拱的面内稳定分析

工程上常见的拱是抛物线拱,其在全跨均布荷载作用下,拱的任意截面上只会承受压力作用。由于该压力以及拱的曲率半径均随拱轴线而变化,故其屈曲平衡微分方程是变系数的,通常只能通过数值积分来求解,比较麻烦。本文拟采用渐近法求解抛物线拱的面内屈曲问题,提出实用计算方法,对拱的面内稳定分析提供参考依据。     

单轴对称截面圆弧拱在局部区域径向均布荷载下的弯扭失稳

为了探究单轴对称截面圆弧拱的弯扭失稳行为,研究了局部区域径向均布荷载作用下单轴对称工字形截面两端铰接圆弧拱的弯扭失稳问题,考虑了剪切变形的影响,推导了失稳前拱的弯矩,轴力和剪力表达式。根据势能驻值原理和Rayleigh-Ritz法,得到了单轴对称截面圆弧拱弯扭失稳临界荷载理论解,并将其和有限元结果进行了对比。结果表明:当截面的较宽翼缘位于拱的顶部时,拱的弯扭失稳临界荷载值会增大;考虑剪切变形影响的浅拱的弯扭失稳临界荷载小于不考虑剪切变形的临界荷载;局部参数对拱的弯扭失稳临界荷载影响明显,弯扭失稳临界荷载随着局部参数的增大而减小。     

弱横向联系变截面肋拱桥的弹性稳定计算方法研究

在肋拱桥的设计中 ,常采用弱横向联系变截面拱肋。桥涵设计规范中用组合压杆法计算临界荷载有其局限性。文章用当量压杆法推导出了实用弱横向联系变截面肋拱桥的纵向稳定临界荷载计算公式 ,并用能量法推导出了弱横向联系变截面肋拱桥的横向稳定临界荷载计算公式 ,同时考虑了拱肋的扭曲效应和矢跨比效应。这种方法计算结果更趋于准确。     

不同拱轴线形下两铰拱结构的承载性能研究

不同荷载工况下拱轴线形对拱结构的内力分布及位移变形影响显著。为探究不同典型拱轴曲线的承载性能,通过对任意荷载作用下两铰拱的支反力及截面内力分析求解,推导建立了标准圆曲线拱、椭圆拱、抛物线拱及悬链线拱的拱轴方程,结合有限元分析探讨了不同拱轴线形的拱结构在全跨均布荷载与半跨均布偏载作用下拱结构的支座反力、拱轴内力和拱轴变形规律。研究结果表明：拱结构的支座反力与荷载布置方式关系密切;拱轴线形变化对拱轴轴力影响不大,但对拱轴弯矩分布影响突出;椭圆线拱轴相较抛物线拱轴的拱结构内力分布及位移变形对荷载变化的适应性低。     

开口薄壁截面圆弧拱空间动力稳定性分析

通过能量法和Hamilton原理,建立了径向均布周期荷载作用下开口薄壁截面圆弧拱动力稳定偏微分方程。利用Galerkin方法将其转化为二阶常微分Mathieu-Hill型参数振动方程。求得周期解所包围的动力不稳定区域。探讨了开口截面圆弧拱发生空间参数振动的动力稳定性问题。分析了恒载系数、圆弧半径以及圆心角等参数对空间动力不稳定区域的影响,为工程结构动力设计提供参考依据。     

静水压力下无铰圆拱稳定的截面优化设计

采用泛函极值分析方法,推导出圆拱截面函数和挠曲函数的稳定方程,并用瑞利-里兹法,近似求解静水压力作用下,无铰圆拱呈反对称屈曲和正对称屈曲状态的临界荷载及截面的优化形式.优化结构较好地体现出工程设计的经济性要求,所采用的分析方法适用于各种边界条件、各类截面形式和任意荷载作用的圆拱稳定问题.     

