基于ANSYS的预应力筋张拉顺序数值模拟及优化

后张法预应力混凝土构件在预应力筋进行张拉时,一般基于对称张拉的原则,确定张拉顺序.采用有限元程序对某大型后张法预应力构件的张拉过程进行了仿真模拟.基于2种不同张拉顺序的方案,计算出2种张拉顺序对构件应力和变形的影响,并对张拉顺序进行了优化.该方法可为类似大型预应力构件的张拉顺序提供一个参考.     

受弯构件正截面承载力统一计算公式的研究

受弯构件正截面承载力的计算中,由于混凝土受压区高度的不同,各类几何截面的计算公式比较多,因此推导受弯构件承载力统一计算公式是有现实意义的。提出了受弯构件正截面承载力计算的统一公式,使计算问题得到了简化,该法物理概念清晰,方法简便,可在设计工作和实际工程中应用。     

基于性能状态的既有桥梁技术状况评定

目前我国的桥梁技术状况评定方法均存在不稳定问题,为了减少桥梁技术状况评定时主观因素的影响,在原有规范分类标准的基础上,本文结合病害的严重程度,将最高标度为5级的病害进一步细分为2类,得到新的桥梁病害分类,并将其划分为影响桥梁正常使用和承载能力的病害;基于层次分析法在原有桥梁构件、部件、结构体系层次划分的基础上,结合二种状态确定出新的层次分析模型及各层次分项的权重,进而计算桥梁技术状况等级(Ⅰ～Ⅴ级);结合实际工程案例对现行规范法、减轻扣分值法和本文性能状态法的评定结果进行对比,结果表明:性能状态法计算的结果与其他2种方法接近,介于其他2种方法之间,说明本文方法是可行、有效的;提高承重构件病害等级后,3种方法的评分分别降低0.35%、0.28%、3.20%;提高一般构件病害等级后,3种方法的评分分别降低了10.58%、7.18%、1.59%,表明本文方法对桥梁主要构件的病害敏感性更高,对一般构件的敏感性较低。     

基于改进的基本效应法的网壳结构构件重要性分析方法

现有的网壳结构构件重要性计算方法仅考虑单根构件损伤或失效对结构的影响,未考虑构件间的相互作用和损伤的随机性。为解决这一问题,首先将基本效应法应用于构件的重要性判定中,定义了适用于网壳结构的基本效应;其次,将构件分为重要构件和一般构件两类,提出试算与正式计算结合的双阶段判定方法,以提高确定重要构件的计算效率;提出基于优劣解距离法的重要性排序方法,以确定重要构件内部的相对重要性排序;由此,进一步提出了基于改进的基本效应法的网壳结构构件重要性分析方法。此外,为减小改进的基本效应法的计算量,提出适用于该方法的修正径向抽样方法。凯威特型球面网壳数值算例分析结果表明：与现有方法相比,采用该方法确定的重要构件进行抽样检测鉴定时,评定网壳极限承载力的估计误差显著降低。     

地质块段法计算煤炭储量的精度评定

地质块段法是煤炭储量计算的常用方法。原精度评定公式的前提是指标变化完全随机,这不符合实际。本文考虑了煤矿床指标变化的相关性,并以此推导出了评定储量计算精度的新公式。新公式克服了原方法中的缺点,它适用面广、结果可靠。     

既有钢结构构件安全性评定分析方法

考虑目标使用期对可靠度的影响,引入可靠度调整系数γa,建立了既有钢结构构件承载能力验算的极限状态表达式.比较分析了不同荷载折减方法,并选择"等超越概率法"计算得到了不同目标使用期的荷载折减系数.采用验算点法,得到了不同目标使用期既有钢结构构件的可靠度指标,计算结果表明,提出的验算表达式满足目标可靠指标的要求.最后依据满足目标可靠指标的程度提出了构件评级划分准则,并按照结构安全等级和构建重要性不同,分别给出了不同构件承载能力评定等级的具体定量参数限值.     

变截面悬臂构件挠度计算的等效柱法

基于最大位移相等原理,应用辛普生积分公式导出了变截面悬臂构件挠度计算的等效柱法,将变截面构件挠度计算的复杂积分运算转化为等截面等效柱的惯性矩计算,力学概念明确.算例表明,等效柱法简便实用,适用性广,精度较高,是变截面构件挠度计算的有效方法.     

