基于抗震的多高层钢结构层间侧移刚度优化分布的研究

为了研究建筑结构的抗震性能,采用6,9,12层钢框架算例模型,利用时程分析法对3种算例模型进行地震响应弹塑性时程分析.分别调整3种算例模型各层的侧移刚度,使算例模型在地震动作用下各层的累积塑性变形倍率相等,将此时结构各层的侧移刚度与底层侧移刚度的比值定义为最佳侧移刚度比,楼层号和总层数之比定义为层数比.根据3种算例模型...     

钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙结构性能研究

对钢框架内嵌竖缝剪力墙结构进行研究,考虑混凝土材料非线性的影响,通过非线性有限元程序,分析钢框架内嵌竖缝剪力墙结构在水平荷载作用下的力学性能．结果表明：竖缝剪力墙在加载过程中,首先在竖缝附近发生开裂,主要分布在缝间墙上,并以细小裂缝为主,这是由于竖缝剪力墙承担了自身开裂膨胀而产生的约束轴力．从竖缝剪力墙的应力和裂缝分布图可以得出,剪力墙的变形主要是以弯曲变形为主,缝间墙的变形类似于壁柱．在加载过程中,竖缝剪力墙刚度下降缓慢,利于与钢框架共同工作,适合在抗震区使用．     

对现阶段底层框架——抗震墙结构抗震设计的探讨

底框结构是我国现阶段经济条件下特有的一种下柔上刚结构,是一种对抗震不利的结构形式。本文分析了底层-框架抗震墙结构破坏的主要特征,提出了抗震设计应该采用的合理的结构体系等,并探讨了现阶段抗震设计存在的问题。     

不同约束条件下柱壳周向壁穿裂纹前端区域应力分布

柱壳是船舶与海洋工程结构物中主要的结构构件。由于波浪等载荷的交变作用，疲劳裂纹损伤是这类结构物中一种常见且对安全性危害极大的损伤形式，因此裂纹损伤柱壳的研究一直是一个关注的课题。本文针对柱壳周向壁穿裂纹，利用弹塑性有限元的数值解，在不同的约束条件下进行了较为详细的分析，获得了一些带有规律性的结果，为Dugdale模型等一些弹塑性断裂参数计算方法的应用提供了必要的理论基础。     

株洲航电枢纽下游防洪墙施工过程有限元仿真分析

基于有限元原理，将防洪墙体和墙后回填土分为若干施工层，对防洪墙的沉降位移和水平位移进行仿真计算分析，得出防洪墙体位移变形随着施工过程的变化规律。株洲航电枢纽厂坝工程安全监测结果表明，施工仿真计算分析是合理的。     

钢支撑设计方法对多层框架抗震性能的影响研究

针对现行规范采用放大地震力的支撑设计方法可能导致框架柱屈曲,提出弱剪型支撑设计方法,采用弹塑性时程有限单元法,对不同支撑设计方法下两层三跨的支撑框架的抗震性能与地震响应进行分析,结果表明:强剪型支撑框架增大地震力,且柱先于支撑屈服发生无侧移失稳,导致结构水平位移快速增加;而弱剪型支撑框架发生有侧移变形。强剪型支撑架的层间剪力-位移时程响应曲线和支撑的应力应变响应曲线、柱子应力应变响应曲线几乎不封闭,表明结构即使具有耗能能力,也难以发挥作用。弱剪型支撑框架中,支撑较早发生屈服,然后支撑和框架发生侧移变形,支撑和梁柱的延性及耗能能力能充分发挥作用。建议在设计支撑架时,增加支撑屈服机构验算,保证支撑屈服后柱仍在弹性阶段工作。     

基于等效弹簧斜撑的填充墙RCS组合框架结构抗震性能研究

填充墙和框架协同工作,两者之间相互作用,会使结构的抗震性能有很大的改变.为了研究有无填充墙、填充墙的布置方式对RCS组合框架结构抗震性能的影响,文中基于一组RCS组合框架拟动力试验,采用有限元分析软件SAP2000,通过LINK单元建立了5个填充墙等效弹簧斜撑模型,进行模态分析、pushover分析,分析了塑性铰发展的过程,研究表明, RCS纯框架模型塑性铰发展情况与试验结果基本一致, RCS组合结构的周期折减系数在0.3～0.6左右,当RCS结构考虑填充墙时,RCS组合结构底部薄弱层的出现使得"强柱弱梁"失效机制无法实现;中部薄弱层和顶部薄弱层不影响"强柱弱梁"失效机制实现.     

