泊松比在薄壁箱梁约束扭转和横向内力分析中的影响

为准确分析薄壁箱梁的约束扭转效应和横向内力,结合弹性力学中平面问题的几何和物理条件,提出基于乌曼斯基第二理论分析约束扭转时应考虑泊松比对弹性模量的修正,基于框架分析法分析畸变横向内力时应考虑泊松比对各板件横向弯曲刚度的修正.结合箱梁数值算例,不考虑泊松比或按工程中常用的材料选取不同的泊松比,详细分析了泊松比对约束扭转效应和横向弯矩的影响.研究结果表明:考虑泊松比时,扭转翘曲正应力和横向弯矩与有限元结果吻合良好;与不考虑泊松比时的计算结果进行比较,当泊松比为0.37时,扭转翘曲正应力可提高28.41％,反对称荷载下的横向弯矩可减少24.97％.因此,约束扭转分析时应考虑泊松比对弹性模量的修正,横向内力分析时应考虑泊松比对横向弯曲刚度的修正.     

“人”字形微型桩体系内力计算方法比较研究

研究目的:工程上一般将顶部连接的微型桩抗滑结构体系简化为单桩受推力作用模型,以计算荷载在滑面处产生的内力,没有将其按照体系结构考虑。本文将"人"字形微型桩体系滑面以上部分分别简化为独立单桩模型、顶部铰接刚架结构模型和顶部固定连接刚架结构模型,在滑坡推力为矩形分布条件下,推导滑面处内力的计算公式并进行对比研究。研究结论:(1)简化为独立单桩模型的计算公式同刚架结构模型计算公式比较,存在较大差异;(2)按照刚架结构模型计算,滑面处弯矩和剪力均显著减小,轴向力增大,表明简化模型计算方法不适用于微型桩体系内力计算,该简化模型计算结果对微型桩体系的桩体抗拔力考虑不足,计算也表明刚架结构的顶部连接方式对计算结果影响相对较小;(3)本研究成果可供类似抗滑结构体系设计时参考和借鉴。     

梁柱半刚性连接的钢框架非线性分析

考虑连接的半刚性以及构件的几何非线性的影响,采用二阶非线性分析方法对半刚性连接钢框架进行分析,推导考虑轴力和剪切变形影响的刚性梁柱单元刚度矩阵和半刚性梁的单元刚度矩阵,并编制了相应的程序计算钢框架的内力和位移.算例结果表明,考虑连接的半刚性,节点约束程度减弱,钢框架横梁跨中弯矩和柱底弯矩增大,梁端弯矩减小;节点半刚性连接和二阶效应对钢框架受力性能有明显影响.     

分离式框架桥结构有限元数值分析

为了研究分离式框架桥的结构计算问题以及探讨现有的框架桥设计软件的应用,以三跨分离式框架桥为例,采用MADIS CIVIL有限元分析软件对分离式框架桥结构进行数值分析,并将分离式框架桥的边孔、中孔当作单跨框架桥用以做对比计算。从计算结果分析可见,作用在框架桥边墙上的侧向土压力对框架桥结构内力影响很大,分离式框架桥各孔的结构内力与按单跨框架桥计算的结构内力差额较大。由此表明,框架桥设计软件的单跨框架桥计算模块不宜用于检算分离式框架桥,框架桥设计软件需要进一步完善并有待增加分离式计算模块。     

拱脚支承条件对拱片内力的影响

研究对刚架拱桥拱片内力的影响因素之一的拱脚支承条件,采用位移法原理计算不同支承条件拱片内力,比较不同条件下的结果,得到各因素对拱片内力的影响结论。     

连续刚架桩基础的不均匀沉降特性分析

结合京沪高速铁路宁沪段连续刚架桩基础设计，分析了不均匀沉降对结构内力的影响、连续刚架桩基础对不均匀沉降的自我调整能力、因地质差异各基础可能产生的最大不均匀沉降差。通过分析可知：连续刚架基础对不均匀沉降有较强的自我调整能力，能大幅度减少相邻基础的不均匀沉降差；连续刚架桩基础即使在各基础地质差异较大的情况下，产生的不均匀沉降差很小。因此，连续刚架桩基础设计可以不考虑不均匀沉降或考虑极小的不均匀沉降。     

运用Midas Gen设计地下车站结构时梁柱节点的处理

框架节点形成的刚域对结构的分析和设计有一定的影响。Midas Gen是地铁车站主体结构设计常用的一款结构计算软件,本文分析Midas Gen在框架节点刚域方面的技术细节,并通过实际的算例比较分析考虑刚域与削峰处理对节点内力值选取的影响,为地铁车站结构设计中合理选取内力值提供借鉴。     