钢管煤矸石砼偏压构件的承载力

利用均匀设计方法设计试验方案，进行了不同偏心率、不同长细比的钢管煤矸石砼偏心受压构件的试验研究，指出了均匀设计的优越性：推导出了计算钢管煤矸石砼偏心受压构件承载力的经验公式：分析了长细比与偏心距对偏心受压构件承裁力的交互影响；推导出了极限状态时偏心受压构件中截面的中性轴、挠度与偏心距和长细比之间的关系式。     

钢筋混凝土矩形弯扭构件强度计算探讨

本文着重讨论《矩形钢筋混凝土弯扭构件的强度计算方法》．由于强度计算问题涉及内容十分广泛，本试验研究仅以“弯型破坏”为主要研究对象． 鉴于目前对弯扭破坏机理认识的局限性，建立半理论半经验公式为此文的基本思想．即根据极限平衡条件推导基本公式．（其中为简化计算，曾借助于若干假设）然后，进行一定数量的变参数构件的试验，根据试验资料进行统计分析，并采用数学方法建立实用公式，作为对上述基本公式的修正．     

蒙特卡洛法验证不确定度A类评定方法

针对客观概率的不确定度评定方法可靠性问题,利用蒙特卡洛法适合于计算机模拟的技术优势,验证3种不确定度A类评定方法的准确性。仿真实验结果表明:计算过程更为简单的极差法优于贝塞尔公式法,更具应用优势。由于评价的数据范围更广,合并样本标准差法比极差法和贝塞尔公式法更为可靠合理,但测量成本也更高。     

预应力混凝土T梁桥锚下有效预应力检测方法

为确定预应力混凝土T梁桥在施工阶段,结构锚下有效预应力值的大小,基于梁挠曲变形理论,推导结构锚下有效预应力的计算公式,以某40 m预制T梁桥为依托工程,采用实梁检验,验证锚下有效预应力计算公式的正确性.结果表明:锚下有效预应力计算值与实梁测试值误差在10％以内,满足工程需求,研究成果可为混凝土梁桥有效预应力的预测与评估提供参考.     

非均布压力作用下纯弯曲孔道预应力摩阻损失

为获得更准确的孔道预应力摩阻损失计算方法,保证桥梁结构设计的有效预应力和桥梁结构的安全运行。本文根据赫兹接触理论,综合考虑摩擦力、接触压力与张拉力间的相互作用,导出了纯弯曲孔道在非均匀压力作用下摩阻损失公式。通过有限元软件分析不同参数对摩阻损失计算值的影响。通过实际工程的摩阻试验探究纯弯曲孔道在非均匀压力下预应力摩阻损失的具体分布规律,并通过规范公式、推导公式的理论计算值与现场实测数据的偏差,验证公式的合理性。结果显示弯曲角度小于120°、摩擦系数为0.2~0.4范围内,推导公式计算值更接近实际情况;随着张拉应力和弯曲角度的增加,利用推导公式计算得到的摩阻损失值更接近实测结果。     

基于三维多上行先导模型的高建筑物年雷击次数分析

为提高建筑物安全性,更准确评估建筑物雷击风险,利用三维多上行先导模型模拟雷击建筑物,计算出建筑物的年雷击次数。首先,通过改变模型中建筑物高度,闪电始发位置和闪电强度进行大量模拟,计算出闪电从不同位置始发时建筑物的雷击概率;然后,对建筑物上空一定范围内始发闪电进行总体分析,计算出不同高度建筑物的年雷击次数;最后得出一个利用建筑物高度和闪电强度计算的经验公式。结果表明：模拟得出的结果与观测结果相近,相较于《建筑物防雷设计规范》(GB 50057—2010)以及一些利用二维模型得出的经验公式,在一定程度上更精确的计算了建筑物的年雷击次数。     

钢混凝土组合桥面板负弯矩区裂缝宽度计算

制作了5个组合桥面板试件并进行负弯矩加载试验,结果发现组合桥面板在混凝土开裂后截面内钢筋、钢板的应变不符合平截面假定,钢筋应变明显大于按照平截面假定求得的计算值.理论推导了组合桥面板混凝土开裂后截面钢筋应力的计算公式,并与试验结果对比,计算值与实测值吻合较好.对不同的混凝土裂缝宽度计算方法进行对比发现:采用本文推荐的钢筋应力公式,并使用公预规提出的混凝土裂缝宽度计算公式按照偏心受拉构件计算,得到的结果与实测值吻合较好.     

