闭口薄壁截面直杆的塑性解

基于Mises屈服条件和增量理论,在理想弹塑性模型框架下,通过无量纲计算,求解闭口薄壁截面直杆在压、扭组合变形下应力分量解析解.对受压（拉）、扭组合变形的闭口薄壁截面直杆,在其材料屈服进入塑性阶段后,施加不同的变形路径,理论求解导出闭口薄壁截面直杆受压和扭转联合作用对应的2个对偶常微分方程,求解方程得到各应力分量的解析值;为进一步研究闭、开口薄壁截面直杆的屈曲奠定了基础.     

考虑竖向荷载的Timoshenko模型桩水平振动响应解析解

考虑饱和土应力和位移沿深度的变化,将桩基等效为Timoshenko模型,对饱和土中竖向荷载作用下的端承桩水平振动响应进行了理论研究。基于Biot动力固结理论,通过引入势函数解耦土体方程。利用Laplace变换和分离变量法求得桩周土体频域响应解析解。考虑桩基的剪切变形和转动惯性效应,结合桩土接触连续性条件,得到桩体位移和桩顶动力复阻抗频域解析解。通过数值算例,比较了竖向荷载作用下Euler-Bernoulli模型与Timoshenko模型桩顶振动特性;并研究了长径比和竖向荷载对桩顶动力复阻抗的影响。结果表明:采用Euler-Bernoulli模型计算桩顶动力复阻抗偏于危险;长径比增大到临界值后,长径比对桩顶动力复阻抗影响较小;竖向荷载导致桩顶动力复阻抗突然降低,对桩基承载能力有不可忽视的影响。     

双向循环荷载下的单桩基础累积侧向位移

针对软黏土地基中单桩基础在竖向和水平循环荷载下的累积侧向变形问题,建立基于双向循环受荷的软黏土刚度衰减模型.利用有限元软件Abaqus进行二次开发实现刚度衰减,通过数值模拟分析竖向和水平循环荷载耦合作用下单桩基础的累积侧向位移.结果表明,水平和竖向循环荷载耦合作用下,桩顶侧向位移相比于只受水平循环荷载时更大;存在最小水平循环荷载比,当水平循环荷载比小于该值时,桩基不会产生侧向位移累积;竖向循环荷载对桩基累积侧向变形的影响存在一临界值,小于该值时,对桩顶侧向位移的影响很小.     

近代木结构柱-梁节点转动刚度及木材弹性模量的检测方法

以新泰仓库木柱-木梁结构为原型进行木构架缩尺试验,研究木柱-木梁结构的受力性能和变形特征.试验结果表明,木柱-木梁节点具有明显的半刚性连接特征,节点刚度随荷载的变化而变化.通过量测木梁跨中竖向位移、木柱中部侧向位移,并结合计算分析,相对准确地确定了木材弹性模量的上、下限值和平均值.本方法通过对木结构做现场检测试验即可求...     

半空间地基与正交异性矩形中厚板相互作用解析解

将3个广义位移变量描述的正交各向异性矩形中厚板的控制方程,与基于弹性半空间地基受任意竖向荷载作用的位移积分解建立的板与地基变形协调方程相结合,用三角级数法,得出弹性半空间地基上四边自由正交异性矩形中厚板受任意竖向荷载作用的解析解.用该方法对算例进行计算,并将其数值结果与文献结果进行对比,发现吻合良好,说明了该方法的有效性.     

单室箱梁考虑剪切与剪滞双重效应的挠曲函数

基于单室箱梁翼缘板选取最大剪切位移差函数为广义剪力滞位移函数,通过假定箱梁竖向变形由腹板剪切变形与翼板剪滞效应引起的位移,利用变形协调条件和能量变分法最小势能原理推导了特定边界和荷载条件下考虑剪切变形的单室箱梁的挠曲位移表达式。利用推导的挠曲微分方程计算了单室简支箱梁承受均布荷载作用下的挠度,对靠近梁端部采用挠度修正系数线性内插求解竖向变形,建立单室简支箱有限元分析模型;对比解析解和数值解。结果表明:剪切变形对简支单室箱梁承受均布荷载作用的挠度具有一定的影响;利用推导的公式能够快速、有效地计算简支单室箱梁承受均布荷载下剪切与剪滞双重效应的挠度;跨中挠度与数值解差6%,吻合良好。     

装配式结构位移法分析中半刚性约束杆单元

为研究装配式半刚性钢框架结构的内力和变形,在各类理想约束杆转角位移方程和固端力计算公式基础上,根据半刚性节点刚度进行修正,得到各种半刚性约束等截面杆的转角位移方程、固端力计算公式、杆端转动刚度和传递系数等,并通过算例对半刚性钢框架结构进行计算,计算结果表明:节点刚度对结构内力和变形有着较大的影响,当半刚性节点刚度和柱线刚度比达到一定数值后,计算结果趋于平稳,说明当半刚性达到一定范围后可按照全刚性进行计算。     

钢框架-支撑结构中X形中心支撑的抗震验算

在竖向荷载(重力)和水平荷载(地震)作用下,X形中心支撑除承受水平荷载引起的剪力外,还承受楼层水平位移和竖向荷载(重力)共同作用下产生的附加剪力;在竖向荷载(重力)荷载的作用下,由于柱的弹性压缩变形在X形中心支撑斜杆中还会引起附加压应力.本论述对框架-支撑结构体系中X形中心支撑在考虑附加剪力和附加压应力时的抗震计算与分析进行了系统地论述,并推导出了验算公式.     

