算模型。对路面结构在匀速移动荷载作用下的动力响应进行了分析,得到了沥青路面各层的竖向位移、应力和最大剪应力的时程曲线,并将改进的无单元Galerkin方法计算结果和有限元数值模拟结果进行了对比;同时研究了不同车速下路面应力和位移响应的变化规律。结果表明:改进的无单元Galerkin方法在路面动力响应分析中是有效的;沥青面层表面的位移、压应力及剪应力最大;基层底部的拉应力最大;较高的车速可以减小沥青路面结构内部的动力响应。     

任意载荷激励下考虑局部效应的斜拉桥结构动力响应分析

基于一般有限无理论，考虑连续质量惯性力的影响，引入局部动位移修正项，推导了在任意荷载激励下梁单元的局部效应修正公式，并对斜拉桥结构在任意载荷激励下进行动力响应计算。计算结果表明，梁、塔单元的剪力修正项在考虑局部效应时与一般有限无方法存在较大误差，特别是塔单元的剪力修正值尤为显著。而对于索单元的动内力计算几乎没有影响，这与实际情况相符。在进行大型复杂结构的动力响应分析时，通过考虑局部效应，可以获得较为精确的结果。     

箱涵结构不同计算模型的精度分析

运用结构力学简化计算及Midas有限元通用软件,对公路工程中某一常用的通用箱涵结构进行了空间结构受力分析。结果表明,结构力学简化计算的结果与有限元的计算结果有一定的差距,有限元模型中,用不同单元类型模拟箱涵结构,也存在较大的差别,其中梁单元与板单元的计算结果基本一致,但实体单元的计算结果比其他方法计算的均要小很多;此外,箱涵结构地基支撑刚度也会影响结构的受力;小构件的箱涵结构,结构受力并不是简单的梁、板单元受力特性,而是一个复杂的空间受力状况。     

不同实体单元对连续曲线箱梁空间应力分析的影响

采用3种不同的实体单元对结构受力复杂的连续曲线箱梁进行空间应力分析。以一些文献的研究成果为依据,并以厚壳曲面单元的计算结果作参考,对3种不同位移模式的三维实体单元数值模拟性能进行评价,为曲线梁的空间受力分析提供参考。     

采用折减刚度系数法计算简支体系地震中动态二阶效应

根据简支体系的受力特点,提出采用刚度折减法快速计算非线性动力分析中二阶效应的方法,通过解析法推导出考虑P-δ效应的Euler-Bernoulli梁刚度修正系数,且给出了Timoshenko梁的P-δ效应刚度修正系数。编制相应计算程序,将所得修正系数引入结构Pushover计算和直接积分的非线性动力时程计算,并将该法应用在实际桥梁抗震计算中。各种计算结果与采用增量迭代法的高精度实体单元结果进行了对比分析,结果表明,采折减刚度系数法能够有效、准确地计算结构动态二阶效应;Timoshenko理论中的二阶效应计算要比Euler-Bernoulli理论的更为准确;在地震作用下梁结构中二阶效应会被放大,必须考虑其对结构的影响。     

改进梁格法在分体组合箱梁桥结构分析中的应用

梁格法是一种用于桥梁上部结构分析的简化等效方法,但在对分体式组合箱梁桥分析时,会遇到各片横梁如何选取及箱梁间翼缘纵向湿接缝如何准确等效的困难。针对这一问题,笔者提出了一种改进的梁格法,结合某座40 m跨径分体式组合简支箱梁桥,建立了该桥梁的改进梁格法计算模型,并在4种荷载工况下计算对比了改进梁格法模型与实体单元模型、梁板单元模型的静力位移结果,得出了改进梁格法是一种建模简便、计算结果可靠的建模方法,可供同类型桥梁计算分析参考。     

小半径曲线箱梁独柱墩匝道桥荷载试验研究

通过对某小半径曲线箱梁独柱墩匝道桥进行空间梁单元、实体单元有限元计算与荷载试验,了解该桥型在不同的支座预偏载、内外偏载、扭转荷载作用下的结构应变、独柱墩处的扭转位移、侧向位移等结构行为特点,为结构的设计、施工、结构运营检测提供依据。     

重型汽车荷载作用下简支梁桥的动力反应分析

基于结构动力学理论,视桥梁与车辆为一个相互作用的整体系统,建立了桥梁在移动车辆荷载作用下振动的计算模式.在分析中,汽车采用2轴模型,桥梁结构模拟为梁单元,统一列出车桥系统的动力方程,编制了计算程序.对实际预应力混凝土简支箱梁桥在重型汽车作用下的动力冲击效应进行了计算,并与轻型汽车荷载作用下产生的动力冲击系数进行了比较.     

