复合材料圆柱壳的稳定性及其优化设计

本文分别利用一阶剪切理论和Reddy高阶剪切理论计算了考虑横向剪切变形影响的复合材料层会圆柱壳的线性失稳载荷和几何非线性失稳载荷。分析了壳体的几何参数、铺层数、铺层角、半径厚度比值对失稳临界行值的影响。铺层的优化设计中利用随机试验法与可变容差法相结合，计算了寻求临界行值最大的铺层角最优问题，并利用约束非线性混合离散变量优化程序对铺层角为离散值的情况进行了优化。碳纤维环氧树脂圆柱壳模型试验表明本文计算结果是可靠的。     

薄壁箱梁剪滞剪切效应自振特性分析

在推导考虑剪力滞、剪切变形双重效应的单元刚度矩阵与等效结点荷载矩阵的基础上[1],进一步推导出考虑双重效应的单元质量矩阵,从而形成完整的薄壁箱梁考虑双重效应的矩阵分析体系,可方便地纳入矩阵位移法程序系统,为常见的薄壁连续梁等复杂结构的剪力滞效应分析提供一种计算手段。利用自编程序ZLBOX对薄壁箱型简支梁和悬臂梁考虑剪力滞、剪切变形双重效应时的自振特性进行了分析,所得结果与ANSYS实体单元计算结果符合良好。计算结果表明,剪力滞、剪切变形双重效应使薄壁箱梁的自振频率降低,剪力滞效应占双重效应的85%以上,双重效应对高阶频率的影响比低阶频率的影响大。     

朔准黄河桥极限承载力分析

研究目的:大跨度钢管混凝土拱桥以其特有的自重轻、强度大、抗变形能力强、施工方便和外形美观等优点,被大量地的用于桥梁结构中。本文以一座在建360 m钢管混凝土拱桥为例,采用通用程序ANSYS建立该桥的空间有限元计算模型,分别对该桥进行裸拱状态和考虑拱上建筑共同作用状态下的特征值屈曲稳定性分析、考虑几何和材料双重非线性的极限承载力分析,并对计算结果进行比较分析,给出拱桥极限桥承载力计算的一般性方法。研究结论:(1)考虑拱上结构的特征值屈曲分析结果最小值为13.477,裸拱的特征值屈曲分析结果最小值为6.673,均大于规范要求的4～5,拱肋截面满足面内和面外的稳定性要求;(2)拱桥极限承载力计算结果最小值为2.252,表明在双重非线性及结构初始缺陷的影响下,主力工况下,全桥结构的安全系数为2.252,满足考虑结构的非线性影响弹塑性稳定安全系数不得小于2的要求,结构设计合理;(3)拱上墩柱等拱上结构对全桥的计算刚度有较大的贡献,但对全桥的极限承载力影响较小;(4)特征值屈曲分析结果是非保守的计算结果,在实际结构设计过程中,必须考虑双重非线性及初始缺陷等对结构极限承载力的影响。     

A simple formulation for predicting the ultimate strength of ships

The aim of this study is to derive a simple analytical formula for predicting the ultimate collapse strength of a single- and double-hull ship under a vertical bending moment, and also to characterize the accuracy and applicability for earlier approximate formulations. It is known that a ship hull will reach the overall collapse state if both collapse of the compression flange and yielding of the tension flange occur. Side shells in the vicinity of the compression and the tension flanges will often fail also, but the material around the final neutral axis will remain in the elastic state. Based on this observation, a credible distribution of longitudinal stresses around the hull section at the overall collapse state is assumed, and an explicit analytical equation for calculating the hull ultimate strength is obtained. A comparison between the derived formula and existing expressions is made for largescale box girder models, a one-third-scale frigate hull model, and full-scale ship hulls.List of symbols A _B total sectional area of outer bottom - A _B total sectional area of inner bottom - A _D total sectional area of deck - A _S half-sectional area of all sides (including longitudinal bulkheads and inner sides) - a _s sectional area of a longitudinal stiffener with effective plating - b breadth of plate between longitudinal stiffeners - D hull depth - D _B height of double bottom - E Young's modulus - g neutral axis position above the base line in the sagging condition or below the deck in the hogging condition - H depth of hull section in linear elastic state - I _s moment of inertia of a longitudinal stiffener with effective plating - l length of a longitudinal stiffener between transverse beams - M _E elastic bending moment - M _p fully plastic bending moment of hull section - M _u ultimate bending moment capacity of hull section - M _uh ,M _us ultimate bending moment in hogging or sagging conditions - r radius of gyration of a longitudinal stiffener with effective plating [=(I _s /a _s )^1/2] - t plate thickness - Z elastic section modulus at the compression flange - Z _B ,Z _D elastic section modulus at bottom or deck - slenderness ratio of plate between stiffeners [= (b/t)(_y/E)^1/2] - slenderness ratio of a longitudinal stiffener with effective plating [=(l/r)(_y/E)^1/2] - _y yield strength of the material - _yB , _yB , _yD yield strength of outer bottom, inner bottom - _yS deck, or side - _u ultimate buckling strength of the compression flange - _uB , _uB , _uD ultimate buckling strength of outer bottom - _uS inner bottom, deck, or side     

