大跨度公铁斜拉桥的几何非线性效应

考虑几何非线性效应,计算大跨度公铁斜拉桥承载能力和正常使用极限状态下的结构变形和内力. 采用分步迭代调索方法计算成桥索力,建立迭代修正Ernst公式,在索力计算和结构内力计算中考虑垂度效应, 研究拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应对斜拉桥极限状态时内力的影响. 研究结果表明,几何非线性对大跨度公铁斜拉桥的内力影响比较显著,线性计算结果与非线性计算结果相比偏不安全,在公铁斜拉桥结构设计中,必须计入几何非线性的影响. 各种非线性因素中斜拉索的垂度效应最为显著,其影响效应随外荷载的增大而变大.     

基于预制累积损伤模型的大跨径梁桥损伤响应分析

针对大跨径PC梁桥建造过程中存在的局部损伤及构件损伤问题,提出预制累积损伤模型及基于此模型的大跨径PC梁桥结构损伤响应分析方法.考虑桥梁施工阶段两种累积损伤效应组合,建立基于预制累积损伤的两类累积损伤工况结构响应模型,对累积损伤导致的梁桥应力和变形状态影响效应做定量和定性分析研究.结果表明,大跨径梁桥在考虑钢筋锈蚀损伤参与组合时,预应力效应损伤引起结构位移明显上拱或下挠;箱梁应力变化影响亦受预应力损伤度控制.     

考虑损伤累积效应的钢框架结构抗震分析与设计

为了在强震分析中考虑钢材损伤累积效应的影响,应用塑性应变和能量损耗理论建立了钢材的损伤模型,对一个9层Benchmark结构进行考虑损伤累积效应的地震分析．通过对比分析,表明考虑材料损伤累积效应因素后,结构塑性阶段的动力反应变大,损伤指标增加,损伤程度提高1个等级．针对结构在强震中考虑损伤累积效应的反应特征,通过布置斜撑对薄弱层进行了加强,使首层的动力响应和损伤程度均大大减小,上层的损伤指标虽有所增加但损伤状态变化不大．     

空间桁架几何非线性分析

编制了分析任意布置的桁架及几何非线性效应在静力作用下的位移和内力计算程序,进行了程序考核.验证了本文程序的可靠性.对于高耸、轻型结构,考虑几何非线性效应非常必要.     

确定性疲劳累积损伤理论进展

著名的Miner-Palmgren线性累积损伤理论的提出已有70余年，但由于疲劳问题的复杂性，迄今为止还没有一个模型的工程应用价值能与该理论媲美。疲劳累积损伤理论仍在发展与完善中。文章根据疲劳损伤与疲劳累积损伤理论的特点，将确定性疲劳累积损伤理论分成两大类，即线性累积损伤理论和非线性累积损伤理论，并将主要的非线性累积损伤理论分成五类：a. 基于损伤曲线法的非线性累积损伤理论；b. 基于材料物理性能退化概念的非线性累积损伤理论；c. 基于连续损伤力学概念的非线性累积损伤理论；d. 考虑载荷间相互作用效应的非线性累积损伤理论；e. 基于能量法的非线性累积损伤理论。文章分析了每一类模型中有代表性模型的物理背景，回答了模型在疲劳累积损伤理论中存在的主要问题，简要评述了模型的优缺点，讨论了确定性疲劳累积损伤理论的几个关键问题。     

考虑非线性累积损伤的桥梁疲劳寿命分析

为了准确反映桥梁非线性累积损伤,建立了桥梁非线性累积损伤模型,并分析了模型中主要参数对桥梁疲劳寿命的影响.首先,基于损伤力学理论,引入桥梁非线性累积损伤模型和对应的等效应力幅计算公式.然后,分析模型中主要参数对结构疲劳性能的影响.最后,用桥梁非线性累积损伤模型和Miner模型分析大连某大桥的疲劳性能.研究发现,随着材料参数α的减小,结构损伤增大,并且等效应力幅是影响结构损伤的主要因素.桥梁非线性累积损伤模型能准确反映实际的非线性累积损伤过程,而Miner模型偏保守.     

