±800 kV悬索拉线塔静力稳定性研究

针对±800 k V悬索拉线塔立柱的静力稳定性问题,首先基于广义变分原理推导斜拉线的等效弹性模量公式,然后根据应变能相等得到了立柱的等效截面属性,再根据悬索拉线塔立柱的受力特点,将其简化为下端铰接、上端弹性支撑的等截面压杆,最后基于压杆稳定理论得到拉线塔立柱的计算长度系数μ与初始预拉力和风速的关系.研究结果表明:背风侧立柱在垂直线路方向以及迎风侧立柱的静力计算长度系数可取值为1;风荷载及初始预拉力对背风侧立柱沿线路方向的静力计算长度系数有较大的影响,当初始预拉力较小时,其静力计算长度系数随风速的增大而迅速地增大,但当初始预拉力超过某值之后,背风侧立柱的静力计算长度系数受风速的影响较小.     

悬索桥主塔纵向稳定的实用计算

根据悬索桥主塔从裸塔、主缆施工、主梁吊装到成桥不同阶段的受力特点，将悬索桥主缆对主塔的约束作用简化为不同等效约束刚度的弹簧，利用静力法推导了带有弹簧约束的主塔模型稳定临界力计算公式，并给出中、边跨主缆约束刚度的计算公式及主缆对塔约束刚度的计算方法。针对不同阶段的主缆约束刚度，该计算公式能在裸塔及主缆约束刚度无穷大时与悬臂压杆、一端铰支一端固定压杆的稳定计算公式相吻合，表明该计算公式较准确地反映了悬索桥施工、成桥各阶段主缆对主塔的约束作用和计算公式的正确性。算例表明该方法简便易行。     

轴心受压预应力斜撑杆钢柱承载能力研究

预应力撑杆钢柱具有承载性能好、稳定性强、用料节省等优点,在现代钢结构工程中得到了越来越广泛的应用.以轴心受压的斜撑杆预应力钢柱为研究对象,通过ABAQUS软件进行线性与非线性屈曲分析,研究了撑杆长度、拉索直径、斜撑杆与水平方向倾角、初始缺陷、支座约束条件等多种因素对这类预应力撑杆柱承载能力的影响.研究表明,撑杆长度、拉索直径、斜撑杆倾角均会影响预应力斜撑杆钢柱的承载能力;缺陷敏感性和预应力敏感度分析还表明,预应力斜撑杆钢柱是一类缺陷敏感型构件,过大地增大初始拉索预应力并不会显著提高其承载能力.     

桩身压屈稳定性分析

桩的压屈稳定性受到桩周土体约束等多种因素的影响．理论分析表明,桩身压屈临界荷载比Euler公式计算结果高出一增量,并且计算长度越长的桩,这一增量越大;当桩长达到某一界限长度时,桩身压屈临界荷载达到最小值不再随桩长增大而减小．进一步分析表明,桩身初始弯曲将降低桩身压屈稳定承载力,而桩周摩阻力的存在使得桩身压屈稳定承载力有所提高。     

钢筋混凝土柱等效塑性铰长度计算研究

等效塑性铰长度是确定压弯钢筋混凝土柱塑性转动能力和极限位移能力的重要指标.为准确计算等效塑性铰长度,首先通过截面分析推导得出塑性铰长度的影响参数,根据计算分析结果,建立考虑弯曲作用的等效塑性铰长度计算公式;收集PEER数据库30个弯曲破坏柱极限水平位移数据,在此基础上进一步提出考虑纵筋滑移影响的等效塑性铰长度计算公式;最后,采用所提公式与现有其他等效塑性铰长度计算公式,计算得出柱极限水平位移,并与试验数据进行对比.研究结果表明:压弯钢筋混凝土柱塑性铰长度主要与轴压比n、受拉纵筋配筋率ρ有关,随着n的增大和ρ的减小,塑性铰长度不断减小;所提公式与试验数据吻合良好,可以用于压弯钢筋混凝土柱抗震设计分析.     

无黏结预应力连续梁次弯矩演化及弯矩调幅

完成4根无黏结预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验,对支座反力及控制截面弯矩重分布程度进行分析.运用非线性阶段的预应力次弯矩定义,将非线性阶段连续梁总弯矩分解成次弯矩和荷载弯矩.研究加载全过程次弯矩和荷载弯矩的演化规律,提出了对初始次弯矩和弹性荷载弯矩分别调幅的无黏结预应力混凝土连续梁弯矩调幅公式.采用已有文献中一组试验梁对所提公式的计算精度进行验证.研究结果表明,无黏结预应力连续梁弯矩重分布的原因可以归结为无黏结筋应力的增长以及连续梁各部分割线刚度比值的改变.承载力极限状态下,次弯矩折减系数随中支座综合配筋指数的增大而增大,荷载弯矩调幅系数随其增大而降低.文中弯矩调幅建议公式较已有公式更接近试验结果,可为设计规范中相关条款的制订提供参考.     

