初始几何缺陷对大跨钢管砼拱桥极限承载力的影响

为分析初始几何缺陷对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响程度，利用有限单元法，通过施加不同大小和形式的初始几何缺陷来研究其对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响。模拟结果表明，初始几何缺陷对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响是明显的，在实际工程中应予以重视。     

大跨度钢管砼拱桥考虑初始几何缺陷对极限承载力影响的计算机模拟

在实际结构中,由于施工过程中的制作、安装等因素,初始缺陷是不可避免的.通过施加不同大小和形式的初始几何缺陷来研究其对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响,结果表明初始几何缺陷对承载力的影响是明显的,在实际工程中应予以重视.     

钢管混凝土拱桥极限承载力的参数研究

以主跨460 m的中承式钢管混凝土拱桥--巫峡大桥为研究对象,应用双重非线性有限元法对钢管混凝土拱桥的极限承载力进行了参数研究.研究参数包括初始缺陷、荷载形式及其作用方式、体系温度、矢跨比、管内混凝土强度,含钢率等.分析结果表明:初始缺陷、集中荷载作用方式以及体系温度对结构极限承载力影响不明显;均布荷载的作用方式、矢跨比、管内混凝土强度以及含钢率是影响结构极限承载力的几个关键因素.     

平面钢管桁架拱平面外稳定承载力的参数分析

介绍了桁架拱的分类和失稳特点,对平面桁架拱的有限元模型进行了讨论.采用有限元软件ANSYS分析,对影响平面钢管桁架拱的稳定性的各项几何参数进行研究,几何参数包括结构的高跨比、矢跨比、腹杆与弦杆的比值以及侧向支撑.分别进行了特征屈曲分析和考虑初始缺陷的双重非线性分析,得到各几何参数对平面钢管桁架拱的面外稳定承载力的影响程度.找出对平面钢管桁架拱平面外稳定性起控制作用的参数,从而为一般荷载作用下的平面钢管桁架拱的稳定承载力的设计提供参考.     

平面钢管桁架整体稳定实用设计方法

平面钢管桁架的整体稳定性主要由其受压弦杆的平面外稳定性决定.本文针对上弦简支、承受均布荷载的平面钢管桁架,采用势能原理确定了考虑受压弦杆不均匀轴力影响的计算长度系数和考虑桁架附加扭转效应的承载力折减系数,结合轴心受压构件整体稳定相关设计规定,建立了平面钢管桁架整体稳定承载力实用设计方法.采用有限单元法,对24例不同几何参数的平面钢管桁架进行了线性屈曲分析和考虑初始几何缺陷的非线性稳定分析.由本文实用设计方法计算得到的平面钢管桁架整体稳定承载力与有限元分析结果吻合良好,验证了实用设计方法的合理性和可靠性.最后,通过非线性有限元分析讨论了较大初始几何缺陷(跨度/300)对平面钢管桁架整体稳定性的影响.     

钢管混凝土拱桥弹塑性极限承载力分析的截面内力塑性系数法

结合钢管混凝土的本构关系模型,基于修正的拉格朗日列式单元增量平衡方程,采用单元节点截面内力塑性系数法建立了钢管混凝土空间拱单元弹塑性刚度矩阵,按当前刚度参数法对材料非线性与几何非线性进行分析,研究了钢管混凝土拱桥空间弹塑性稳定极限承载力非线性分析方法;采用初始内力法考虑阶段间体系转换及弹性内力的传递,计算分析了益阳资江三桥主孔钢管拱桥施工阶段及成桥使用阶段空间弹塑性稳定极限承载力,探讨了仅考虑几何非线性稳定安全系数与弹塑性稳定安全系数之间的区别.研究结果表明:几组钢管混凝土轴心受压构件和偏心受压构件弹塑性稳定极限承载力与试验结果较接近,验证了本文方法与程序正确、可靠;对于钢管混凝土拱桥,弹塑性稳定极限承载力比仅考虑几何非线性的弹性失稳临界力要小,必须考虑弹塑性对稳定安全系数的影响.     

