蒙皮支撑轴心受压构件静力性能的参数分析

利用有限元程序ANSYS对蒙皮支撑的钢构件进行了几何非线性有限元分析,分析结果与实验结果吻合良好,在此基础上对影响蒙皮支撑构件力学性能的主要因素,即蒙皮板的厚度、构件的开口方向及构件的间距等进行了参数分析.结果表明,蒙皮板厚度的增加不仅显著影响构件的承载能力,而且可明显减小蒙皮支撑柱在静力荷载作用下截面的位移和扭转;两种柱截面开口组合方式构件的变形基本一致,但开口相向的构件的承载力较开口相同组合方式的高一些;柱间距很小时,柱间距的变化到达屈服荷载时翼缘水平位移和截面转角有较大变化,但在实际工程应用范围内,柱间距的变化不会对蒙皮支撑柱的性能产生显著影响.     

扭转梁悬架性能影响因素分析

为了准确研究扭转梁悬架的设计参数与悬架和整车性能的关联性,分析了扭转梁悬架性能的影响因素.建立了扭转梁悬架刚柔耦合模型,详细分析了扭梁开口方向、布置位置、扭转刚度对悬架KC的影响并仿真计算得到KC特性指标与上述参数的非线性关系.总结了悬架性能指标极值情况及设计参数对悬架性能指标影响的显著性.根据双轨车辆运动模型,分析了扭梁开口角度与转向时悬架侧倾特性、左右车轮载荷转移及侧偏角的关系.探明了扭梁开口角度、侧倾中心高度和侧倾角刚度对整车转向特性影响的内在机理.仿真得到稳态及瞬态操稳性能指标与扭梁开口角度在整个设计空间的非线性关系曲线.结果表明:在扭梁开口向下75°左右时,车辆的稳态、瞬态响应特性指标均达到较优.     

不同持荷下自密实混凝土加固既有RC梁抗弯性能试验

针对自密实混凝土加固既有混凝土桥梁时结构初始损伤和持荷加固等对加固梁抗弯性能的影响,设计和制作了8片钢筋混凝土T梁,对其进行加载造成初始损伤,然后在不同持荷水平下对其进行自密实混凝土增大截面加固,并对加固梁进行抗弯性能测试,以明确持荷水平和自密实混凝土加固厚度对RC梁抗弯性能的影响,包括构件裂缝分布形态、破坏形式、挠度变形和混凝土应变发展等,最后探讨了加固梁抗弯承载力计算方法。研究结果表明:该试验采用的自密实混凝土增大截面加固方法能有效提高构件的抗弯刚度,增大抗弯承载力约1倍,并且加固梁均表现出良好的延性破坏特征;混凝土梁底加固厚度能在一定程度上提高构件抗弯承载力,但效果不明显,其提高程度小于加固截面自重的增长;低持荷水平对加固梁抗弯承载力退化影响不大,甚至略有提高,但高持荷水平会引起加固梁抗弯承载力在一定程度退化,持荷水平对加固梁抗弯刚度的影响依赖于其引起的梁表面裂缝张合情况,裂缝闭合时,一定的持荷对于加固梁的抗弯刚度具有促进作用,但高持荷加固梁表面存在开口裂缝时会引起其抗弯刚度退化;对于适筋加固梁,基于平截面假定和塑性极限方法,忽略二次受力的影响,直接按受拉钢筋屈服对加固梁抗弯承载力计算具有较高的精度。     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

应力蒙皮的试验研究和有限元分析

稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中,都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好,将会造成不应有的重大损失。以2010年广州亚运会体操馆工程为背景,研究悬臂带蒙皮钢板节点形式的蒙皮效应,与有限元结果对比。对比结果表明有限元分析可靠,继而用同样的方法将箱形截面梁改为工字型截面梁进行有限元拓展分析。分析表明,蒙皮可作为钢梁的侧向支撑,能够限制其平面外失稳。特别是对于工字型梁,在保证构件的整体稳定性的同时承载力也有所提高,效果明显。     