混凝土结构的静力和动力损伤非线性分析

首先简要介绍混凝土统一弹塑性损伤本构模型,该模型能够直接在材料本构层次考虑阻尼的影响, 同时又可以较好地描述混凝土材料刚度退化、强度软化、有侧限时受压强度提高、双轴拉压软化效应、卸载 后存在的不可恢复变形、单边效应等静力非线性行为以及应变率效应等动力非线性特性．利用上述模型, 分别对混凝土材料试验、钢筋混凝土剪力墙以及Koyna混凝土重力坝进行了静力和动力非线性分析．分析 结果表明,建议模型可以应用于大型(钢筋)混凝土结构非线性分析,除了能够提供荷载作用下的常规结构 反应外,还可以实时地提供结构损伤分布及其演化信息．     

损伤粘弹性正交铺设层合板的非线性振动分析

研究了考虑横向剪切变形和损伤效应的粘弹性正交铺设层合中厚板的非线性自由振动问题.基于一阶剪切变形理论、应变等效假设和Boltzmann叠加原理,建立了考虑横向剪切变形和损伤效应的粘弹性层合中厚板的非线性自由振动控制方程,且应用有限差分法、Newmark法和迭代法进行求解.算例中,具体讨论了损伤效应、不同跨厚比和长宽比对粘弹性层合板的非线性自由振动幅频响应曲线的影响.     

考虑损伤累积效应的单层球面网壳动力稳定

为了揭示强震下单层网壳结构的动力失效机理,从考虑材料损伤累积效应的角度出发,基于塑性应变和能量损耗理论建立应变-损伤弹塑性本构关系,提出将B-R运动准则和杆件塑性应变能密度曲线结合起来,作为结构动力失稳的判断标准.应用动态增量(IDA)法,对一Kiewitt-8型单层球面网壳结构进行地震作用下动力稳定分析,得出考虑材料损伤累积效应将显著降低结构的动力稳定临界荷载等结论,为该类结构震后修复和抗震性能的评估提供依据.     

考虑固结效应的筏板基础与地基共同作用弹塑性数值分析

地基固结作用呈现明显的非线性特征,对建筑物沉降变形的影响不容忽视,为此,基于Biot固结理论,对于地基土采用Mohr—Coulomb理想弹塑性模型,对筏板基础与地基共同作用问题进行了非线性固结弹塑性有限元数值分析．计算结果表明地基中孔隙水压力的消散及其相关的Mandel—Cryer效应与筏板基础的内力变形特性的时间效应具有密切的联系,地基固结作用对筏板-地基共同作用体系的内力变形特性具有显著的影响．因此,在结构-地基相互作用分析与工程设计中考虑地基固结效应是十分必要的．     

考虑施工全过程的超近距邻近既有桥影响

新建桥梁工程与既有工程近接施工的现象愈发普遍,大多数研究并没考虑桩基施工步序和土体附加力的影响,但二者均会对既有工程安全带来不可忽略的隐患。理论分析了考虑施工全过程对超近距邻近既有桥的影响评价方法,同时土体附加力的负向作用会加快邻近既有桥桩的沉降、引起水平和竖向变形。数值分析了新建桥梁按有无施工步序、有无土体附加力三种情况,计算对周围土体的应力变化和位移影响以及对邻近既有桥的影响。研究结果表明：相较于不考虑桩基施工过程,计入施工步序和土体附加力后对所邻近的既有桥不利影响加剧,靠近邻近既有桥桩的下部土体挤入值相比于其他位置会更大。对于施工步序繁多且步序之间衔接不紧密的新建工程,在评价施工超近距邻近既有桥影响时更应该将施工步序和土体附加力计入考虑。     

地铁双线隧道施工对其穿越桥梁安全性分析

地铁隧道施工经常有穿越既有桥梁基础的现象,穿越施工对桥梁造成的潜在威胁受业内普遍重视.北京地铁奥运支线工程奥体中心站—奥林匹克公园站区间隧道(简称奥—奥区间)为双线隧道,在北辰桥处南北向垂直横穿北四环路.北辰桥上部由3座跨线桥构成.为提高桥梁的整体性和抗沉降能力,桥墩基础在设计时已考虑了下穿地铁区间的影响,但是奥—奥区间隧道在施工过程中,不可避免地会对北辰桥产生扰动,从而引起U形槽结构和桥墩的附加沉降.本文以区间隧道穿越北辰桥施工为例,基于FLAC 3D建立的三维模型,对由于双线隧道穿越既有桥梁施工引起的桥梁沉降与变形进行了全过程计算和分析,并对2号桥的盖梁内力进行了检验.结果表明,桥梁构件的变形指标与内力指标都低于容许限值要求.现场监测数据也证明该施工方法的可行性.     

考虑剪切变形的RC结构梁柱单元模型

基于纤维模型有限单元柔度法,考虑轴向、弯曲和剪切效应,对钢筋混凝土结构承受单调荷载作用进行非线性分析.应用多轴应力状态下的塑性应力-应变关系理论,在单元模型中考虑了弹塑性区域剪切变形对单元弹塑性刚度的影响,建立能够考虑梁柱非线性剪切变形的纤维单元在复杂加载历史中的切线刚度矩阵.在所建立的截面刚度矩阵中,剪切变形和轴向、弯曲变形不耦合,而剪切和弯曲力在单元层面耦合,且在梁单元上满足力的平衡关系.将计算结果和钢筋混凝土柱的加载试验结果相比较,验证了模型的有效性.     