无铰抛物线拱非线性稳定分析

基于有限元程序ANSYS 10.0,在考虑几何非线性和材料非线性的情况下,对无铰抛物线拱进行了弹塑性全过程的屈曲分析。将拱结构初始缺陷和矢跨比作为主要影响因素,分析其对无铰抛物线拱失稳极限承载力的影响。计算结果表明:无铰抛物线拱初始缺陷越大,失稳极限承载力越小;随着矢跨比的增大,无铰抛物线拱失稳极限承栽力先增大后减小,存在一个理论上的最优矢跨比。     

无铰抛物线拱非线性稳定分析

基于有限元程序ANSYS 10.0,在考虑几何非线性和材料非线性的情况下,对无铰抛物线拱进行了弹塑性全过程的屈曲分析。将拱结构初始缺陷和矢跨比作为主要影响因素,分析其对无铰抛物线拱失稳极限承载力的影响。计算结果表明:无铰抛物线拱初始缺陷越大,失稳极限承载力越小;随着矢跨比的增大,无铰抛物线拱失稳极限承栽力先增大后减小,存在一个理论上的最优矢跨比。     

空钢管桁肋式拱桥主拱部分极限承载力分析

运用大型有限元软件ANSYS,同时采用3种分析极限承载力的方法(线性屈曲法,几何非线性法与同时考虑几何非线性和材料非线性法),对设计中的空钢管桁肋式拱桥———湘江特大桥主跨的主拱进行极限承载力计算分析.分析结果表明,在计算空钢管桁肋式拱桥极限承载力时考虑双重非线性方法求解极限承载力得出的结果比线性方法更符合实际情况.     

矩形平面单层球面网壳的静力稳定性

针对底面为矩形的球面网壳结构,分析了常见三种网格形式的非线性稳定性能,选出其中性能较合理的一种网格形式,通过大规模参数化分析,较为系统地研究了矩形平面单层三向球面网壳结构的稳定性能,并给出了其极限承载力拟合公式.研究结果表明:常见网格形式中三向网格矩形底面球面网壳的稳定性能最优;极限载荷与结构等代刚度呈线性关系;初始几何缺陷对网壳极限载荷影响非常明显,当初始缺陷值取L/300时,极限载荷降低率在53.5%~65.8%之间;结构对载荷不对称分布并不敏感;立体桁架能够显著提高结构的极限承载能力.     

钢管拱桁架的静力稳定性研究

利用大型有限元程序ANSYS对拱桁架进行了静力稳定性分析,同时考虑了初始缺陷、荷载作用范围及约束条件等因素对拱桁架静力稳定性能的影响.结果表明:拱桁架的失稳形态为整体失稳;初始缺陷对拱桁架的稳定承载力和失稳时的变形都影响显著;拱桁架在半跨荷载作用下的稳定临界承载力比满跨时略高,但变形却比满跨时大得多;约束绕x轴的转动和固定约束的作用基本相同,使结构的稳定承载力比只限制位移提高10.6%.     

负载下焊接加固通信铁塔轴力构件非线性屈曲性能研究

目前,负载下焊接增大截面加固钢结构构件的方法在加固工程中的应用已经非常普遍,为了研究初始负载下焊接加固前后角钢构件的受力特性,运用通用有限元分析软件ANSYS对其进行数值模拟分析.模型考虑初始缺陷以及加固过程中热输入的影响,对不同负载大小及长细比的角钢构件进行非线性屈曲分析.结果表明:采用移动高斯热源模拟焊接加固过程,可以较好的反应实际加固过程;在杆件长细比不变的情况下,随着初始负载的增大,极限承载力逐渐减小;初始负载不变,随着长细比的增大,杆件初始几何弯曲增大,其极限承载力减小.     

初始应力对钢管混凝土拱桥面内极限承载能力的影响

通过引入存在初始应力的钢管混凝土本构关系,研究了初始应力对钢管混凝土拱桥面内极限承载能力的影响．编制了能同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元程序,并用此程序计算得出了无初始应力和存在初始应力情况下拱结构的荷载-位移曲线．结果表明初始应力对钢管混凝土拱桥的面内极限荷载值的大小影响较小,但对拱的变形影响较大,初始应力的存在增加了拱结构的塑性性能．可为进一步研究初始应力对钢管混凝土拱桥受力性能的影响提供参考．     

钢管混凝土拱桥拱轴线施工误差影响分析

选取单圆管、哑铃型、桁式截面的钢管混凝土拱桥各一座,建立有限元模型,分析了面内外、正反对称拱轴线施工误差对成桥状态下使用受力性能和极限承载力的影响.研究结果表明:目前桥梁施工规范中对钢管混凝土拱桥拱轴线施工误差的限定是较为合理的,其对钢管混凝土拱桥正常使用状态下的受力性能以及极限承载力均影响较小.     