配置500 MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验

为了研究配置500MPa钢筋的混凝土梁的受弯性能，对9根矩形截面混凝土梁进行了试验研究．分析了采用500MPa钢筋的混凝土构件的正截面受弯承载力及使用阶段的裂缝宽度，同时对其中两组配有蒙皮钢筋的梁进行受弯承载力、变形及裂缝宽度的对比分析．试验结果表明，此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件相同，可按照《混凝土结构设计规范》计算受弯承载力及裂缝宽度，但应对裂缝宽度计算值进行适当修正．同时，蒙皮钢筋的配置能够有效地限制裂缝的发展，使得试验梁在正常使用阶段能够满足裂缝宽度限值要求．     

翼缘纵向变厚度工型截面简支梁承载性能有限元分析

目的研究翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的构件受力性能,为其进一步参数化分析提供依据.方法采用有限元软件ANSYS对2根翼缘纵向变厚度构件和2根等厚度对比构件进行模拟,研究单点加载和两点加载情况下的承载性能,考虑试验侧向支撑和理想侧向边界条件的影响,并将模拟结果与试验结果进行对比.结果有限元计算结果与试验结果吻合良好,4根构件截面均达到密实截面要求,且翼缘变厚度工型截面梁可以获得更大的强度储备;理想侧向支撑有利于提高构件的整体承载力,相比试验侧向支撑模型提高约5%.结论笔者建立的有限元模型能够合理模拟试验条件,且建议在进一步参数化分析中采用理想侧向支撑边界条件;纵向变厚度钢板节省用钢量以及本身强度优势,用于工型截面受弯构件翼缘可以获得更高的强度储备和更大的经济效益.     

基于ABAQUS的钢筋混凝土单侧加固柱受力性能模拟分析

为研究旧钢筋混凝土柱单侧加固后的受力性能，文章采用ABAQUS有限元软件，针对其不同加固截面尺寸、不同侧向力方向、不同初始轴压比等情形，进行单调水平荷载作用下的模拟分析，并与未加固旧柱对比。研究结果表明：加固后钢筋混凝土柱在2个主轴方向侧向承载力显著提高，且随加固截面尺寸的增大而提高，但延性变化不显著；轴压比越大，柱在2个主轴方向的侧向承载力提高越显著，但后期延性下降更明显。     

钢筋混凝土构件和框架的优化设计-0.618法

本文采用０．６１８法对钢筋混凝土梁、柱构件进行优化设计，对钢筋混凝土框架 则在给定初始截面的条件下进行内力分析．即首先对梁、柱的逐个构件按０．６１８法 进行优化设计，然后按构件的分类，在同类构件的优化截面中选择一个最优的截面尺 寸联同该类各构件的配筋，再求出所有构件价格的总和，这就是该次的目标函数 值。以此次优化所得的截面尺寸进行内力重分析，再按上述办法进行优化设计：直到 前后两次所得截面尺寸小于允许误差为止。作为说明，本文给出了梁、柱、框架等四 个例题。     

侧向冲击下方钢管混凝土构件动力响应的参数研究

运用ABAQUS/Explicit有限元软件对方钢管混凝土(CFRST)构件的侧向冲击过程进行数值模拟,研究冲击高度、截面含钢率、冲击位置、材料强度、构件长细比等对方钢管混凝土构件冲击力和挠度变形的影响;基于刚塑性梁理论,提出计算方钢管混凝土构件截面动力受弯承载力提高系数的实用计算公式。研究结果表明:截面含钢率和长细比是影响冲击持续时间和冲击力平台值的敏感因素;减小冲击高度和构件长细比,增加截面含钢率可显著减小构件冲击点处的挠度;钢材屈服强度、截面含钢率、长细比和冲击速度是影响构件截面动力受弯承载力的重要参数。     

