高墩大跨径弯桥在悬臂施工阶段刚构的非线性稳定分析

以非线性稳定理论为基础,以高墩大跨径弯桥悬臂施工阶段的结构稳定性为研究对象,利用有限元法对其在悬臂施工阶段荷载状态各工况分别进行考虑材料非线性和结构大变形与材料非线性的双非线性稳定性分析,计算了不同工况、不同曲线圆心角、不同墩身长细比、不同系梁个数的刚构桥在悬臂施工阶段非线性稳定系数和悬臂端位移,对计算结果进行了分析,归纳出高墩大跨径弯桥悬臂施工阶段非线性稳定荷载系数和悬臂端位移与桥梁曲线圆心角、墩身长细比及系梁个数的关系。结果显示:非线性稳定荷载约为特征值屈曲荷载的35%,弯桥曲线圆心角对非线性稳定荷载系数和悬臂端位移的影响更为突出,多个系梁对悬臂施工的稳定并非有利。     

关于钢筋混凝土梁荷载-挠度全过程曲线的非线性分析

采用分块有限元法对钢筋混凝土梁进行非线性分析，以得到其荷载－挠度全过程曲线。在分析中，提出了设置剪切位移函数以计算剪切变形影响的方法，混凝土材料本构关系采用了非均匀强化塑性理论来描述。与别的方法相比，具有计算量少，数据准备简单等优点。     

钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能与设计方法

为研究提高钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能的策略,选取某三跨钢-混凝土组合连续弯箱梁为研究对象,利用通用有限元软件ANSYS建立了其在火灾下的三维非线性两阶段分析模型;基于已有热-结构耦合分析方法,模型考虑了钢箱梁内空腔辐射传热过程和其上翼缘与混凝土板的接触边界条件;将模型得到的预测结果与试验数据进行了比较,验证了模型的可靠性;采用建立的模型在不同纵向受火位置、火灾强度和荷载水平作用下对钢-混凝土组合连续弯箱梁跨中挠度进行了参数敏感性分析,研究了其极限承载能力和刚度衰变规律;以火灾下跨中挠度为评估指标,提出了针对钢-混凝土组合连续弯箱梁的抗火设计方法。研究结果表明:在对称火和结构荷载作用下,钢-混凝土组合连续弯箱梁外边缘挠度大于内边缘挠度,且荷载越大,火灾越严重,这一效应越显著;在油罐车等过火面积较大的火灾作用下,刚度较极限承载能力衰退更快,与常温下的钢-混凝土组合连续弯箱梁极限承载能力和刚度相比,边跨受火16 min时极限承载能力和刚度分别降低至29%和14%,中跨受火28 min时极限承载能力和刚度分别降低至31%和22%;在钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火设计中,应首先提高外侧钢箱梁在火灾下的刚度,增多和加宽外侧钢箱梁底板纵向加劲肋可使边跨受火20 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小23%和30%,中跨受火32 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小22%和27%。      

酸雨环境下掺锂渣钢筋混凝土柱有限元分析

为研究掺锂渣钢筋混凝土柱的力学性能,基于ANSYS有限元软件对14个掺锂渣钢筋混凝土柱进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比分析.主要研究构件的破坏形态、材料应力应变云图、极限承载力与荷载-挠度曲线等方面的特性.重点讨论锂渣掺量和偏心距对未腐蚀构件力学性能的影响,以及酸雨腐蚀时间和锂渣掺量对腐蚀后构件力学性能的影...     

空间大挠度Timoshenko梁的有限元计算方法

解析了几何非线性的大挠度Timoshenko梁的变分原理,建立了考虑横向剪切应变的大挠度梁的空间单元刚度矩阵;采用基于梁截面弯矩-曲率关系的宏观有限元方法,直接通过节点坐标系计算内部节点力,提高了大位移、大转动梁的计算精度及效率;编制了考虑单元大转角、大位移和剪切变形影响的非线性有限元程序;通过数值算例验证了该程序的可行性和有效性.     

自锚式悬索桥主梁挠度非线性随机静力分析

采用响应面法对自锚式悬索桥主梁主跨中点挠度进行非线性随机静力分析,考察自锚式悬索桥主跨中点挠度随结构材料、几何尺寸及外荷载等不确定性因素的变异而发生变化的规律.有限元分析模型中考虑了主缆几何非线性及主梁P-Δ效应等的非线性行为.自锚式悬索桥结构主缆的面积、弹性模量以及主梁的面积的变异对主梁主跨中点挠度影响最为显著,在外部车辆荷载中不同车辆轴重的变异对主跨中点影响程度不尽相同.     