基于增量动力分析方法的单层球壳结构强震损伤分析

为研究地震作用下空间网格结构的倒塌过程及其破坏行为,进而揭示结构的倒塌机理,基于增量动力分析方法(dynamic analysis method, IDA),以单层球面网壳结构为研究对象,考虑材料损伤累积效应,模拟网壳结构在地震作用下的倒塌过程,并分析不同杆件截面尺寸、矢跨比、初始几何缺陷、支座约束数量等参数对结构抗倒塌能力的影响。结果表明:强震作用下,考虑损伤后网壳结构的动力极限承载力比未考虑损伤时其极限承载力下降了20%左右,塑性单元比例上升10%左右;其他参数一定时,加强杆件截面以及矢跨比的减小,均能提高网壳的动力极限承载力,网壳对初始几何缺陷十分敏感,缺陷为跨度的1/100时其极限承载力比完整结构降低30%左右,支座约束减半后,损伤累积效应使结构的地震承载力降低10%左右。因此在结构设计之初,应考虑材料损伤累积效应的影响。     

加强型钢网壳结构的空间稳定性分析

为了加强型钢网壳结构的更好应用,通过使用有限元软件ANSYS,利用弧长法对结构进行几何非线性全过程分析,得出荷载-位移曲线,分析结构的整体稳定性能,与纯单层柱面网壳进行对比;并与平面内结构稳定极限承载力对比,阐述空间分析的必要性.之后分析不同跨度下矢跨比、不对称荷载和初始缺陷各参数对结构的影响.结果表明,结构的稳定极限承载力和刚度有较大的提高.     

负载下工形截面压弯钢构件焊接加固的承载性能分析

为研究初始负载对负载下焊接加固工字形压弯钢构件承载性能的影响,采用通用有限元分析软件ANSYS建立有限元模型,结合生死单元法并考虑了体壳耦合、接触及摩擦等,对不同初始负载下焊接加固的4个工字形压弯钢柱进行了模拟分析.研究了在受力过程中构件的荷载-位移关系、塑性渗透、加固后失稳破坏模式及稳定承载力,通过有限元结果与相应试验结果进行对比验证了试验中摩擦存在的影响以及有限元方法的可靠性,并进而与规范计算结果对比考察了现有设计方法.结果表明:初始负载越大,压弯构件的极限承载力和原构件边缘屈服承载力均越低,且初始几何缺陷能够影响极限承载力;现有规范方法不能反映初始负载对压弯构件承载力的影响而偏不安全.     

带初始缺陷的拉挤型GFRP管轴压性能试验研究

通过对7个管端有竖向裂缝的拉挤型GFRP管进行轴压试验,研究了管端竖向裂缝型初始缺陷的位置及长度对拉挤型GFRP管的轴压性能影响,得到了极限承载力,荷载—位移曲线和应力—应变曲线,并分析了管端裂缝长度和位置对拉挤型GFRP管极限承载力,位移及初始刚度的影响。试验结果表明:管端竖向裂缝型初始缺陷对GFRP管的破坏模式和破坏现象没有明显的影响,主要表现为脆性破坏,且初始缺陷处无明显破坏;初始缺陷的影响主要在荷载作用前期,且对试件初始刚度影响较小;裂缝在中间位置处对试件的极限承载力的影响比裂缝在管端角部试件的极限承载力的影响大。     

动力荷载作用下拱形立体桁架损伤及失效机理

研究拱形立体桁架在动力荷载作用下2种可能的失效机理:由于几何非线性起主要作用引起的动力失稳和由于塑性变形过度发展导致的强度破坏。考虑损伤累积效应以及几何初始缺陷等因素的影响,对某拱形立体桁架在简谐荷载以及地震荷载作用下,杆件屈服比率、结构最大节点位移、结构总应变能和结构塑性位移等响应进行分析,得到动力荷载作用下结构的倒塌破坏模式,求出相应的极限荷载。对拱形立体桁架在地震下的动力性能进行参数化分析。研究结果表明:考虑损伤累积效应时,拱形立体桁架破坏加速度降低2 2.3%~4 6.7%;考虑L/3 0 0初始几何缺陷时,破坏加速度降低2.8%~1 1.1%。     

东莞水道特大桥面内受力双重非线性有限元分析

提出了飞鸟式钢管混凝土桁式拱桥双重非线性分析有限元计算方法,建立了主跨为278 m的东莞水道特大桥的有限元计算模型,对其面内受力全过程和极限承载力进行了分析.分析结果表明,在极限承载力分析中,应考虑双重非线性问题;飞鸟式拱的钢管混凝土主拱可简化为固定拱计算.