单边索斜塔钢-混凝土结合梁斜拉桥塔梁根部应力分析

采用板 (壳 )、梁及三维实体单元相结合 ,对长沙市浏阳河洪山庙大桥塔梁根部区域进行空间有限元分析。分析表明 :主梁根部过渡段钢箱梁及混凝土的应力满足规范的限值要求 ,行车道板的剪力滞效应明显 ,徐变对主梁应力的分布影响显著 ;塔根部混凝土在施工过程及运营阶段均处于全截面受压状态 ,与试验结果相比较 ,吻合良好     

体外预应力高强混凝土薄壁箱梁试验研究

进行了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁从预应力钢绞线张拉到承载力极限破坏这一全过程的试验研究,研究了体外预应力损失及应力增量、跨中截面应力—应变分布以及跨中挠度和抗裂性能等问题。研究结果表明:体外预应力高强混凝土薄壁箱梁预应力损失实测值与现行规范计算值基本吻合,探讨了其截面受压翼缘有效分布宽度和体外预应力筋应力增量的变化规律,初步揭示了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁在混凝土开裂前和受拉非预应力钢筋屈服后混凝土受压翼缘存在不同的剪力滞效应,并提出了相应状态下的受压翼缘有效分布宽度系数。     

填石路堤原位抗剪试验研究

在路堤原位抗剪试验基础上，获取路堤原位抗剪强度指标内摩擦角φ和黏聚力C，以推滑平衡分析法为理论基础，提出4点基本假设，经过现场试验数据计算分析，论证了假设成立和推滑平衡分析法应用于填石路堤的正确性。     

基于微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）改善淤泥质土强度

采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)对淤泥质土进行处理,用于提高淤泥质土的强度。以武汉东湖淤泥为研究对象,对MICP改性淤泥质土进行快剪试验与固结快剪试验。试验结果表明:MICP改性淤泥质土能增大淤泥质土的内摩擦角,对其黏聚力改变较小;MICP改性淤泥质土,胶结液浓度在1mol/L时对土体内摩擦角提高效果最好,快剪试验中MICP改性淤泥质土的内摩擦角从素土的8.54°提升至23.18°,提升了171.4%;固结快剪试验中MICP改性淤泥质土的摩擦角从15.96°提升至25.36°,提升了58.9%;MICP改性淤泥质土,生成碳酸盐沉积把土体小颗粒胶结成大颗粒,提高了土体大颗粒的质量分数。     

十字板强度推算的抗剪强度指标在箱简型基础设计计算中的应用

新型箱筒型防波堤基础稳定性计算与抗剪强度指标的取值密切相关。在天津港地区,上覆较厚的软粘土层,处于欠固结状态,含水率高,承载力低。在施工期稳定性分析中,目前以十字板强度在工程中应用最广泛,但十字板强度实际上是土体各滑动面的抗剪强度的小值,单一的十字板强度指标无法估算新型箱筒型基础的地基土压力及承载力等。基于十字板强度随深度线性分布的规律及摩尔-库伦抗剪强度原理,结合收集的大量十字板强度实测数据,通过回归统计分析推算出地基土的2个抗剪强度指标,可应用于新型箱筒型基础稳定性和承载力的计算。该方法具有一般性,还可用于软粘土土坡稳定分析。     

变高度箱梁桥剪力滞效应的三结合分析法

应用初等梁弯曲理论公式与平面杆系有限元法以及有限条法程序相结合的方法,建立了分析变高度箱梁桥剪力滞效应的计算模型。从两个算例(连续梁桥和悬臂梁桥)的计算结果发现,应用本文模型算得的箱梁翼缘正应力沿横桥向的分布,与应用空间有限元法和有限条法算得的分布,吻合甚好。因此,本文方法具有实用价值,可供设计者选用。