变截面薄壁箱形连续梁考虑大挠度和剪力滞影响的力学分析

为了考察变截面薄壁箱形梁考虑大挠度和剪力滞效应的受力性能,依据势能变分原理,考虑箱梁翼缘正应力的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性影响,将5个广义位移函数(竖向挠度、扭转角和3个剪滞翘曲位移)用样条函数展开,使变截面薄壁箱形连续梁的大挠度问题转化为求解非线性代数方程组问题,并采用Newton-Raphon迭代法求解.研究结果表明:要合理地分析薄壁箱形梁的受力状态,应对翼缘板的悬臂板、顶板和底板分别取不同的剪力滞翘曲位移函数进行计算;变截面连续箱梁受力比相应等截面薄壁箱梁的压力更为合理,更能适应连续梁箱梁截面内力沿梁纵向的变化;大挠度对变截面连续梁箱梁内力、位移的影响程度取决于荷载.     

一类薄壁变截面刚架对称临界载荷稳定问题优化算法

目的研究一类对称载荷下的单跨刚架临界载荷优化算法,探讨薄壁变截面刚架临界载荷的数值计算方法,以弥补解析解求解困难的缺陷.方法通过刚架结构拆分,运用差分方法将平衡状态下非线性微分方程离散化.以每段钢架的每个离散点挠度、柱脚弯矩和临界荷载为设计变量,构造包括未知临界载荷的目标函数,基于Fortran-PowerStation集成开发环境,编写无约束优化算法程序,通过等截面与变截面梁刚架具体算例进行验证.结果优化结果满足规定精度,证实了算法的适应性.结论算法考虑工程中变截面薄壁刚架结构稳定性问题,具备很好的实用性,可为工程结构临界载荷求解提供新的思路.     

薄壁带肋方型截面钢桥墩抗震性能的拟静力试验研究

制作5根薄壁带肋方型截面钢桥墩试件,采用MTS伺服加载系统进行此类试件的拟静力试验,研究不同横向加劲肋间距和混凝土填充率对薄壁带肋方型截面钢桥墩抗震性能的影响.通过对试件破坏过程、荷载位移滞回曲线和骨架曲线等试验结果的分析得到:随着底部塑性铰区域横向加劲肋间距的减小,试验采用的钢桥墩试件的承载力和刚度有所提高;其它相同条件下,随着混凝土填充率的增加,管内混凝土对外围薄壁钢管发生局部屈曲的约束作用逐渐增大,桥墩的水平承载力、耗能能力、结构刚度、极限位移和位移延性系数等抗震性能指标也都随之提高.     

变分法在薄壁杆件空间弹性失稳问题中新的应用

本文在薄壁杆件空间弹性失稳势能的变分方程中,应用附加弯矩与扭矩及其所对应的失稳位移的曲率与扭率的增量来表达其外力失稳势能.该微分方程通过分部积分法应用位移及应力自然边界条件,得出各阶微分方程的迦辽金法的方程组来进行计算,从而简便地解决了薄壁杆件受力及截面结构均较为复杂的空间失稳问题.     

变截面桩的屈曲分析

以锥形桩为例,用能量法对变截面桩的屈曲问题进行了深入研究．首先建立了锥形桩的力学分析模型,并通过选取适合于边界条件的桩的合理挠曲位移函数,导出了系统总势能的表达式;然后利用最小势能原理推导了锥形桩屈曲临界荷载的计算公式．大量计算表明,在其他条件相同的情形下,变截面桩较普通等截面桩稳定性好,且锥形变截面桩存在一最不利桩长,在设计桩长时,应避开此最不利值．     

开口截面薄壁杆件畸变效应的分析

对一类较简单的开口截面薄壁杆件讨论在扭转荷载作用下的截面变形问题。采用基于势能变分原理的半离散解法,分析过程中放弃了古典薄壁杆理论的两个基本假设,同时描述剪力滞后和畸变两种现象。杆件横截面的翘曲位移采用转换的Ｂ３样条函数插值,并增加了畸变能项。通过变分原理,可导出控制微分方程和自然边界条件。算例结果表明,对开口截面薄壁杆件,Ｖｌａｓｏｖ的第一个假设精确成立。本文结论对箱梁之类复杂截面薄壁杆件的精确     

基于板梁理论的三角形薄壁梁扭转振动能量方程与有限元验证

以三角形薄壁梁作为研究对象,基于板梁理论研究三角形薄壁梁扭转振动.依据Timoshenke梁和Kirchhoff板力学模型,求出三角形薄壁梁的总应变能和扭转刚度;把截面位移分量带入动能方程,建立三角形薄壁梁总势能方程,并求得两边简支的三角形薄壁梁扭转振动频率的理论解.采用ANSYS模拟相同条件下的三角形薄壁简支梁,求解得到扭转振动频率,并与本文理论公式进行对比分析,验证了本文理论公式的正确性.     