横隔板间距对悬挑箱梁畸变的影响

研究横隔板间距对悬挑箱梁畸变的影响。通过设置不同数量横隔板的悬挑箱梁在均布扭矩作用下，比较畸变效应和刚性扭转效应，得到最大畸变效应随横隔板密度的变化曲线。当横隔板间距d与截面最大尺寸b的比值大于0．5357时，闭口截面杆件的约束扭转分析应考虑畸变的影响，尤其对于高层核心筒结构。     

SCFST柱框架-支撑结构恢复力模型

通过对SCFST柱框架-支撑结构进行拟静力性能研究发现,支撑、梁、柱依次发生破坏,结构破坏机制合理,滞回曲线呈梭形,无捏拢现象,耗能能力良好,骨架曲线的下降过程较为平缓,延性较好,结构在整体上表现出较好的抗震性能,有限元数值模拟与试验结果符合程度较高,验证了有限元模型的正确性。主要研究支撑两边柱的轴压比、单肢柱不同组合截面形式和框架-支撑结构中支撑钢管的刚度等因素,基于大量的有限元数值模型对其进行分析,得到了SCFST柱框架-支撑抗侧力结构的恢复力模型。运用回归分析方法建立结构的三折线骨架模型,明确了SCFST柱框架-支撑结构的滞回和退化规律,建立了此体系框架-支撑结构简化的滞回模型,并与试验结果进行对比分析,二者骨架曲线基本一致,滞回环形状均呈近似的平行四边形,吻合度较高。     

含开口薄壁杆的空间结构热屈曲有限元分析

针对含开口薄壁杆件的大型空间柔性结构热屈曲问题,发展了一种包含翘曲自由度的二节点开口薄壁杆单元。该单元考虑了约束扭转与弯扭耦合效应,同时考虑了热应力对几何刚度阵的影响,可进行空间杆系结构的热屈曲分析。简单梁模型算例表明:该方法求得的各阶屈曲温度临界值和屈曲模态与AN SY S薄壳有限元解吻合较好;并且由于考虑了开口薄壁杆的特性,热首先引起杆件的弯扭耦合屈曲。对哈勃太空望远镜太阳帆板的简化模型进行了热屈曲分析,成功地解释了热使该太阳帆板发生扭转屈曲的原因。     

长大舱口船弯扭耦合模态分析及动力响应计算

提出了用迁移矩阵法分析长大舱口船弯扭耦合动力特性的理论和方法，将船体简化成全自由的非均匀断面薄壁梁，根据Timoshenko梁理论，考虑剪切，转动惯量和翘曲，导出了开口薄壁单元和闭口薄壁单元的场迁移矩阵，在不同梁段间，提出了一组合适的协调条件，建立了点迁移矩阵，计算了大舱口船和三根梁的动力特性，表明本文的理论可靠，其方法具有重要实用价值。     

薄壁梁轴向碰撞下的动力弹性分析

对薄壁梁的轴向碰撞问题进行了理论分析．考虑具有非对称断面和弯曲初始缺陷的薄壁梁受质量轴向对心碰撞的情形，计及弯扭耦合、轴向惯性、横向惯性和扭转惯性的影响，建立了薄壁梁轴向碰撞下的动力学方程式．采用有限差分的方法对控制微分方程进行了求解．以槽形断面薄壁梁为例进行了算例计算和分析．分析中考虑梁的动力弹性屈曲问题，并对初始缺陷和碰撞速度的影响进行了讨论，得出了有意义的结论．     

门式刚架斜梁隅撑内力的有限元法弹性分析

针对门式刚架钢结构中常用的隅撑,根据隅撑刚度分析和弯扭稳定分析,考虑梁的初始侧移,研究了使梁的临界弯矩达到屈服弯矩时隅撑中的内力,这个内力即是对隅撑的强度要求,据此编制隅撑内力分析的有限元程序,通过算例结果表明具有较高的计算精度。     

