应用空间嵌入式实体组合单元分析PC桥梁结构

根据预应力混凝土桥梁的受力特性，应用有限元方法的基本原理，推导出包含预应力钢筋贡献的嵌入式预应力混凝土组合单元列式．力学概念明确，算例证明计算结果可靠．应用嵌入式组合单元模型，在单元划分时不必考虑预应力钢筋的布束方式，预应力钢筋单元可随意穿过混凝土单元，为解决非节点荷载向实体单元节点荷载转换提供了一种行之有效的技术手段，为正确分析空间曲线布束的预应力混凝土桥梁结构提供了一种实用算法．     

不同预应力度简支梁拉压杆模型

为研究预应力混凝土简支梁的传力路径及其拉压杆模型设计方法,提出一种改进的双向渐进结构优化算法.按照Von Mises应力准则,以单元应变能为结构性能指标,自行编制了单元生死并行的双向渐进结构拓扑优化程序,实现了混凝土结构拉压杆模型的自动构形.优化程序中引入单元生长与删除加速度因子,有效防止了无效拓扑的出现.通过把预应力等效为外部荷载,将寻找预应力混凝土梁拉压杆模型的问题转化为连续结构的拓扑优化问题.在此基础上讨论了不同预应力度下混凝土简支梁的受力行为并揭示了其合理的力学模型:钢筋混凝土梁可采用桁架模型,部分预应力梁可采用桁架-拱叠合模型,全预应力梁可采用拱模型或拱-桁叠合模型.     

T型矩形钢管混凝土受压节点性能研究

采用有限单元法分析了 12个典型的 T型矩形钢管混凝土受压节点及 T型矩形钢管受压节点 ,得到了节点的荷载 -位移曲线及变形规律 ,分析了钢材强度、腹杆宽度与弦杆宽度的比值诸因素对节点极限承载力和初始刚度的影响     

大跨度预应力型钢混凝土梁结构节点试验研究

呼和浩特火车东站站房为大跨度钢结构屋盖,关键位置的梁柱节点为钢管混凝土柱,型钢混凝土梁,梁内设预应力钢绞线,节点核心区受力复杂。已有的研究成果已经证明了预应力混凝土、型钢混凝土、钢管混凝土三个技术各自或者两者结合的优点,但是没有三者结合的设计依据。故在设计上选择一处复杂节点,制作了1∶4节点模型进行荷载试验,研究其节点应力特征,通过试验验证其节点设计的安全合理。     

拱的结构分析

采用节点柔度矩阵的方法,通过求逆和刚度平移矩阵最后形成曲杆单元刚度矩阵,采用卡氏第二定理求出单元荷载等效节点力,然后与节点荷载叠加,形成结构荷载．通过计算对比,精度大大提高．     

已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验研究

通过对一根已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验室试验,研究该梁单元在不同荷载工况作用下各个截面的挠度情况和混凝土应变,获得该梁单元的静力承载力情况;同时利用有限元分析软件ANSYS建立预应力混凝土空心板梁单元的有限元模型,分析在不同荷载工况作用下梁截面的挠度和混凝土应变,试验分析结果和理论计算结果进行对比分析,以此进行已服役20年结构的耐久性能评估并对结构整体性能进行评定。     

考虑滑移效应的空间预应力混凝土组合式模型

提出一种考虑滑移效应的空间预应力混凝土组合式模型,通过预应力钢筋和混凝土交点处的虚拟节点,将模拟两者交界面的黏结单元嵌入滑移模型.基于位移有限元框架,由虚功原理推导滑移模型的有限元平衡方程,并编制计算程序.该模型允许预应力钢筋以任意形式穿过混凝土单元,网格划分灵活,虚拟节点的自由度在平衡方程的集成过程中得到约减.通过预应力混凝土矩形截面简支梁算例,滑移模型在材料弹性阶段计算结果的正确性得以验证,可作为预应力混凝土空间非线性有限元程序开发的基础.     