不同约束条件下柱壳周向壁穿裂纹端区域应力分布

柱壳是船舶与海洋工程结构物中主要的结构构件.由于波浪等载荷的交变作用,疲劳裂纹损伤是这类结构物中一种常见且对安全性危害极大的损伤形式,因此裂纹损伤柱壳的研究一直是一个关注的课题.本文针对柱壳周向壁穿裂纹,利用弹塑性有限元的数值解,在不同的约束条件下进行了较为详细的分析,获得了一些带有规律性的结果,为Dugdale模型等一些弹塑性断裂参数计算方法的应用提供了必要的理论基础.     

循环弹塑性本构模型在港口沉箱码头抗震理论中的应用

在港口抗震中采用循环弹塑性本构模型对港工建筑物的地震破坏机理进行数值分析与振动台实验。选取在港口建设中最常见的沉箱码头作为研究对象,采用循环弹塑性本构模型,FD-FE耦合方法模拟地震荷载作用下地基土液化导致的沉箱码头岸壁的整体失稳。然后通过水下大型振动台的模型实验进行验证。数值分析与模型试验破坏趋势基本吻合。结论表明：循环弹塑性本构模型在港口工程抗震理论研究中有一定的参考应用价值,为循环弹塑性本构模型在港口建设实际工程中的推广起到一定的铺垫作用。     

结构振动模型和刚度矩阵对地震响应影响研究

对平面钢框架算例模型分别采用质点系、双翼鱼刺型和杆系振动模型输入天然和人工地震波进行地震响应时程分析.在分析中,与质点系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由反弯点法、D值法、非线性静力分析法以及柔度法确定;与双翼鱼刺型振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由双鱼刺法确定;与杆系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由矩阵位移法确定.通过算例讨论了采用上述不同方法确定的结构侧移刚度对结构地震响应影响.     

A three-dimensional, wave-current coupled, sediment transport model for POM

In the high-energy environment of coastal seas and estuaries,strong sediment resuspension/ deposition events are driven by surface waves,tides,winds and buoyancy driven currents.In recent years,A POM based three-dimensional,wave-current coupled,sediment transport model has been developed by the University of New South Wales.This paper presents several examples of the model applications to study sediment dynamics in the environments where forcings such as waves,tides,and winds are equally important to affect sediment fluxes and distributions.Firstly,the sediment transport model coupled to the Yellow Sea general circulation model and a third generation wave model SWAN was implemented in the Yellow Sea to study the dynamics of the sediment transport and resuspension in the northern Jiangsu shoal-wate(rNJSW).The sediment distributions and fluxes and their inter-annual variability were studied by realistic numerical simulations.The study found that the surface waves played a dominant role over the tides to form the turbidity maxima along the muddy coast of NJSW. Secondly,the sediment transport model was used to explore the effect of suspended sediment-induced stratification in the bottom boundary laye(rBBL).The model uses a re-parameterized bottom drag coefficient Cd that incorporates a linear stability function of flux Richardson number Rf.The study has shown that the sediment induced stratification in the BBL reduces the vertical eddy viscosity and bottom shear stress in comparison with the model prediction in a neutrally stratified BBL.In response to these apparent reductions,the tidal current shear is increased and sediments are abnormally concentrated within a thin wall layer that is overlain by a thicker layer with much smaller concentration.The formation of this fluid-mud layer near the seabed has led to a significant reduction in the total sediment transport.This study contributes to the understanding of formations of tidal flats along the coasts of turbid seas and estuaries.     