钢筋混凝土箱梁的约束扭转分析

为了对钢筋混凝土箱梁约束扭转进行分析,根据广义坐标法原理,通过给定其广义坐标,推出了钢筋混凝土箱梁约束扭转分析的微分方程组,给出了简化求解方法。后按照常微分方程求解器COLSYS的要求编制了有关主程序。通过计算实例,得到了箱梁的翘曲位移、截面的扭转角等重要分析参数,给出了钢筋混凝土箱梁的正应变和剪应变计算公式。可以方便地绘制出约束扭转下截面剪应力的分布图形。该研究为钢筋混凝土箱梁的约束扭转分析和实际应用找到了一个简便方法。     

高强灌浆料加固既有RC梁抗弯性能分析

为研究高强灌浆料加固钢筋混凝土(RC)梁在不同设计参数下的抗弯性能,对5根高强灌浆料加固梁和2根对比梁进行试验研究和理论分析.测量梁的裂缝分布、挠度变形、应变发展及破坏形态.试验结果表明:采用高强灌浆料加固RC梁能有效提高RC梁的抗弯承载力、截面刚度;适当的植筋间距对新老混凝土间黏结性能有较好的影响,但采取不同的植筋间距对加固梁的抗弯性能影响不大;梁底加固厚度的增加也只能在有限范围内改善新老纵筋受力差异,对加固梁抗弯承载力提高并不明显;高强灌浆料加固梁的抗弯承载力计算公式计算的结果与试验结果吻合较好.     

Torsional inertia moment of beam element with complex section analysis based on FEM

Currently, for the analysis of complex bridge based on beam element, the calculation of cross-section torsional inertia moment is still an unresolved technical problem. Most current calculation of section torsional inertia moment is an approximate analytic method for two-dimensional cross-section, which is not fully consistent with the actual situation, and do not consider the effects of diaphragm in bridge. In order to analyze accurately cable-stayed bridge, suspension bridge and other complex bridge structures based on beam element, the calculation method of section torsional inertia moment based on finite element method (FEM) is invented in this paper. Firstly, setting up local cantilever fine model with solid element or shell element and applying torsion on the end of cantilever. Secondly, calculating the torsion angle of cantilever by FEM method and then the torsional moment through equivalent beam method. Finally, the examples of the section torsional moment calculation of concrete model with solid element with diaphragm and steel girder box model with shell element with diaphragm are used to verify the calculation method, which is applied to the suspension bridge design and construction control special software SBNA developed by Research Institute of Highway Ministry of Transport. Taizhou Bridge under construction is one of the examples.     

扭力梁横梁结构参数对模态频率的影响分析

作为扭力梁的关键组成部分,横梁对扭力梁模态频率有着重要影响,为从本质上探究横梁结构大变形下对模态频率的作用机理,以在概念设计阶段为扭力梁结构提供设计参考,开展了扭力梁横梁结构参数对模态频率的影响分析.将扭力梁模型抽象为具有定性特点的简化模型,采用Hypermesh建立了相应有限元模型;选取横梁水平位置、开口方向以及开口角度大小等横梁主要参数作为研究对象,采用Hypormorph网格变形以及模型重建的方法改变横梁结构参数,分析了这些参数对扭力梁扭转以及垂直弯曲模态频率的影响规律,得到了以上横梁参数与相关模态频率的特性关系曲线.结果表明：扭力梁模态频率随着横梁开口角度的增大呈线性递减,随着横梁开口方向的改变其各阶模态频率呈正弦变化,以及横梁在远离衬套后会使扭力梁各阶模态频率呈下降趋势.根据扭力梁作用机理分析上述结论,对扭力梁简化模型进行了优化,在不改变横梁质量的情况下,仅优化上述三项横梁结构参数即可较大幅度提高扭力梁模态频率,有效论证了作用机理分析的准确性.