钢筋混凝土球形水塔设计分析和研究

钢筋混凝土球形水塔经久耐用,造型新颖美观。通过球形水箱结构内力分析,确定计算理论;通过水箱两种内力计算方法的对比,确定合理的计算方法;支筒结构分析中重点对地震作用下按底部剪力法、振型分解反应谱法及单质点体系法分别进行计算对比,从而得出单质点体系法比较适宜球形水塔支筒的计算,同时支筒必须考虑风荷载和附加弯矩的作用。     

火灾高温作用下钢筋混凝土框架梁温度内力实用计算方法

混凝土框架结构火灾高温过程中的内力计算复杂,温度内力计算是整个框架内力计算的基础。根据力学原理和混凝土高温性能特性,提出了一种计算火灾高温下钢筋混凝土框架梁温度内力的实用计算方法。该方法将受火高温梁简化成温度均匀的刚度等效截面,通过考虑柱提供的变形约束刚度和混凝土高温瞬态热应变导致的刚度降低的双重影响,来计算其升温时的温度内力。通过与有限元软件ANSYS的分析结果对比,表明该方法简单可靠。     

陡坡高填方段刚架桩结构优化方案研究

山区陡坡路基高填方段土压力大,多采用h形桩板墙、桩基托梁挡土墙、锚杆挡墙、预应力锚索桩等支挡结构收坡加固。上述支挡结构未充分利用内侧岩土体抗力,锚索(杆)对耐久性问题考虑不足,其长期安全性值得商榷。陡坡内侧设置锚固桩,采用横梁与外侧桩相联接形成的刚架结构,可有效提高结构刚度及水平向抗力。利用SAP结构计算程序对刚架桩应力状态进行计算分析,结果表明可改善外侧桩悬臂端受力状态;同时研究刚架桩的具体设计思路及施工工序。     

反力弹簧法解双排桩结构内力

双排桩反力弹簧法是在比例系数法的基础上结合排桩反力弹簧原理提出的1种新的计算双排桩结构内力的方法。采用反力弹簧模拟双排桩入土部分的土、桩共同作用问题,不同的土层选用不同刚度的弹簧进行模拟,使得双排桩支护结构简化为1个受多个弹簧约束的超静定门字形刚架,然后根据结构力学力法原理进行分析计算,即可求得双排桩结构内力。与常规的比例系数法相比较,用反力弹簧法求解双排桩结构内力,无需假设和考虑结构嵌固点,可以准确描述土的变形情况和考虑土体的分层情况。运用推导出的反力弹簧法求解双排桩结构内力计算公式,进行双排桩实例分析计算,计算得出的弯矩(应力)分布规律与现场测试结果基本吻合,说明应用反力弹簧法计算分析双排桩结构内力是可行的。     

明挖地铁车站结构计算影响因素分析

以某明挖地铁车站为例,运用ANSYS参数化设计语言APDL建立了多种主体结构计算模型。对比结构计算过程中各因素对计算结果的影响,包括主体结构形式、地层分层、围护结构、计算模型尺寸、混凝土强度等级5个方面的计算和其他影响因素的定性分析。结果表明,是否考虑围护结构受力对结构计算影响明显,尤其是侧墙内力值差异很大;地层差异明显时如继续按加权平均计算土压力,会使底板和下侧墙内力产生明显差异;混凝土等级对结构受力影响较小,局部会产生内力偏差,但影响有限。最后针对以上各因素的影响,提出结构设计处理建议。     

大跨度钢桁拱桥主拱和边段提升支架承载性能分析

当拱桥施工采用大节段提升方案时,提升支架的强度和稳定承载性能非常关键。广州新光大桥为3跨连续刚架钢桁拱桥,施工方法采用大节段提升安装,主要对该桥提升架的强度承载性能进行分析验算,并对主塔稳定性进行了非线性有限元分析,最后验算了节点的承载性能。分析结果表明,计算提升塔的内力时考虑几何非线性与线性计算结果的相比相差不大;非线性屈曲荷载与特征值屈曲荷载相差较大;初始缺陷虽然对稳定极限承载力影响不明显,但是也不能忽视,而且节点承载性能也可能成为支架承载性的控制因素。     

某地铁出入口深U形槽二维等效分析方法比较

对某地铁出入口深U形槽进行了不考虑顶横梁空间约束作用、两种等效方法考虑顶横梁空间约束作用的二维分析及SAP2000三维分析。经比较,基于刚度等效原则的二维计算内力比基于面积等效原则的二维计算更接近三维计算结果,且其侧墙底部及底板内力与三维计算结果相比,误差很小,可用于结构配筋计算。     