围阱内流体振荡载荷试验研究

很多水面舰船为吊放声呐、潜水系统等特殊设备,设置了围阱结构。舰船航行过程中,围阱随边的壁面将受到底部剪切层的冲击,且围阱内的流体在外部来流和波浪的激励下将发生剧烈晃荡,流体的晃荡运动会对围阱内壁面产生较大的砰击载荷。针对该问题,开展了模型试验,对围阱内剪切层冲击及流体晃荡的载荷进行研究,分析剪切层冲击及流体振荡载荷随流速、围阱开口形式等参数的变化规律,通过对比围阱内不同位置测点的测试结果,确定流体晃荡载荷较大的区域,指导围阱结构设计。     

土体固结对筒型基础结构工作性能的影响

为了分析土体固结对筒型基础结构工作性状的影响,使用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和结构自重作用下土体的固结过程。得到筒壁的土压力、筒底的竖向位移和基底水平切力在固结作用下的变化趋势,重点分析固结对筒型基础结构稳定性的影响。结果表明,固结使作用在结构上的力和结构产生的位移发生变化,土体发生不均匀沉降,抗倾覆稳定性降低为0.625倍,抗滑动稳定性增大为1.25倍。     

加肋轴对称旋转壳非线性稳定性分析

应用Total Lagrange描述、弹塑性本构关系及非线性壳体理论,建立加肋轴对称旋转壳的非线性稳定性分析的控制方程.将所求得的控制方程应用于截锥壳单元,推导出截锥壳单元的非线性稳定性分析的有限元列式,用截锥壳单元离散和逼近加肋轴对称旋转壳,构成有限元分析模型,从而建立了分析加肋轴对称旋转壳稳定性分析的有限元模型.应用所获得的有限元列式,由平衡路径追踪,求出结构的弹性极值点载荷和弹塑性极值点载荷,将所求得的极值点载荷适当地划分成多个载荷步,求出相应的位移增量,在每一个增量步作特征值分析,由特征值分析求出非线性失稳临界载荷.文中分别将本方法与材料的弹性本构关系和弹塑性本构关系相结合,采用Crisfield圆弧加载法对某精车模型进行平衡路径追踪,得出了该模型的弹性极值点载荷、弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷.所求得的弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷与模型实验测试值均吻合较好,其中弹塑性失稳临界载荷值与实验值更为接近.从而证明:本文方法可直接求出加肋轴对称旋转壳的弹塑性失稳临界载荷,而勿须使用Cg、Cs系数进行修正.     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

散货船碰撞损伤后的剪切极限强度

船体梁受到碰撞损伤后,必须有足够的剩余强度用以抵抗最大外弯矩,同时还需能够承受最大剪力.在众多类型的船舶中,散货船是一种抗剪能力较差的船型.对于其碰撞损伤后纵向剩余极限弯矩的研究已有较多的文献[2-7],而对于碰撞损伤后的剪切极限强度的研究目前还比较少.针对这一现状,本文的主要目的在于分析讨论散货船受到碰撞损伤后的极限承剪能力;分析结构几何尺寸,碰撞损伤形状以及边界条件等各种因素对碰撞破损船体抗剪能力的影响.为了方便起见,文中也给出了相应的回归经验公式.本文同时还推导了一个船体梁碰撞损伤后的初始屈服剪力计算公式.最后,本文以一艘散货船为例,计算分析其碰撞损伤后的抗剪能力,从中得出一些有益的结论.     

大直径负摩擦灌注长桩荷载-沉降关系研究

提出大直径灌注长桩工作性状并同时考虑负摩阻力的桩侧荷载传递模型，桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性，并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下桩身混凝土的弹塑性性状，采用Mindlin解答以考虑桩侧摩阻力在桩端处产生的桩端位移，从而建立了层状地基中大直径负摩擦灌注长桩的荷载传递分析理论。根据该理论计算得到的荷载一沉降曲线与实测的曲线较为吻合，可作为确定大直径灌注长桩承载力的依据，经过对工程实例的计算与实测对比分析，证明该理论可靠、方法简单，且具有较好的适用性。     

边界面模型在基坑维护体系中的应用

简要介绍边界面模型特点,将其应用于基坑维护体系的受力及变形特性计算中,并与弹塑性模型计算的结果进行比较,总结出具有规律性的结论。     

弹性腔流激耦合共振及声辐射机理研究

利用Elder空腔声学模型,分析了典型空腔腔口剪切振荡和刚性壁腔体声模态的频率特征。采用模态法建立了弹性壁腔体模态声阻抗计算模型,并计算分析了腔口剪切振荡与弹性腔体耦合的归一化声辐射函数。研究表明弹性壁提供的附加压缩性,降低了空腔模态频率,增大了腔口剪切振荡与空腔模态耦合共振及强声辐射的可能性,并由试验验证了计算结果。