机床主轴-轴承系统热-力耦合模型及其动态性能研究

为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化,建立了一种主轴-轴承系统的热-力耦合模型,该模型包括了主轴转子和轴承模型.采用有限元法得到主轴转子模型,该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应.通过对Jones非线性轴承模型进行改进获得了轴承模型,它考虑了主轴与轴承的初始装配过盈量、离心力、温升等因素导致的轴承内圈径向变形及预紧力的变化.理论仿真结果表明:轴承内圈离心膨胀以及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大,而对于背靠背的轴承配置形式,热诱导预紧力会导致轴承刚度减小.此外,主轴离心效应比轴承的刚度软化对主轴-轴承系统动态特性的影响更明显.     

结构参数变化对自锚式悬索桥动力特性的影响

自锚式悬索桥的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型,它是自锚式悬索桥动力分析的基础和前提.通过建立空间有限元模型及工程实例,给出了前20阶频率和相应的振型,分别计算了恒载、加劲梁刚度、塔架刚度、矢跨比等结构参数变化对自锚式混凝土悬索桥动力特性的影响,并与相同跨径和结构参数的1座地锚式悬索桥进行了比较,对影响规律做了详细的讨论.     

混凝土T梁的温度—位移测试及计算研究

通过模型试验,测试了自然环境下混凝土T梁内部温度和相应位移的分布状况,获得数万个实测数据并进行数理统计分析,提出对常温下采用理论公式计算温度位移的修正系数.文中还进行了有限元热分析计算,并与试验资料比较,认为即使按桥梁规范考虑了环境湿度变化带来的混凝土的收缩变形量,有限元计算值与实测值仍存在较大的差异.上述研究为无伸缩缝T梁桥的温度位移计算提供理论依据,也为其他截面形式的混凝土桥梁在计算温度引起位移时提供参考.     

往复荷载下配置高强钢筋桥墩滞回性能试验

 为研究配置HRB500 高强钢筋的混凝土桥墩的滞回性能, 进行了4 个混凝土桥墩试件的低周往复加载试验, 分析剪跨比、纵筋强度和箍筋强度对混凝土桥墩受力破坏形态的影响, 对比配置高强钢筋桥墩与普通钢筋桥墩, 两者滞回性能的异同。结果表明, 随着箍筋的有效约束下桥墩试件剪跨比的增加, 试件的变形能力增加, 滞回曲线更饱满, 刚度退化减缓。配置高强纵筋及高强箍筋桥墩试件的刚度退化、滞回曲线等滞回特性均优于配置普通钢筋桥墩试件, 同时提高了试件的承载能力及变形能力。     

预应力混凝土低高度梁桥结构形式比较研究

对双预应力结构、双面配筋预应力结构、二次预应力结构和常规预应力结构低高度梁桥进行对比设计,分析了不同结构形式低高度梁桥的受力性能、变形性能和经济性.结果表明:优化结构形式和预应力布置可以显著改善预应力混凝土低高度梁桥的结构性能;二次预应力结构克服了双预应力结构与双面配筋预应力结构的不足,与常规预应力结构相比,在降低梁高的同时,大幅度减小了梁的徐变上拱值50%以上,并节省预应力筋10%以上,具有明显的技术经济优势.     

桥面铺装设计理论的研究

通过结构的线弹性理论，考虑桥面铺装层本身的功能要求，对混凝土桥水泥混凝土桥面铺装层的受力进行了简化，并根据实际状况提出了若干假定。在此基础上，提出了以梁板体的最大弯矩为基础，以桥面铺装开裂和剥离为控制指标的水泥混凝土桥面铺装的计算方法，并给出了算例及适用条件。     

大跨径钢管混凝土拱桥非线性静风稳定性

针对大跨径钢管混凝土拱桥的特点，对其空气静力失稳问题作了理论和数值计算分析。基于虚功原理对钢管混凝土拱桥几何非线性问题的有限元分析方法进行了描述，推导出切线和割线刚度阵；在综合考虑静风荷载与结构非线性影响的基础上，利用增量法和内外两重循环相结合的方法寻找各级风速下结构变形平衡位置，并精确求解大跨径钢管混凝土拱桥静风稳定性；通过数值全过程分析得到了结构失稳行为的全过程变形曲线和失稳临界风速，并编制了相应的计算程序。实桥数值分析计算结果表明，其静风失稳为桥面弯扭耦合的失稳形态。