集中力作用下圆弧拱侧倾屈曲临界荷载解析解

通过设定集中力作用下圆弧拱侧倾屈曲时的扭转和侧向位移函数,运用能量法,构造单拱结构集中力作用下的弯曲、扭转变形能和外力势能,首次推导了侧倾屈曲临界荷载解析解计算公式,并与有限元数值结果进行了对比分析,多组算例比对结果表明该侧倾屈曲临界荷载解析解与有限元数值解吻合良好,验证了计算公式的正确性.     

圆拱稳定的变分分析

根据势能原理，建立以位移为基本未知量的圆拱总势能，采用变分分析，推导出圆拱在弯曲平面内的平衡微分方程，应用能量法，可直接近似计算在均布压力作用下不同支承的变截面圆拱，以及在非均布压力作用下等截面圆拱屈曲的临界荷载，算例表明，能量法计算圆拱稳定问题十分简便，适合于工程应用。     

变截面高桥墩临界压力的计算

基于能量方法,利用势能驻值条件推导出了变截面高桥墩临界压力的计算公式,并比较了本文方法与ANSYS的计算结果.算例分析表明,该方法比ANSYS的计算过程更简便,而计算精度非常接近.     

连续刚构梁桥薄壁柔性墩身裂缝产生原因

通过调查已建成的连续刚构桥梁的薄壁柔性墩身裂缝分布状况,和对正在施工中的连续刚构桥梁的薄壁柔性墩身进行受力分析,初步得到连续刚构梁桥的薄壁柔性墩墩身裂缝产生的原因。研究表明,墩身在平行于水流方向的两侧面上的竖向裂缝,可能是由于墩身在底部和中间变截面处的倒角附近区域产生较大剪应力而引起的。     

双肢薄壁墩稳定性分析

高墩大跨连续刚构桥在近年有很大的发展,但墩越修越高所带来的就是高墩的稳定性问题。在全面介绍稳定问题的基础上,采用能量法推导了高墩双肢薄壁墩稳定临界荷载。     

薄壁墩桥梁临时支护体系的施工监测及安全性分析——以高增大桥为例

为保障桥梁施工过程中的安全性和稳定性,需要对桥梁及其临时支护体系进行施工监测。桥梁合龙阶段涉及体系转换,需着重考虑悬臂施工过程中不平衡荷载对桥梁的影响。本文依托广州复建高增大桥,对薄壁墩桥梁施工过程中的临时支护体系进行监测,并建立薄壁墩桥梁的MIDAS模型,对连续梁悬臂施工过程进行了仿真分析,结合理论和仿真对薄壁墩施工过程进行安全性分析。结果表明,即使在最危险工况下,薄壁墩所承受的应力也在安全范围内,临时支护体系的施工监测保证了桥梁施工全过程的安全。     

考虑剪切变形的RC薄壁空心墩滞回分析模型

建立了考虑弹塑性剪切变形的钢筋混凝土薄壁空心墩抗震滞回分析模型,模型中以修正的压力场理论(modified compression field theory,MCFT)计算空心墩的剪切变形,并通过Ozcebe建议的滞回规则描述剪切滞回关系,以纤维单元模型模拟空心墩的弯曲变形,两者通过串联模型共同模拟试件在地震条件下的弯剪作用．〖JP2〗利用建立的数值模型对1个矩形和3个圆形薄壁空心墩试件的滞回曲线进行了模拟分析．结果表明,不考虑剪切变形的纤维单元模型模拟的滞回曲线与试验结果有较大的误差,〖JP〗难以准确模拟滞回曲线的捏拢效应和耗能能力,并可能高估薄壁墩的刚度和残余位移,而建议的模型很好地模拟了薄壁墩的滞回性能．     