偏心受压构件计算方法存在的问题及改进

为了进一步完善偏心受压构件的计算方法,在回顾偏心受压计算发展过程的基础上,指出了现行规范计算方法存在的问题与不足,提出了偏心受压的统一计算模式。统一计算模式是在引入平截面假定和材料应力—应变关系的基础上,以截面实际受压区高度为主要参数,建立截面的力矩平衡方程,从而求得构件的承载能力。通过实际算例与现行规范计算方法进行比较,验证了统一计算模式的精确性和可靠性。统一计算模式扩展了偏心受压计算适用的范围,使偏心受压的计算公式能够与受弯构件和轴心受压构件的计算衔接起来,完善了偏心受压计算的理论体系。     

基于改进三弯矩方程的钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合梁变截面连续梁合理钢箱梁长度,基于现有三弯矩方程推导了适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程,建立了基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,并采用MATLAB软件编制了计算程序。构建了不同跨径的变截面钢-混凝土混合连续梁桥标准结构,运用改进三弯矩方程分析了恒载作用下不同跨径钢-混凝土混合连续梁桥关键截面弯矩随钢箱梁段长度变化的规律,建立了主跨跨径150m~300m间钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度预估公式。不同跨径的钢-混凝土混合连续梁的墩顶负弯矩和跨中正弯矩均随钢箱梁段长度的增大而减小;主跨跨径150m、200m、250m、300m的变截面钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁段长度与主跨跨径的比例分别为0.35、0.40、0.40、0.45时,主跨跨中正弯矩减小趋势变缓;研究结果表明：基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性。     

一种改进的非晶合金变压器空载损耗计算

针对非晶合金变压器铁心片厚度小和电阻率高的低空载损耗的特性,提出了一种改进的铁心重量及空载损耗计算方法;该方法基于Sigmoidal函数对非晶合金单位损耗曲线进行最小二乘拟合,针对铁心柱和铁轭具有不同的磁感应强度值分别进行空载损耗计算。通过对不同容量非晶合金变压器的改进计算,与试验所得数据进行对比。结果表明,改进的Sigmoidal曲线拟合及分区计算空载损耗较传统的经验公式计算误差小,更加接近实际,所提出的非晶合金改进计算方案是切实可行和有效的。     

均匀化方法对单向碳/铝复合材料弹性性能预测

基于均匀化方法,预测单向碳/铝复合材料的等效弹性模量,得到单向碳/铝复合材料等效弹性常数的预测公式.首先,采用均匀化方法对单向玻纤/环氧复合材料等效弹性模量进行预测,得到玻纤/环氧复合材料的等效弹性常数,并与NASA经验公式的计算结果进行比较.结果表明,均匀化方法计算得到的等效弹性常数与NASA经验公式的计算结果相吻合,验证了周期性边界条件以及均匀化方法预测单向复合材料弹性性能的正确性.然后,采用均匀化方法对不同纤维含量的单向碳/铝复合材料等效弹性模量进行预测,并与NASA经验公式和混合法则的计算结果进行比较.结果表明,NASA经验公式和混合法则的计算公式可以预测单向碳/铝复合材料的纵向拉伸模量和纵向泊松比,但无法预测其横向拉伸模量和剪切模量.最后,采用最小二乘法拟合均匀化方法的计算结果对NASA经验公式进行修正,得到了单向碳纤维增强铝基复合材料横向拉伸模量和剪切模量的预测公式.     

不同堰型流量计算公式的初步分析

以标定的三角形薄壁堰作为测流控制条件,对矩形薄壁堰、WES实用堰、圆角宽顶堰和直角宽顶堰进行了测流试验,分别采用相应的堰流公式进行了计算和比较;结果表明:不同堰型堰流公式计算值各有差异,同一堰型采用不同经验公式求得的流量亦有所差别;将不同经验公式得出的流量和标准流量进行了比较并分析偏离程度,据此初步得出了不同堰型流量计算的推荐公式。     

计算原油体积系数的状态方程法

在组分分析的基础上，采用立方型状态方程建立了计算原油体积系数的新方法。在不同压力下，对5种原油样品进行了计算。与实验值的对比结果表明，其平均相对误差为0.911%，明显低于石油工程中常用的Standing和Vazquez-Beggs经验公式，表明该方法的计算精度较高。