波形钢腹板组合梁弯曲变形的三角级数解

为研究波形钢腹板剪切变形对波形钢腹板组合梁弯曲变形行为的影响,采用三角级数拟合简支波形钢腹板组合梁的变形曲线,各构件弯曲变形满足平截面假定,基于最小势能原理,推导了简支和悬臂波形钢腹板组合梁分别在均布荷载和集中荷载作用下的弯曲变形解析解和简化解;基于简化解推导出考虑剪切变形的波形钢腹板组合梁挠度增大系数,并给出对考虑剪切变形影响与否的高跨比界限;采用有限元方法验证了解析解和简化解的正确性和适用性. 研究结果表明:所提方法边界条件明确、推导过程简单、结果可靠、适用性强,可为波形钢腹板组合梁的设计和变形计算提供可靠的依据.      

钢管混凝土纯弯构件可靠度分析

直接将影响抗力及荷载效应不定性的各变量视为基本变量,应用可靠度最优化方法,对<钢管混凝土结构技术规程>DBJ13-51-2003中钢管混凝土纯弯构件的承载力公式进行了可靠度分析,并且研究了不同混凝土标号、钢号、荷载组合、荷载效应比以及含钢率等变异因素对钢管混凝土纯弯构件可靠度的影响.     

基于Reddy理论的新型波形钢腹板组合箱梁挠度计算

为准确计算新型波形钢腹板（CSW）组合箱梁的挠度,基于Reddy高阶剪切变形理论,考虑钢-混接触面滑移变形和全截面高阶剪切变形效应,以形函数作为单元内高度变化的插值函数,利用最小势能原理推出新型CSW组合箱梁等参有限元行列式;以一根8.0 m新型波形钢腹板简支组合箱型试验梁为例,基于本文理论编制了相应的计算程序,计算了集中、均布荷载作用下该梁的竖向挠度,并通过模型试验和有限元模拟验证了本文解析计算方法的可靠性;最后分析了剪力键剪切刚度、波形腹板型号、子梁高度比、跨高比等参数对新型CSW组合箱梁挠度的影响程度. 研究结果表明:考虑新型CSW组合箱梁全截面剪切变形效应后的挠度值较初等梁理论值增大约10%,较Timoshenko理论值增大约1.87%. 全截面剪切变形效应对挠度贡献随跨高比逐渐增大而减小. 跨高比和剪力键剪切刚度越小或子梁高度比越大,剪切变形效应对结构竖向挠度的影响越发显著,而波形钢腹板型号对箱梁挠度影响较小.      

大跨度斜拉桥施工的弹性荷载力学分析研究

通过研究大跨度斜拉桥施工的弹性荷载力学模型,为桥梁设计和施工提供指导,大跨度斜拉桥通常情况下受弯构件最大应力的影响,导致荷载预应力出现挠度回弹,降低的桥的承重能力。对弹性荷载力学分析,通过对大跨度斜拉桥的钢筋表面的应变构件进行优化设计,提高预应力和桥梁的承载力,仿真实验进行了性能测试,采用该设计方法进行大跨度斜拉桥施工,提高了大跨度斜拉桥的荷载,构件的承载力增大。     

钢绞线网-复合砂浆加固钢筋混凝土梁的受弯性能

分析了钢绞线网-复合砂浆加固钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线,研究了加固层与本体梁界面的粘结机理。将钢筋混凝土梁的受力性能分为未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段,在平截面假定的基础上,建立了高强钢绞线网-复合砂浆加固梁的截面弯矩-跨中挠度分析模型。采用换算截面法对加固梁在集中荷载作用下的抗弯性能进行全过程受力分析,并通过10根加...     

碳纤维加固预应力钢筋混凝梁抗弯试验研究

为进一步了解加固预应力梁的受力性能,通过试验研究了碳纤维布加固预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能,量测了各试验梁的钢筋、碳纤维和跨中截面混凝土表面的应变、梁的变形曲线、裂缝的形态和发展及正截面受弯破坏形态等;得出了试验梁的跨中荷载-挠度曲线,并且对试验结果进行了分析.试验结果表明,粘贴碳纤维布可以明显提高梁抗弯承载力,粘贴一、两层纤维布的完好梁承载力提高幅度分别为44.73%和55.81%;初始微裂缝对碳纤维布加固预应力混凝土梁的影响较小.     

聚丙烯纤维半刚性基层材料弯曲韧性试验研究

通过4点弯曲试验,得到了低掺量聚丙烯纤维半刚性基层与不掺纤维的普通基层材料的荷载-挠度曲线,并据此分析了各类基层材料的弯曲强度、变形性能;按照日本砼协会(JCI)标准方法和美国材料与试验协会(ASTMC1018—97)标准方法,分别计算得到了聚丙烯纤维半刚性基层材料与普通基层材料的韧性指数.韧性评价结果表明,低掺量聚丙烯纤维半刚性基层材料具有较强的持荷变形能力,其韧性和抗裂性能显著高于普通基层材料.     

