大跨度短撑杆式张弦桁架结构的外形对受力性能的影响分析

短撑杆式张弦桁架是用短撑杆连接梭形桁架梁与体外拉索形成的自平衡结构,是近几年研发的新型张弦结构体系之一.本文简要介绍了该新结构的特点和优点,采用有限元法对120 m大跨度短撑杆式张弦桁架结构进行分析,详细讨论了矢跨比、垂跨比和撑杆数目等参数对结构受力性能的影响.分析表明,矢跨比的增大提高了结构刚度,改善了结构的变形和受...     

装配式张弦梁钢支撑结构力学性能分析

为明晰装配式张弦梁钢支撑系统中预应力张弦梁结构的力学性能，采用ABAQUS有限元软件对张弦梁结构进行数值模拟分析.通过张弦梁撑杆预应力、撑杆截面尺寸、冠梁截面尺寸和桩基侧向刚度等影响因素分析张弦梁钢支撑的受力性能.利用MIDAS有限元软件对张弦梁钢支撑进行整体建模分析.结果表明：张弦梁靠近对撑部分的拉杆的承载能力对整个张弦梁的承载力起决定作用；增大撑杆预应力和桩基侧向刚度对张弦梁钢支撑承载能力有明显增强；增大撑杆截面和冠梁截面对张弦梁系统的承载能力提高不明显；张弦梁钢支撑系统的基坑位移处于预警值范围内，支撑系统对基坑位移有较好的控制作用.     

用分层Timoshenko梁单元分析RC斜拉桥的非线性地震响应

目的:对双塔单索面钢筋混凝土斜拉桥进行考虑几何非线性和材料非线性的地震响应分析。编制了相应的弹塑性分析程序,并与通常弹塑性分析方法的结果进行比较。方法:从材料的本构关系出发,用分层的Timoshenko梁单元模拟混凝土的弹塑性性能。结论:在设计烈度的地震荷载作用下,大跨RC斜拉桥表现出明显的弹塑性性能,而由缆索的垂度、初张力及结构的大位移等引起的几何非线性影响较小;用分层的Timoshenko梁能较好地模拟在强震作用下钢筋混凝土斜拉桥的弹塑性性性能。     

张弦梁结构的自振特性分析

利用ANSYS软件中的子空间迭代法,分析了张弦梁结构的自振特性,针对不同的参数如矢跨比、垂跨比、撑杆数、横索数、预应力度和整体倾角等进行了大量参数分析,得出了各参数对张弦梁结构的自振特性的影响及张梁弦结构的自振规律.     

索形优化后的双向张弦梁静载试验分析之非对称荷载下的上弦钢梁

基于平衡荷载值确定双向张弦实腹梁结构的形状,采用多点分配梁杠杆集中加载与跨中直接吊挂加载相结合的加载方案,设计了一个索形优化后的双向张弦梁整体结构静载试验。与全跨均布对称荷载下的受力性能明显不同的是,非对称荷载试验结果显示,边跨和各榀端部至四分之一跨区间受荷载影响最大。二分之一长跨、二分之一短跨及四分之一跨荷载分布形式都可能带来双向张弦梁结构局部内力超过全跨均布荷载的后果。可见,双向张弦梁是一类对非对称荷载分布较为敏感的结构体系。     

基于能量原理的平面张弦梁静力分析

基于连续化分析模型,依据能量变分原理,建立平面张弦梁结构的平衡微分方程,采用伽辽金法求得张弦梁结构的内力与位移。对张弦梁结构在全跨荷载以及半跨荷载状态下的静力性能进行了分析。通过与有限元结果对比,验证了理论解的正确性,所得公式可为张弦梁结构的工程设计及优化研究提供参考和借鉴。     

马鞍形边界刚性屋面椭球形索穹顶受力性能分析

天津理工大学体育馆屋盖采用马鞍形边界刚性屋面椭球形索穹顶结构,本文以此为工程背景分析了屋盖在全跨均布荷载和半跨均布荷载下的受力特点,得到了位移和内力.考虑屋面系统后结构的刚度有较大提高,刚性屋面索穹顶结构设计中需要考虑屋面系统的作用.对预应力水平、水平支承刚度和撑杆高度进行了参数分析,结果表明:几何刚度对刚性屋面索穹顶整体刚度的影响小于对纯索穹顶的影响;撑杆高度对结构刚度的提高作用大于预应力水平的作用,实际工程中应优先采用提高撑杆高度的方式来提高结构刚度,在满足结构需求的条件下预应力应尽量小;边界刚度对索穹顶结构性能有较大影响,环梁边界的刚度无法达到3向铰接,结构的设计计算中应考虑弹性边界.     