重型汽车荷载作用下简支梁桥的动力反应分析

基于结构动力学理论，视桥梁与车辆为一个相互作用的整体系统，建立了桥梁在移动车辆荷载作用下振动的计算模式。在分析中，汽车采用2轴模型，桥梁结构模拟为梁单元，统一列出车桥系统的动力方程，编制了计算程序。对实际预应力混凝土简支箱梁桥在重型汽车作用下的动力冲击效应进行了计算，并与轻型汽车荷载作用下产生的动力冲击系数进行了比较。     

基于Timoshenko梁的分阶段成形结构平衡方程

为研究剪切变形对分阶段成形结构的影响,对Timoshenko梁进行单元分析,推导单元的形函数,建立单元的截面曲率、剪切应变与单元位移的关系。选取单元无应力状态为势能计算的起点,利用最小势能原理,建立包含单元无应力状态量的分阶段成形的Timoshenko梁结构平衡方程。与欧拉梁相比,增加了单元无应力剪切角作为Timoshenko梁的无应力状态量。编写基于Timoshenko梁的分阶段成形结构计算程序,进行数值分析,结果表明,具有一定的结构体系和外荷载的Timoshenko梁,只要保证各单元的无应力状态量一定,则结构的最终状态是确定的,与施工成形过程无关。     

地震荷载作用下柔性支撑梁的动力响应分析

提高结构在地震时的承载能力通常是从材料、截面形状等方面来考虑。在构件端部设置一定的约束支承也可以提高构件的抗震能力。为此,必须研究特定约束条件下梁在地震作用下的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特性。文中提出了一种等效单自由度分析方法,应用拉格朗日方程建立了端部弹性与阻尼支承梁的动力方程,并将动力计算结果与有限元计算结果对比验证单自由度分析方法的正确性。应用上述方法对地震作用下柔性支承梁的跨中相对位移、端部绝对位移以及弹性刚度、阻尼系数的敏感性进行了分析讨论。结果表明:等效单自由度分析方法计算准确,可以精确分析地震作用下柔性支撑梁的动力响应;合理设置弹性支承或弹性阻尼支承可以有效减小梁跨中与端部的相对位移,从而提高结构的抗震能力;但采用柔性支承减小构件相对位移的同时可能会增大构件端部的绝对位移。     

异形连续箱梁桥的空间分析方法的研究

通过对异形连续箱梁桥特点的分析及工程实例计算,比较了剪力柔性梁格法及平板单元法,认为两者计算结果在整体上比较符合,但结构在非线性温度荷载下有较大差异,建议初步阶段设计采用剪力柔性梁格法把握结构的整体性能,运营阶段采用平板单元法处理结构细化分析,使结构受力更合理、安全。     

双肢薄壁墩连续刚构桥平衡悬臂施工阶段的抖振时域分析

根据双肢薄壁墩悬臂结构的形式以及自然风场的相关特性,对其三维脉动风场进行简化,基于Shinozuka's谐波合成法,模拟主梁及墩的脉动风场.通过对准定常气动模型进行双变量泰勒展开,引入空间梁单元的位移插值函数导出自激力的单元气动刚度矩阵和气动阻尼矩阵,采用ANSYS中自定义单元Matrix27来模拟结构受到的自激气动力,静风力和抖振力可以直接在AN-SYS中以荷载的形式输入,提出了一套在ANSYS中实现双肢薄壁墩连续刚构桥平衡悬臂施工阶段的抖振时域分析方法.对算例的计算分析显示:该方法计算结果与频域法结果基本一致,表明该方法的正确性和实用性;双肢薄壁墩悬臂结构的动力影响很明显.     