聚丙烯纤维半刚性基层材料弯曲韧性试验研究

通过4点弯曲试验,得到了低掺量聚丙烯纤维半刚性基层与不掺纤维的普通基层材料的荷载-挠度曲线,并据此分析了各类基层材料的弯曲强度、变形性能;按照日本砼协会(JCI)标准方法和美国材料与试验协会(ASTMC1018—97)标准方法,分别计算得到了聚丙烯纤维半刚性基层材料与普通基层材料的韧性指数.韧性评价结果表明,低掺量聚丙烯纤维半刚性基层材料具有较强的持荷变形能力,其韧性和抗裂性能显著高于普通基层材料.     

基于BP神经网络的DSS焊接应力和收缩变形预测研究

针对川东造船厂化学品船建造中使用特种钢——2205双相不锈钢(DSS),在其焊接试验的基础上分别建立了双相不锈钢焊接应力和收缩变形的BP神经网络预测模型,并与多元线性回归方法进行比较,较好地模拟了焊接残余应力和变形与板厚、焊接电流、电弧电压、焊接速度等工艺参数之间的非线性关系。预测结果表明,BP神经网络比多元线性回归在预测精度和泛化能力上都有很大的提高。     

Development of a nonlinear 3D solid finite element model for the calculation of bending moments of flexural members

A numerical model is developed in this paper to calculate the bending moments of flexural members through integration in 3D solid finite element analyses according to the nonlinear constitutive model of concrete and the elastoplastic constitutive model of steel, utilizing the stress condition of the cross-section, considering the destruction characteristic of reinforced concrete members, and based on the plane cross-section assumption. The results of this model give good agreement with those of the classical method. Consequently, we can also deduce the corresponding numerical expression for eccentrically loaded members according to the analysis method.     

CAE建模与工程验证

提出了具有共性和普遍意义的复杂产品CAE性能仿真的能量等效替换、定性力学、主要矛盾和反馈建模原则,基于这些原则对中空挤压铝型材高速动车组、不锈钢点焊结构的城市轻轨动车组、中空挤压铝型材/蜂窝夹层板混合结构的常导磁浮动车组车体进行了CAE性能仿真.性能仿真结果与物理样机测试结果的基本一致,证明了本文建模原则的有效性.     

考虑界面相对滑移的钢-混凝土组合梁力学性能分析

根据钢和混凝土的应力应变关系,提出该组合梁考虑钢与混凝土界面相对滑移的力学性能分析方法,并由此编制计算分析程序,求解竖向集中荷载作用下组合梁的承载力、荷载-挠度曲线以及钢与混凝土的相对滑移分布,并通过与试验对比,表明按该文分析方法得出的结论与试验吻合较好。     

钢管混凝土拱桥非线性分析

同时考虑了几何非线性和材料非线性,对浙江淳安南浦大桥进行结构非线性分析,结果表明对南浦大桥这种大跨（跨径大于300m）、宽跨比小（接近1／20）的钢管混凝土桁式拱桥,几何非线性和材料非线性的影响均较大,在设计和施工时不应忽略。     

埋入式H型钢桩-桥台节点受弯性能与承载力

为研究整体式桥台无缝桥中埋入式H型钢桩-桥台节点的受弯性能，通过建立节点的有限元模型，分析了桥台厚度、混凝土强度、钢桩朝向、埋深比、钢材强度和轴压比6个参数对节点受弯承载力和破坏模式的影响，并在此基础上，针对不同的破坏模式提出了节点受弯模型与承载力计算公式。研究结果表明:绕钢桩强轴弯曲的节点在埋深比小于2.0时发生桥台混凝土承压破坏，增大钢桩埋深比和混凝土强度等级可有效提高节点受弯承载力；绕钢桩强轴弯曲的节点在埋深比大于2.0时，或绕钢桩弱轴弯曲的节点在埋深比大于1.0时，发生钢桩屈服破坏，提高钢桩的钢材强度等级可提高节点受弯承载力；随着轴压比的增大，发生绕钢桩强轴屈服破坏的节点的受弯承载力明显降低，但轴压比对发生桥台混凝土承压破坏或冲切破坏的节点的受弯承载力的影响可以忽略；提出的节点受弯承载力计算方法能较为准确地预测不同破坏模式的埋入式H型钢桩-混凝土桥台节点的受弯承载力，计算值与有限元结果比值的均值和计算值与试验结果比值的均值为分别为0.981和0.941，因此，可用于该类型节点的受弯承载力计算和破坏模式分析；建议钢桩埋深不少于2.0倍桩宽与混凝土桥台厚度大于2.4倍桩宽，这样可有效避免桥台混凝土的承压破坏和桥台边缘混凝土的冲切破坏。