高温下钢筋砼框架力学性能的数值模拟

运用虚功原理,推导建立了高温下钢筋混凝土的梁单元模型,编制了钢筋混凝土结构高温反应的全过程分析程序,考虑了高温下结构的几何非线性效应,程序的有效性得到了其他学者试验结果的验证.利用该程序对某轴力作用下的钢筋混凝土梁进行了高温反应分析,研究结果表明:(1)进行高温下结构反应的全过程分析时,有必要考虑几何非线性的影响;(2)轴力不变时,随着梁所承担的竖向荷载的增加,梁的跨中挠度逐渐增大,同时,随着竖向荷载的增加,几何非线性效应对梁跨中挠度的影响程度差别不明显;(3)竖向荷载不变时,随着梁所承担的轴力的增加,几何非线性效应使梁的跨中挠度逐渐增大;(4)是否考虑几何非线性对梁的耐火极限计算结果影响较大.     

张弦梁结构弹簧简化分析

将张弦梁结构的上弦模拟为为曲梁,撑杆和下弦索的作用模拟为弹簧支座,探讨了其刚度变化对上弦曲梁受力性能的影响,分析了张弦梁结构的简化计算方法。     

用分层Timoshenko梁单元分析RC斜拉桥的非线性地震响应

直接从材料的本构关系出发，用分层的Timoshenko梁单元模拟混凝土的弹塑性性能，对双塔单索面钢筋混凝土斜拉桥进行了考虑几何非线性和材料非线性的地震响应分析，编制了相应的弹塑性分析程序，并与通常弹塑性分析方法的结果进行了比较．结果表明：在设计烈度的地震荷裁作用下，大跨RC斜拉桥表现出明显的弹塑性性能，而由缆索的垂度、初张力及结构的大位移等引起的几何非线性影响较小；用分层的Timoshenko梁能较好地模拟在强震作用下钢筋混凝土斜拉桥的弹塑性性能．     

大空间建筑不同区域受火对平面张弦梁结构响应影响分析

为了获取大空间建筑火灾下张弦梁结构响应规律,分析不同区域受火对该结构响应影响,优化结构抗火设计方法,本文结合大空间建筑特点及火灾特征,考虑张弦梁结构边跨受火、跨中受火及结构全跨整体受火情况,采用有限元法对3种受火条件下的结构响应展开研究,探讨了该结构在火灾高温下的行为响应及不同区域受火对结构响应影响,获取了火灾高温下活动铰支座的侧向位移、拱梁的竖向位移、下弦索的轴向拉力、撑杆的轴向压力,进而提出了适合大空间张弦梁结构抗火设计的优化建议。结果表明,受火灾高温影响,结构变形,右端可动铰支座随拱梁温度升高逐渐向右移动,且幅度较大,为提高结构的安全性能,建议采取一定的措施限制活动铰支座水平位移最大变化量;对比不同工况下结构位移、弯矩及轴力变化,可知不同区域受火致使空间温度场分布不均,该因素对张弦梁结构响应影响较大,张弦梁结构抗火性能研究应予以考虑;基于整体受火条件的结构抗火设计过于保守,缺乏针对性,结构抗火设计应结合实际火灾场景,考虑局部区域受火情况探讨结构行为响应,针对张弦梁结构防火的薄弱部位采取针对性的隔热或防火措施。     

双撑杆横张智能预应力梁设计参数数值分析

运用ANSYS软件计算分析了双撑杆横张智能预应力简支梁中智能伸缩杆的布置方式、预应力索的截面面积以及智能伸缩杆的顶升方式这3个因素对系统消耗的能量、智能伸缩杆的杆力和智能伸缩杆的伸长量这3个性能评价指标的影响.分析结果表明:智能伸缩杆的初始杆长越长,性能指标越好;智能伸缩杆应对称布置在梁跨度的1/4和3/4附近;预应力筋的截面抗拉刚度越大,性能指标越好;不同顶升方式之间,智能伸缩杆耗能的差别很小,可采用同步顶升.     

Vibration Analysis of a Simply Supported Beam Traversed by Uniform Distributed Moving Load

Considering the engineering background of some transportation system like maglev, vertical vibration of the simply supported beam is investigated. The length of the vehicle is assumed to be longer than the beam span. The model of moving distributed load with constant speed is established .The beam can be taken as Euler-Bernoulli beam model and the right side of the control equation is simplified by using a moving status function. Duhamel integral and mode superposition method is used to solve the dynamic behavior of the beam. In this aspect deflection and acceleration are included. The results of different parameters such as the span of beam, velocity of load and ratio vehicle-Beam masses are compared. All results show that the dynamic response of the beam is tied up with these factors: the frequency of the beam, the moving frequency of the load and the ratio of vehicle-beam mass.     