火灾后预应力混凝土连续板力学性能试验与分析

完成了7块火灾后两跨无黏结预应力混凝土单向连续板受力性能试验.基于试验结果,拟合出火灾后预应力混凝土连续板中无黏结筋剩余应力、极限应力的计算公式,提出了火灾后预应力混凝土连续板正截面承载力计算公式.根据火灾下温度场分布沿板厚方向将截面分条带,引入火灾后钢筋、混凝土本构关系,基于截面轴力、弯矩平衡,获得了火灾下预应力混凝土板任意截面的弯矩-曲率关系全曲线.基于支座变形协调方程,可用割线刚度法对支座反力进行迭代求解,计算板在外荷载(曲率荷载)与支座反力共同作用下的弯矩、挠度和支座位移,进而对截面曲率积分可求得连续板的变形.试验结果表明:初始有效应力越高、受火时间越长,火灾后连续板预应力钢丝应力损失越严重;保护层厚度越小、受火时间越长、荷载水平越大,火灾后板跨中截面承载力降低幅度越大;受火时间越长、荷载水平越大,板中支座截面承载力降低幅度越大.     

波形钢腹板组合梁体外预应力极限应力模型试验及建议公式

为研究波形钢腹板组合梁体外预应力极限应力增量的影响因素和计算方法,开展了体外预应力波形钢腹板组合梁的抗弯承载力试验,建立了非线性数值模型,分析了各参数对体外预应力极限应力增量的影响规律.基于Pannell模型和参数拟合分析,提出了适用于波形钢腹板组合梁体外预应力极限应力的建议公式,并与已有试验结果进行对比验证.结果表明:波形钢腹板组合梁具有良好的延性;体外预应力筋应力增量随混凝土强度的增加而线性增加,随受拉区普通钢筋面积和强度、体外预应力筋初始有效应力及跨高比的增加而线性减小;跨中加载与三分点加载方式下极限应力增量的比值为0. 87;等效塑性铰长度和中性轴高度比值的均值为17. 74.     

向错强度与阻尼系数对纳米晶材料小角度晶界湮没的影响

[目的]研究一维纳米晶材料演化过程中的小角度晶界湮没过程,探究向错强度与阻尼系数对位错湮没的影响。[方法]建立位错运动方程,计算模拟小角度晶界的晶格位错在外应力作用下发生的变化。[结果]随着切应力增加,晶界由过阻尼运动变为无穷远的单向运动,向错强度越大晶界越难以湮没,并且晶界位错由同时湮没转变为两端先湮没,中心后湮没;阻尼系数越大,湮没临界切应力越大,但到达一定值时,阻尼系数不再影响临界值。[结论]晶界湮没存在临界切应力,向错强度主要影响临界切应力,阻尼系数主要影响位错初始速度和运动停止时间。     

超静定细长弹性杆在面内温度载荷作用下的稳定性问题

基于材料力学的基本理论,得到了梁发生纵横弯曲时的挠曲线近似微分方程,通过讨论非零解的存在性,研究了具有三个支座的超静定细长弹性杆在面内温度载荷作用下的稳定性问题,得到了三支座弹性杆的发生屈曲的控制方程,通过数值计算给出了临界载荷随中间支座位置变化的关系,以及中间支座为弹性支座时,其弹性系数同临界载荷的关系,研究表明：对于两端铰支的梁,中间支座位于梁长的正中时,临界载荷最大,梁的稳定性最好;而中间支座的弹性系数愈大,梁的稳定性愈好。     

双柱悬索拉线塔塔柱参数共振研究

双柱悬索拉线塔在强风荷载作用下会出现动力失稳现象,准确评估它的动力稳定性对输电线路的安全性具有重要意义。本文先根据双柱悬索拉线塔塔柱的受力特点,将其简化为下端铰支、上端弹性支撑的等截面柱;接着运用Hamilton原理建立偏微分运动方程,并通过Galerkin方法将其分解为常微分方程,然后根据鲍洛金提供的方法建立临界频率方程,从而得到塔柱的主要动力不稳定域;最后从实际工程中选取双柱悬索拉线塔进行算例分析,结果表明此算例中的塔柱不存在参数共振现象。     