钢梁与PEC柱组合结构的抗震性能分析

对钢梁与PEC柱半刚性连接组合结构进行抗震性试验研究,共设计了4榀不同连接类型的整体框架试件。通过施加低周水平反复荷载,研究钢梁与PEC柱组合结构的协同工作性能,分析端板厚度、角钢设置、螺栓间距等因素对整体框架抗震性能的影响。试验结果表明:组合结构屈服机制符合"强柱弱梁"的抗震设计要求,梁顶翼缘变形严重并形成塑性铰,柱根部鼓曲进入塑性。增加端板厚度和减小螺栓间距可以增大转动延性、提高承载极限、改善初始刚度;各框架延性性能良好,其位移延性系数均大于2.6,且端板连接的框架延性高于角钢连接的框架;等效粘滞阻尼系数he的数值在0.84～1.14之间,各框架抗震性能良好。     

任意形状隧道围岩应力与位移的解析延拓求解

考虑隧道断面开挖轮廓线为任意不规则形状的情况,基于复变函数方法中的解析延拓法对弹性半无限空间内隧道的围岩应力与位移进行求解,建立了任意形状隧道围岩中任意一点处的应力值和位移值的隐式解析表达式。然后以圆形断面隧道作为特例,同时考虑隧道衬砌等内支撑法向反力作用的影响,求解出弹性半空间内任意一点处的应力值和位移值解析解的具体显式表达式,其中假设隧道埋深与隧道直径之比较大,从而不用考虑重力梯度的影响,将重力简化为作用在边界上的均布外荷载。最后与已有的非均匀受压圆断面水平巷道围岩的应力和位移解公式进行对比,证明了该方法的准确性。该求解方法拓展了解析延拓法的应用,并能快捷地评估任意断面形状隧道开挖中的围岩应力状态及位移变形情况。     

考虑次生剪切变形的带隔板偏轨钢箱梁位移应力解

为研究简支带隔板偏轨钢箱梁的变形及受力特性,将带隔板钢箱梁视为具有内部赘余联系的高次超静定结构,提出考虑截面次生剪切变形的畸变柔度法,并运用精细时程积分迭代算法提高柔度方程求解精度.然后基于叠加原理,给出简支带隔板钢箱梁考虑剪力滞效应的弯曲位移及应力解析解、扭转翘曲函数解析解和考虑畸变剪切变形的畸变初参数法,最终得到偏载作用下箱梁位移及应力解析解.结果表明:隔板位置对畸变横纵向位移影响显著,对弯曲及扭转横纵向位移影响微弱;同时隔板可有效提高箱梁抗畸变框架刚度,大幅减小由畸变产生的截面横向挠曲变形.     

弹性半空间地基上正交异性矩形中厚板的弯曲

为了分析弹性半空间地基上正交异性矩形中厚板的弯曲解析解,将3个广义位移变量描述的弹性半空间地基上四边自由正交各向异性矩形中厚板的弯曲控制方程,与基于弹性半空间地基受任意竖向荷载作用下的静力位移积分解建立的板与地基变形协调方程相结合,用三角级数法,得出弹性半空间地基上四边自由正交异性矩形中厚板受任意竖向荷载作用下的弯曲解析解,即得出了地基反力、板的挠度及板的内力的解析表达式。研究结果表明,该方法克服了数值法的弊端,取消了Winkler地基模型或双参数地基模型的假设,从而得到板的内力及地基反力更合理、更精确的分布规律。     

中墙对框架桥力学特性的影响

以某框架桥实际工程为背景,建立了框架桥在设计荷载作用下的模型,并研究了中墙对框架桥力学特性的影响.经对比分析发现,中墙这一自变量使得框架桥顶板和底板的竖向位移、竖向轴力、剪力,以及顶板的弯矩、截面应力的绝对值减少,框架桥底板的弯矩、截面应力的绝对值增加,且顶板的竖向位移受中墙的影响最大,底板的剪应力受中墙的影响最小.     

任意厚度叠层圆柱壳动力响应的状态变量法

基于三维弹性力学基本方程,通过引入状态空间理论,建立了叠层闭口柱壳在任意荷载作用下的状态方程,并给出在简谐荷载作用下动力响应问题的解析解。此解满足所有边界条件和层间连续条件,适合任意厚跨比。由于状态方程中的诸力学量正好是叠层壳的层间必须协调的应力和位移诸量,因此该文方法便于求解叠层结构。算例表明,利用该文方法可以方便地进行动力响应分析。     

