预应力悬索结构的动力模型及模态响应分析

为分析大跨悬索空间结构的动力反应,在两节点悬链线索单元的基础上,在大跨悬索结构中的索单元中引入压弯变形研究索径增大所引起的影响。提出了空间索单元模型,并利用Hamilton变分原理推导了索单元的运动方程,通过伪静力方法进行求解。以单索和张拉悬索屋盖为算例,验证了单元分析模型在分析大跨、大直径悬索结构动力性能方面的可靠性与实用性。结果表明,空间的索动力反应分析模型,可以对跨度和自重较大的预应力悬索结构的动力响应快速准确的预测,为实际工程在初期设计时提供实用参考。     

基于位移荷载输入动力时程法的误差分析

针对使用位移荷载作输入时存在的一些问题,从时间步长、质量与静动力参与系数、振型截取几个方面对使用位移荷载作多点输入时存在的误差进行分析.通过对比分析发现,位移荷载与加速度荷载存在根本的不同,前者会激发大量的振型,以致用来估计加速度荷载误差的90%质量参与法则不适用于位移荷载;对于位移荷载输入时需要0.001s甚至更小的时间步长,才能获得精确的结果;采用振型叠加法的振型截取可能会引起构件内力的较大误差,需要采用较高的振型数量来减小误差.     

寒区方高强钢管-混凝土组合柱轴压性能研究

寒区土木工程设施建设为组合结构的应用提供了发展空间.本文为研究方高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能,开展了寒区低温下10个采用Q690、Q960方高强钢管-混凝土组合柱轴压试验,揭示了该组合柱低温轴压下的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限抗压承载力以及延性等力学性能,分析了低温、钢管壁厚、及钢管强度等参数对该组合柱轴压性能影响.试验结果表明:低温环境下方高强钢管-混凝土组合柱破坏形态为钢管局部屈曲、混凝土压碎及钢管角部焊缝开裂.低温下方高强钢管-混凝土组合柱荷载-位移曲线与其常温曲线相似,包括线性、非线性和衰退阶段.在构件达到峰值承载力时发生混凝土压碎;在荷载-位移曲线衰退阶段,高强钢管发生局部屈曲以及角部焊缝开裂.低温水平对高强钢管-混凝土组合柱极限抗压承载力及刚度均有改善,但削弱其延性.增加高强钢管壁厚及提高钢管材料强度可改善方高强钢管-混凝土组合柱低温轴压性能.该研究构建了考虑低温影响的方高强钢管-混凝土非线性有限元数值分析模型.验证结果表明该有限元模型可较好地模拟高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能.最后,该研究基于国内外规范计算公式对比分析了高强钢管-混凝土短柱...     

多点输入下大跨空间网格结构地震响应分析

分析了多点输入下的结构计算模型和方法,以某大跨空间网格结构为例,对其进行多点输入下的地震响应分析,并与单点输入下的动力时程计算结果进行对比,给出了不同视波速对大跨空间网格结构表面应力分布的影响.通过多点输入与单点输入结构上的差异、视波速对这种差异的影响及节点位移时程的差异,归纳出多点输入下结构的反应特点,提炼出行波效应对结构的影响规律,总结出结构的跨度对多点输入的影响.     

形状优化的菱形开孔剪切型金属阻尼器减震性能

目的为解决传统开长缝的剪切型金属阻尼器应力集中以及焊接产生的热效应影响,提高阻尼器耗能能力,提出一种采用等强度线优化开孔形状的菱形开孔剪切型金属阻尼器.方法根据弹塑性力学理论寻找耗能单元截面在受弯、受剪条件下屈服强度相等的曲线,将该等强度曲线所围成的四边形作为对阻尼器耗能板的开孔形状,并推导了阻尼器弹性等效刚度与屈服强度的设计公式;对阻尼器耗能单元进行材料试验,基于真实的材料本构关系数据建立了精细化有限元数值仿真模型,模拟其低周往复加载的力学性能,分析阻尼器的变形模式与耗能能力,并比较了开长缝和开优化形状菱形孔阻尼器的减震性能.结果屈服强度的仿真结果与计算结果误差小于2%,刚度误差小于1%;相比传统的开长缝钢板阻尼器,形状优化的菱形开孔阻尼器累积等效塑性应变最大值减小为24.3%~37.5%;加载位移角小于1/20工况时,耗能未明显提升;加载位移角超过1/20工况时,形状优化的菱形开孔阻尼器单位体积耗能率增加多至32.9%.所建立的有限元模型是基于真实材性试验数据给出的,能更好地反映阻尼器金属的力学行为;设计公式计算结果与数值仿真结果吻合较好,可作为该类阻尼器的设计公式.结论与开长缝的钢板阻尼器相比,形状优化的菱形开孔阻尼器的强度随着滞回行为而稳定强化,具有良好的低周疲劳性能与稳定的耗能能力,塑性变形分布更加均匀,最大累积等效塑性应变明显减小.