输电塔-线体系的风致动力稳定

结合增量动力分析法和弧长法有限元分析了安徽某输电塔-导地线结构的风致动力稳定,通过杆塔顶侧移比、底层受压侧主材应力和导线挂线点反力、张力和振幅的变化规律分析了塔-线相互作用及结构动力失稳前、后的受力特征。根据非线性静力与动力失稳塔顶侧移比相等原则得到了不水平档距塔-线结构动力失稳临界平均风速。研究结果表明,塔-线结构动力失稳过程主要为杆塔挂线点杆件屈服、塔身底部受压侧主材屈服、塔顶侧移比增大、塔底主材压屈;随着水平档距增加,塔顶侧移比增大,挂线点反力增大,导地线张力减小,导地线振幅增大,动力失稳临界平均风速减小;输电塔的风致稳定性设计应考虑动力效应及塔-线相互作用的影响。     

单塔风诱导振动破坏分析

采用基于流体仿真软件Fluent及有限元分析软件Ansys的数值模拟方法,对某独立的130m高的塔进行风振分析,并针对该应力条件,参照JB4732进行了疲劳分析.结果表明:对于细长结构,横向风力的作用大于顺风向的作用;空塔在临界风速下发生一阶共振时,应力水平最苛刻的位置在塔体下封头与裙座连接处.     

猫头型输电塔在覆冰与风荷载下的动力稳定

利用增量动力分析法和弧长法有限元分析了猫头型输电塔的动力稳定,对比了输电塔静力与动力失稳前、后的受力特征,分析了覆冰厚度和风向角对输电塔动力失稳的影响。通过静力失稳与动力失稳塔顶侧移比相等原则得到了不同覆冰厚度及风向角下,输电塔动力失稳临界平均风速。结果表明:杆塔失稳主要由塔身底部主材屈服、斜材面外变形增大引起;随着覆冰厚度的增加,杆塔静力失稳与动力失稳的差别加大,杆塔在风力动载下的塔顶侧移显著增加,动力失稳临界平均分风速显著减小。输电塔在风荷载作用下的整体稳定性应考虑动力效应及覆冰条件的不利影响。     

单层预应力撑杆柱的预应力研究

预应力撑杆柱可以提升普通受压钢柱的承载能力,而拉索初始应力是影响预应力撑杆钢柱稳定性能的重要因素.以设置斜向撑杆的预应力撑杆钢柱为研究对象,重点研究其初始预应力的确定方法,基于理论推导建立了其初始预应力的计算公式.此外,根据所建立的初始预应力计算公式,讨论了屈曲荷载与初始预应力的关系以及拉索刚度、撑杆刚度和撑杆倾角对初始预应力的影响.研究还表明:过大的初始预应力反而会降低这类结构的屈曲荷载.     

张拉整体塔结构风荷载时程模拟及风振分析

为研究张拉整体功能性建筑，比较分析了5种不同的风速功率谱函数，得知张拉整体塔结构的风荷载计算在一定高度内可以不考虑风速谱的变化；模拟了张拉整体塔结构不同高度处的风速时程，并转化为风荷载时程；对在465 MPa初始预应力状态下的结构进行了风振分析，得知其风振响应较小；比较分析了不同初始预应力下结构的风振响应，得知3种杆件的动静比都随预应力增大而增大，在一定范围内的不同初始预应力下结构各节点最大位移基本相等．     

桅杆结构模型静力试验分析

文章根据我国荷载规范对风荷载计算的规定 ,应用风荷载最不利作用原理 ,模拟静风力在桅杆模型上几个最不利位置施加静荷载 ,在不同的加载方向、不同大小静荷载作用下进行静力试验 ,测出若干节点的应变情况及各纤绳张力的增量 ,分析其间的相互关系 ,得出了桅杆在静力荷载作用下的力学特性。     

主缆架设过程中风载下索股与猫道横向变形分析

通过建立猫道和主缆索股空间模型,计算分析了舟山连岛工程西堠门大桥主缆架设过程中索股与猫道的横向变形.探讨了西堠门大桥主缆架设期间不同工况中索股在各级风载下的横向变形规律,结合猫道在不同级风载作用下的横向变形,通过索股和猫道相对横向变形量确定出猫道上可供主缆架设施工的风速.     

风-雨共同作用特大型冷却塔表面风荷载与作用机理

强风暴雨极端气候条件下,暴雨会直接影响塔筒表面气动力并改变脉动风的湍流特性,而传统研究大多仅关注风单向驱动雨对于结构表面的冲击力.为解决该问题,针对中国已建成的高为210.0 m的超大型冷却塔,首先基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)手段采用连续相和离散相模型分别展开风、雨场的模拟计算.在此基础上,揭示风雨场雨滴运行速度和轨迹的作用机理,并针对9种不同风速和降雨强度组合的塔筒内、外表面风雨荷载,雨压以及等效压力系数等展开定性和定量的对比分析.提出的超大型冷却塔风雨等效内、外压系数可以很好地预测此类极端条件下的表面荷载取值.