考虑双向荷载效应RC箱型墩抗震性能评价方法

为了准确评价双向荷载作用下钢筋混凝土(RC)箱型桥墩的位移延性和极限承载力,应用不同屈服位移计算方法得出了箱型桥墩的屈服位移和屈服荷载,并对不同轴压比的钢筋混凝土箱型墩截面进行分析。通过数值模拟得到P-M_x-M_y相互作用三维极限荷载面,对双向荷载作用下的极限承载能力评估方法进行了研究。结果表明,双直线能量等效面积法是一种简单且较精确的屈服位移计算方法,适用于钢筋混凝土箱型墩位移延性分析。考虑双向荷载耦合作用的计算极限荷载值均小于试验值,相应的三维极限荷载面可用于RC箱型墩的安全校核,并评价双向荷载作用下RC箱型桥墩的抗震性能。     

浅埋偏压对连拱隧道施工力学效应的影响及处治措施

浅埋偏压赋存条件是诱发连拱隧道大变形灾害的重要因素.以某浅埋偏压公路连拱隧道工程为背景,借助数值模拟方法对比研究不同开挖方案条件下偏压连拱隧道围岩、支护结构及曲中墙力学行为变化规律,并结合现场实测数据分析偏压洞口失稳灾害原因及处治措施.研究结果表明,围岩水平位移和竖向位移呈非对称分布,施工阶段埋深较大侧围岩变形受偏压荷载作用影响更为显著;不同开挖方案条件下中墙水平应力分布差异不明显,而竖向应力分布差异较大,中墙墙脚(拱脚)位置出现水平压应力集中现象;方案Ⅱ条件下隧道初期支护拱顶水平和竖向位移均约为方案I的1.40倍以上,且方案Ⅱ更易引起埋深较大侧隧道中墙墙体因遭受附加偏压荷载作用而发生压裂破坏;针对浅埋偏压洞口大变形诱发原因,给出相应的防治措施,加固处治效果显著.研究成果可为浅埋偏压隧道施工变形控制和灾害防治提供科学参考.     

弯曲梁正应力的弹性力学解及实验分析

根据弹性力学应力函数法推导出弯曲梁在集中荷载作用下的应力分布解析解,并配合材料力学实验加以验证。随后通过数值模拟的方式分析了集中荷载作用下的应力分布特点,可以明显观测到荷载作用区域的圣维南效应影响。集中荷载作用下弹性力学解与材料力学解相同,实验与数值模拟方法的结合促进了学生对理论公式的学习,加深了对圣维南原理概念的理解。     

竖向荷载作用下悬索桥纵向变位特征与机理

为揭示竖向荷载作用下悬索桥纵向变位特征与机理,以主缆变形理论为基础研究了其竖向荷载下的变位特征,并得出了其竖向及纵向位移解析解;在此基础上,分析了竖向荷载作用下传统悬索桥和设有中央扣悬索桥的纵向变位特征及加劲梁纵向位移,揭示了中央扣纵向约束机制,并分别推导了加劲梁在竖向荷载下的纵向位移计算公式;最后,通过算例分析验证所提位移计算公式计算精度. 结果表明：由于主缆的几何非线性特征,竖向位移与纵向位移相互耦合,在非对称竖向荷载作用下,主缆发生非同步纵向位移,而加劲梁主要以类似“摆锤体”发生刚体的纵向位移;跨中处主缆、加劲梁及中央扣因中央扣的存在形成一个“刚域”区,从而导致加劲梁纵向位移减小;所提计算方法与有限元数值解法在不同竖向荷载工况下吻合良好.     

广义Gibson地基内部作用线源荷载的基本解

针对广义Gibson地基在埋藏线源荷载作用下的静力学问题,通过将内源线荷载等效为在相同深度范围内连续的集中点荷载的累加,采用Hankel积分变换方法,再结合具体的边界条件,推导得到地基土体在内源点荷载作用下的Hankel变换域中的解,并利用Hankel逆变换将变换域内的解转换为物理域内的积分形式解。然后对该解沿深度方向积分求得了地基土体在三种沿深度分布线荷载作用下的竖向位移解,并对地基内部沿深度分布线源荷载作用下地基表面土体变形问题通过具体算例,运用数值积分计算方法,分析了地基土体的非均质性、荷载分布深度等因素对地基表面土体竖向位移的影响。结果表明:①地基土体的非均质性对地基表面竖向位移有较大影响,相对而言,线源荷载竖向分布深度及荷载分布形式对地表竖向位移的影响较小,且地表竖向位移主要受浅层荷载的影响;②荷载分布深度对地表位移的影响主要体现在土体非均质性较小情况下,且在荷载沿深度减小分布时最为显著。     

非均匀地基在矩形移动荷载作用下的动力响应

利用半解析法研究矩形移动荷载作用下非均匀地基的动力响应问题.基于双向Fourier级数展开技术,建立矩形移动荷载作用下非均匀地基的动力计算模型,其中考虑地基剪切模量为随深度任意变化的连续函数.经过理论推导,给出非均匀地基在矩形移动荷载作用下地基中位移级数形式的解析解答.通过数值算例分析并讨论地基非均匀参数、荷载移动速度以及地基表面的剪切模量等对地基力学响应的影响规律.从数值计算结果看,表面土体的剪切模量越大、非均匀程度越大、移动荷载速度越小,都会使土体中各点的竖向位移减小.