静水压力作用下两铰圆拱稳定的截面优化设计

采用泛函极值分析方法,推导出圆拱截面函数和挠曲函数的稳定方程．利用瑞利-里兹法,近似求解在静水压力作用下,两铰圆拱呈反对称屈曲和正对称屈曲状态的临界荷载和截面的优化形式．     

变截面桩的屈曲分析

以锥形桩为例,用能量法对变截面桩的屈曲问题进行了深入研究．首先建立了锥形桩的力学分析模型,并通过选取适合于边界条件的桩的合理挠曲位移函数,导出了系统总势能的表达式;然后利用最小势能原理推导了锥形桩屈曲临界荷载的计算公式．大量计算表明,在其他条件相同的情形下,变截面桩较普通等截面桩稳定性好,且锥形变截面桩存在一最不利桩长,在设计桩长时,应避开此最不利值．     

圆形混凝土容器内点铆固圆环的热屈曲分析

基于初始后屈曲理论的变分原理，导出了圆拱在均匀压力作用下弹性失稳的中性平衡方程，并计算了圆拱反对称屈曲的临界压力，得到了与经典解一致的结果。根据稳定的能量准则，研究了点铆固于圆形混凝土容器内壁上的圆环均匀受热的屈曲问题，给出了临界温度的解析表达式。算例表明，计算的临界温度与大挠度理论计算结果非常吻合，与实验结果符合也较好。给出的解析式同时适用于两铆栓间全域屈曲和局部屈曲的计算。     

拱的横向稳定性研究

对工程中广泛应用的薄壁箱形截面抛物线拱在均布荷栽和集中荷栽组合作用下的横向稳定性进行了研究，研究表明，集中荷栽移动至拱项处时，较其他位置具有较小的临界值，而其对应的失稳模态差别并不显著。     

关于Kārmàn薄板方程与薄膜理论的过渡问题

本文采用解析内播迭代法求解了受场布载荷作用的Karman薄板方程,给出了关于内插因子优化选择的经验解析式。从而使Karman薄极方程与薄膜理论的过渡问题得到圆满解决。     

奇异摄动法应用于扁球壳的非线性稳定问题

本文对边缘固定夹紧在均布载荷作用下,弹性圆底扁薄球壳的非线性稳定问题进行了研究。利用奇异摄动方法求出几何参数k值较大时—致有效的渐近解。     

结构拓扑优化方法在拱式渡槽拱轴线设计中的应用

针对拱式渡槽拱轴线的受力特点,建立拱轴线拓扑优化模型,并将结构拓扑优化方法生成的拱式渡槽拱轴线与相同矢跨值的圆弧拱轴线和二次抛物线拱轴线进行了对比.结果表明,由结构拓扑优化方法生成的拱轴线,自重作用下的弯矩值以及相同均布荷载作用下的应力值都比相同矢跨值的圆弧拱轴线和二次抛物线拱轴线小.这说明连续体结构拓扑优化方法可应用于作用荷载相对均匀的拱式渡槽拱轴线设计.     

圆环圆拱承受均匀径向荷载时弹性失稳的加权余量解

本文用加权余量法推导出圆环和圆拱在均匀径向荷载作用下,发生弹性失稳时临界荷载q_(cr)的计算公式.     

土中浅埋地下拱结构化爆动载的确定方法

为了研究化爆作用下地下拱结构表面荷载分布的规律,简述了目前化爆条件下结构上荷载均布化的3种方法,提出了适用于地下拱结构抗爆设计的荷载分布假设,即拱结构横截面上荷载呈三角形分布,且纵向荷载均布。通过有限元数值模拟,比较分析了4种工况动载峰值荷载作用下拱结构在弹性阶段、塑性阶段的受力状况和结构响应,并与动荷载作用下的结构响应进行对比分析。结果表明,相较于化爆条件下拱结构所受圆锥状荷载,把化爆条件下拱结构所受荷载假设为横截面上三角形分布、沿纵向均匀分布时,拱结构响应相似;按荷载总集度相等原则提出的荷载简化方法仍偏于保守,可以作为一种用于工程设计的简化计算方法。     

六边形式双周期分布圆形弹性夹杂平面热弹性问题初探

研究无限大基体中六边形式双周期分布圆形弹性夹杂体在均匀拉伸和均匀温度下弹性响应问题。运用M Isidar的区域单元法和复势函数的级数展开技术 ,将问题转化为线性方程组的求解 ,得到了各区应力函数的解决方法。     

浅海人工岛在地震作用下的填土有效质量

通过模型振动试验，探讨了在水平地震荷载作用下岛内填土及工人岛高径比对人工岛有效质量的影响，为实际工程设计提供了圆柱型人工岛结构受地震荷载时的有效质量系数。介绍了动土压力的计算方法及圆柱形人工岛动土压力计算观点，并用能量法计算出人工岛模型的自振频率。