异形连续箱梁桥的空间分析方法研究

该文通过对异形连续箱梁桥特点的分析及工程实例计算,比较了剪力柔性梁格法及平板单元法,认为两者计算结果在整体上比较吻合,但结构在非线性温度荷载下有较大差异,建议初步阶段设计采用剪力柔性梁格法把握结构的整体性能,运营阶段采用平板单元法处理结构细化分析,使结构受力更合理,更安全。     

超宽简支钢箱梁动力特性及简化分析方法研究

随着超宽梁桥的逐渐增多,宽幅桥梁与普通的窄桥相比,在荷载横向分布、稳定分析以及横向连接等方面都有明显区别.现以一座单跨单箱多室钢箱简支梁桥为研究对象,分别建立空间梁单元模型、等效板单元模型、梁格体系模型和实体单元模型,并对四种模型进行了动力特性结果比较,探讨了超宽简支钢箱梁桥不同计算模型动力特性的差异.结果 表明,梁格...     

改变支座模型对梁式桥地震反应的影响分析

针对一座4跨梁式桥在地震作用下的反应,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立4种模型进行了动力特性分析;并选取3条地震波,进一步对比分析了支座模型改变后连续梁桥和简支梁桥内力和位移的地震反应。结果表明:改变梁式桥支座模型,上部结构在桥台和梁端间伸缩缝处及相邻梁和桥墩间伸缩缝处相对位移的地震反应会明显变大,但桥墩内力和位移的地震反应明显减小,隔震效果显著;合理选择台梁间、墩梁处和相邻梁体间伸缩缝处限位弹簧装置的刚度可以有效地减小上部结构在地震中的相对位移,防止其发生梁端碰撞和落梁破坏。     

混凝土梁开裂后的变形规律研究

以混凝土梁为例,研究混凝土结构开裂后的位移变化规律。用ANSYS软件建立混凝土简支梁与连续梁模型,在其上施加均布荷载,通过减少单元来模拟梁内裂缝情况。分别模拟不同宽度、不同深度、不同位置的裂缝,并观察混凝土梁最大位移的变化及梁整体变形特征的改变。研究结果表明:裂缝宽度对混凝土梁的最大位移影响不大;裂缝深度对混凝土梁的最大位移影响显著,且裂缝越深对梁的最大位移影响越大;同时,裂缝位置对梁体最大位移变化影响较大,且梁内出现裂缝会使梁内最大位移的位置发生变化,裂缝越深这种变化越显著。     

无动力平板拖车的建模与刚强度分析

利用CAE软件进行无动力拖车车架刚强度分析,采用梁单元和壳单元两种方式建立了拖车的有限元模型.先在梁单元模型上确定了轻量化的方案,再使用板壳模型校核结果,同时针对模型计算的结果,对拖车的相应薄弱部位进行了结构加强.通过建模、加载、计算及分析,获得了车架的变形及所受应力数据,为车架的轻量化设计提供了重要的依据.     

考虑水平摩阻的Pasternak路基基层及路面变形分析

为了分析实际工程中路面结构在各类情况下的变形特性，采用Timoshenko梁模型模拟路面及基层特性，Pasternak地基模型模拟路基特性，考虑路面基层间的水平摩阻、路面和基层梁单元的形心轴向位移、基层材料与路基土的非线性应力-应变关系，根据弹性体的虚功原理列出虚功方程，离散后得到单元切向刚度矩阵，运用有限元方法进行组装并采用迭代法进行求解，得到路面结构在不同参数作用下的变形结果。分析基层厚度，模拟水平制动荷载、水平摩阻系数及其他参数对路面结构变形的影响。计算结果表明：如果不考虑基层作用和水平摩阻，采用线性Winkler地基模型计算所得结果与已有文献的计算结果非常接近，验证了该模型与计算方法的正确性；加厚基层厚度能抑制路面沉降及弯曲变形，路面与基层间的摩阻能减小路面沉降，两者都会增大形心轴向位移，水平摩阻的影响不能忽略；模拟水平制动荷载会引起路面微小的转动并从而引起路面结构的变形；增大地基极限承载力能减小路面沉降，一定程度上能抑制路面的弯曲及轴向变形，但效果不显著；增大基层中的剪切作用能有效减小路面沉降及弯曲变形，基层中最终剪应力的大小对路面形心轴向位移的影响尤为明显。     

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。