带悬臂板薄壁箱梁极惯性矩的合理计算方法

分析带悬臂板箱梁横截面上各项剪应力及其合成的扭矩,导出极惯性矩和翘曲系数的表达式并论证计算极惯性矩时考虑悬臂板的必要性。在约束扭转控制微分方程基础上,给出简支箱梁跨中作用集中扭矩荷载时各广义位移和内力的初参数解。结合数值算例,分别按考虑和不考虑悬臂板情况计算极惯性矩,将求得的全截面翘曲正应力与通用有限元软件ANSYS壳单元计算结果进行比较,分析不同极惯性矩计算结果对广义位移和内力的影响。结果表明:计算极惯性矩考虑悬臂板时求得的翘曲正应力比不考虑时更接近ANSYS壳单元的计算结果,证实考虑悬臂板更合理;计算极惯性矩时是否考虑悬臂板,对箱梁扭转角和广义翘曲位移的影响较小,但对双力矩和二次扭矩有明显影响,不考虑悬臂板时跨中截面的双力矩和二次扭矩分别减小22%和39%。     

某下穿铁路U形槽结构设计及数值分析

以某下穿铁路U形槽工程为例,在传统解析算法的基础上,利用FLAC3D软件对其进行数值分析研究。解析方法:将边墙按悬臂挡墙考虑,底板按弹性地基梁考虑,并对其结构抗浮稳定性、地基承载力和边墙底板强度进行验算;数值分析:利用FLAC3D软件对U形槽、土体和水位等进行建模和计算,得到U形槽结构的位移及内力云图。结果显示,两种方法得到的地基反力和结构内力变化规律具有较好的一致性,只是数值存在一定的差异。     

预应力混凝土曲线连续梁桥施工及使用过程时效仿真分析

根据BP-2理论,考虑混凝土的收缩徐变、预应力及其损失等因素的影响,采用按龄期调整的有效弹性模量法和有限单元步进法,编制预应力混凝土曲线连续梁桥的时效仿真分析软件,计算结构在整个施工过程及投入使用后任意时刻任意位置的内力和变形,实现对预应力混凝土曲线连续梁桥施工过程进行实时控制的目的。应用该仿真分析软件对1座3跨曲线连续梁桥的分析表明,混凝土的收缩徐变和预应力对桥梁结构的内力和变形均有较大的影响,而且某些截面的控制内力往往发生在施工过程中而非成桥后。因此对于分阶段施工的预应力混凝土曲线连续梁桥,应该结合实际的施工过程进行相应阶段的内力计算,以确保各个施工阶段的内力值在安全范围内。     

微型桩抗滑复合结构设计理论探讨

研究目的:通过对微型桩组合结构的理论探讨,提出相应的计算公式,以此合理确定组合桩的间距;组合桩上的桩前抗力和桩后滑坡推力,为微型桩组合结构设计提供依据.研究结论:通过研究,微型桩设计可遵循以下几点:桩间距可按微型桩等效直径的2.5～3.5倍考虑;可借用滑坡分析的计算方法来计算桩上的滑坡推力,计算模式可简化为滑面以上受推力或土压力作用的刚性顶板的多柱框架,滑面以下为了简化计算按固定端考虑;滑面微型桩加固后总的抗剪强度为滑面抗剪强度加桩的抗剪力.     

考虑摩阻效应的弹性地基梁幂级数解

基于Winkler地基模型,假定地基梁与地基土体间的摩阻力沿有限梁长呈线性分布,考虑弹性地基梁与地基土体之间的水平摩阻效应,建立集中荷载作用下地基梁挠曲变形及内力计算模型和相应的变形控制微分方程.采用幂级数法,分别给出计算弹性地基梁竖向挠曲变形、转角、弯矩、剪力的幂级数半解析解.将本文方法与传统弹性地基梁法进行比较以验证本文方法的可行性,并进一步分析梁土间摩阻效应对弹性地基梁位移及内力的影响.分析结果表明,梁土接触面上的摩阻力对地基梁的位移及内力有一定程度影响,且地基土越坚硬,梁土接触面越粗糙,该摩阻效应对梁位移及内力的影响也就越大.     

斜腹板薄壁箱梁横向内力分析及其参数影响研究

基于薄壁箱梁畸变理论,考虑畸变位移与框架位移之间的协调条件,建立斜腹板单箱单室箱梁横向内力计算的解析公式。在刚性支承框架分析基础上,通过引入横向弯矩修正系数,反映箱梁畸变变形对横向弯矩的影响。详细分析竖向偏心荷载作用下,斜腹板倾斜程度及梁高变化对横向弯矩的影响规律。研究结果表明:按文中公式求得的箱梁横向弯矩与有限元软件Ansys壳单元计算结果吻合良好,从而验证了本文公式的正确性;在通常的偏心荷载作用下,当斜腹板的俯角约为12°,箱室高宽比约为0.55时,顶板的横向弯矩峰值最小;随着俯角及高宽比的增大,离偏心荷载较近的顶板角点横向弯矩修正系数逐渐增大,而较远的角点横向弯矩修正系数急剧减小,当俯角及高宽比很大时修正系数均趋近于1。