方钢管约束混凝土桥墩拟静力试验

为研究不同约束形式及混凝土墩身与承台间的连接构造对桥墩试件的抗震性能和各项指标的影响规律，设计1根采用混合接头连接的装配式方钢管约束混凝土桥墩试件（SYP-GT4试件）、1根方钢管约束的整体现浇混凝土桥墩试件（SYZ试件）和1根方形截面的整体现浇混凝土桥墩试件（SFZ试件）。在桥墩墩帽处采用位移加载方式完成构件的拟静力试验，观察试件的破坏过程以及破坏模式，分析了桥墩的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、延性、耗能等特征参数。结果表明，3根混凝土桥墩试件的破坏形态基本一致，二者均为整体压弯破坏模式。SYZ试件与SFZ试件相比，水平峰值荷载提高了46.5%，滞回耗能能力更优，均有很好的延性性能，表明方钢管约束的整体式桥墩抗震性能优于现浇混凝土桥墩；SYP-GT4试件与SYZ试件相比，水平峰值荷载数值相接近，位移延性系数提高了24.1%，残余位移小，变形恢复能力较优，滞回曲线呈现更饱满的梭形，无明显捏缩，连接构造对强度和刚度退化的影响较小，两者抗震性能接近。     

考虑重力条件下变截面高墩的弹性稳定性

本文基于功能原理,讨论了变截面桥墩的弹性稳定性.用瑞利-里兹法分析并导出了考虑自重的变截面桥墩的稳定计算公式.该方法概念明确、简便易行.     

基于传递矩阵法分析考虑自重的变截面高墩稳定性

文章基于传递矩阵法,通过将高墩分段,以等截面压杆稳定计算时的场矩阵为基础,分析了考虑自重的任意变截面高墩稳定性问题,并导出了其总体传递矩阵及临界荷载的特征方程.该方法充分利用了传递矩阵法适合电算的特点,简单快捷、易于实际应用.     

桥墩等效撞击力计算方法研究

为了深入探讨桥墩等效撞击力,基于撞击荷载与静力荷载对桥墩模型产生的变形效应相等的关系,考虑桥墩的弯曲应变能和剪切应变能,建立了桥墩模型等效撞击力的计算公式,包括正弦撞击荷载波形和三角形撞击荷载波形两种形式。研究表明：撞击荷载波形的取用模型对等效撞击力的计算影响较大;并分析得到了撞击荷载下桥墩模型的等效撞击力和撞击力峰值的关系。本文研究结果可为桥墩等效撞击力的取值提供参考。     

黄土沟谷地区格构式高墩偏位及受力性能分析

黄土沟谷地区格构式高墩在施工以及使用过程中,由于受到不同因素的影响,其墩身可能会产生一定的偏位。为研究其偏位对墩身受力以及损伤性能的影响,本文以河沟大桥4#高墩为研究对象,利用有限元软件Midas Civil和ABAQUS研究分析了高墩在最不利荷载状态下墩顶的最大偏位值以及偏位后的墩身的受力性能和损伤性能。研究结果表明：最不利荷载作用下墩顶最大偏位为35 cm;当墩顶偏位最大时,墩顶水平推力小于混凝土破坏时的水平推力临界值,此时,墩身受压侧混凝土压应力之比与墩体受拉侧钢筋拉应力之比均小于规范允许上限值,墩身混凝土未发生完全破坏;在墩顶最大偏位位移下,墩身受拉损伤因子相比墩身受压损伤因子较大,墩身受拉损伤比较严重。可见黄土沟谷地区格构式高墩施工应控制墩顶偏位,降低对墩体承载力的消弱。     

滑动支座摩擦效应对连续梁桥地震响应影响

以1座跨度为(55+4×90+55)m的预应力混凝土变截面连续梁桥为研究对象,采用ANSYS软件建立桥梁动力分析模型.选取3条人工地震波作为地震动输入,基于动力非线性分析方法,考虑摩擦效应,分析盆式橡胶支座连续梁桥非固定墩的地震响应和支座的滞回性能,并与未考虑摩擦效应的地震响应进行比较.结果表明:非固定墩处的盆式橡胶支座在地震作用下形成了规则、饱满的滞回曲线,形状近似为矩形;相对未考虑盆式橡胶支座摩擦效应的模型,考虑支座滑动后,固定墩墩底顺桥向弯矩、剪力分别降低了25.91%、27.41%,固定墩墩顶顺桥向位移和非固定墩墩梁相对位移分别降低了26.15%、25.59%;对于多跨长联连续梁桥,滑动支座数量多且反力大,若不考虑滑动支座的摩擦耗能,桥梁结构地震响应结果偏大,抗震设计偏于保守.