钢筋混凝土带腋撑框架结构的力学性能

提出了一种新型的带腋撑钢筋混凝土框架结构。设置的腋撑的上、下端分别和框架梁、框架柱刚接。该新型结构的设计控制截面的位置位于梁腋撑处、柱腋撑处以及框架柱底，和常规的钢筋混凝土框架结构相比，该新型结构的框架梁端、框架柱端的弯矩值、剪力值大幅度减少。试验结果表明，该新型结构在荷载作用下，首先在梁腋撑处的外侧形成塑性铰，然后梁跨中才出现塑性铰，梁端、柱端及节点区受力性能良好，合理的设计，可以保证结构具有良好的承载能力和变形能力。进行了该新型结构的非线形有限元分析，讨论了强柱系数、轴压比、剪跨比、配箍率等参数对该新型结构的抗侧承载力和极限位移的影响。     

井式梁楼盖非均布面荷载作用时的内力分析

井式梁楼盖非均布面荷载作用时,结构设计历来参考相关计算机手册中均布荷载作用时的情况,误差大,结构安全性低,材料浪费。根据结构力学和高等数学方法对此情况进行分析,得出实际情况,列出荷载计算系数表,并提出了二种解决问题的方法,为合理地设计井式梁楼盖提供了充足的科学依据。     

自锚式梁下斜张简支桥梁破坏模式试验与数值研究

为研究自锚式梁下斜张简支桥梁的破坏模式和机理,进行了10m跨径简支试验梁的荷载试验与三维有限元精细化模拟分析,并对斜张索截面面积、撑杆高跨比及主梁的截面形式等参数对破坏模式的影响进行了分析.结果表明,试验梁破坏模式为梁下斜张索屈服断裂.主梁进入塑性后其抗弯刚度降低,结构的卸载效率值提升,使得斜张索索力随外荷载的增长斜率增大,主梁荷载弯矩随外荷载的增长斜率减小,而主梁的抵抗弯矩提升较快,从而产生了上述破坏模式.参数分析表明,增大索截面面积和降低撑杆高跨比将使得结构发生主梁先压溃而斜张索未屈服的另外一种破坏模式.主梁长细比较大的板梁结构的破坏模式与模型试件相同,所能承受的最大跨中荷载略低于试验梁,其材料成本低于工字型梁结构.     

不同荷载工况下钢筋混凝土深梁的拓扑优化设计

为探讨不同荷载工况对钢筋混凝土深梁拓扑优化的影响,同时改进当前深梁设计方法,采用渐进演化类拓扑优化算法寻求钢筋混凝土开洞深梁在不同集中加载工况和荷载集度工况下的最优拓扑结构,再依据这些最优拓扑结构建立相应的压杆[CD*2]拉杆模型,并分析这些最优拓扑结构和压杆[CD*2]拉杆模型的差异。结果表明：压杆[CD*2]拉杆模型均为较符合满应力分布的Michell结构;集中荷载作用在梁顶时,荷载从加载点通过最短直线压杆以压力的形式向支座传递;集中荷载作用梁腹和梁底时,荷载则通过伞状拉杆悬吊在主压拱上,再向支座传递;随着荷载集度降低,最优拓扑结构向拱或拱[CD*2]组合压杆的组合体系演化。在工程设计中,对于不同荷载工况条件下的钢筋混凝土深梁,可以参照最优拓扑结构在内部有针对性地设计隐藏的受压加强构件或受拉钢筋。     

装配式钢管混凝土柱梁下栓上焊节点抗震性能试验

为了解决节点对装配式钢管混凝土结构整体抗震性能影响的问题,本文提出了一种新型装配式钢管混凝土柱梁下栓上焊节点方法,为研究其抗震性能,设计并进行了3个下栓上焊节点和1个全螺栓节点的拟静力试验.结果表明:3个下栓上焊节点主要由于梁端屈曲及钢梁翼缘延性断裂导致构件破坏,节点的滞回曲线饱满,耗能能力、刚度退化能力、承载力退化能力良好,表现出接近全螺栓节点的抗震性能.相比于JD1,梁截面尺寸增大后JD3的峰值荷载、刚度及耗能能力有了明显提高,贴板厚度增加后节点的抗震性能并无显著改变.     

平面钢管桁架拱平面内稳定承载力的参数分析

对平面钢管桁架拱采用有限元软件ANSYS进行分析,对影响平面钢管桁架拱平面内稳定性的高跨比、矢跨比、腹杆与弦杆外径的比值等几何参数进行研究,考虑了全跨、半跨竖向均布荷载的荷载效应。分别进行了特征屈曲分析、非线性分析,得到各项几何参数对平面钢管桁架拱的面内稳定承载力的影响程度,找出对平面钢管桁架拱平面内稳定性起控制作用的参数,并通过考虑用钢量得到最经济的参数取值范围。