体外预应力混凝土梁的分析方法研究

体外预应力技术在已有结构的加固和新建工程的构造中都得到广泛的应用.除了端部锚固区外,体外预应力混凝土梁跨内单一截面的体外筋和周围混凝土之间无应变协调关系,因此在分析体外预应力混凝土梁时须考虑结构整体变形.文中建立了基于大变形非线性有限元理论的体外梁的分析模型,能够较好地预测一根梁从开始加载直到失效整个过程的非线性结构响应.在条带法基础上利用传统的平面非线性梁单元导出有限元公式,将体外筋的作用等效成梁单元的节点荷载,从而简化了分析过程.通过对体外试验梁的分析与对比验证了此模型的可靠性.     

PHC管桩与承台连接节点试验研究与有限元分析

对4个预应力高强混凝土(PHC)管桩与承台连接节点进行了低周往复荷载试验,描述了试件的破坏过程和形态,分析了桩身混凝土、锚固钢筋以及碳纤维约束预应力混凝土管桩(CFRP)的应变,对构件的滞回曲线、承载力和位移延性等进行了研究.试验结果表明,在弯矩作用下,节点区域混凝土被压碎,节点区锚固钢筋约束减弱,形成铰接点,节点转动能力变大;在桩身混凝土中掺入钢纤维以及配置非预应力筋可以提高节点的位移延性;在进行节点设计时,应保证承台不会由于桩端转动时产生的挤压力或撬力作用过早地发生破坏.采用有限元分析软件Open Sees对节点在往复荷载作用下的受力性能进行了模拟分析,计算结果和试验结果吻合较好.     

开裂后预应力混凝土连续箱梁计算模型

为了能够准确有效地模拟开裂后预应力钢筋箱梁的力学性能,提出了一种开裂后预应力钢筋和混凝土单元组合模型,箱梁梁体采用实体退化分层壳单元进行模拟.应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系,形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部,编制了配筋混凝土三维非线性有限元程序,并结合实桥破坏性试验数据进行了对比.结果表明:箱梁的实测变形及应变和理论数据吻合;中跨均布竖向荷载时箱梁开裂初期开裂区域的刚度折减约10%.     

底部钻具组合三维静力分析的新方法

利用二阶埃尔米特插值函数把空间梁单元的结点自由度由６个扩充到８个,使井眼曲线的二阶导数连续,提高了计算精度。在１６自由度梁单元形函数矩阵和应变分析的基础上,推导了１６自由度梁单元的线弹性刚度矩阵、线弹性几何刚度矩阵和单元结点等效载荷列阵。考虑轴向力的非线性影响,应用该方法对底部钻具组合的钻头侧向力进行了线性分析。计算结果表明,考虑二阶导数的影响,可以提高计算精度。     

高层建筑结构中正交曲线-直线交叉梁系内力分析的研究

本文首先采用余能原理推导曲梁的转角位移方程式,求出曲梁的单元刚度矩阵解析表达式。然后根据结构的几何特征推导梁单元的杆端位移坐标转换矩阵,并引用所给正交曲线-直线交叉染系的等效结点荷载列阵,进而提出了一个求解此类结构的精确的有限元计算模型。文末采用本文编制的程序作了实例计算,数值分析结果表明:当使曲梁退化为直梁时,所求得的内力和位移值与相同条件下正交直染系的计算结果接近一致。     

考虑双重剪切的弹性地基梁分析

考虑地基的抗剪能力和梁的剪切变形影响,建立了双参数地基Timoshenko梁的平衡方程,导出了初参数解和传递矩阵法,利用初参数解建立了有限元列式.当地基的抗剪劲度为0时,双参数地基可退化成Winkler地基,当梁的抗剪劲度无穷大时,Timoshenko梁可退化成Euler 梁.利用本文有限元法分析了双参数地基倒T形Ti...     

损伤梁单元等效节点荷载的计算及应用

分析了基于有限元刚度法形成单元等效节点荷载的局限性,通过引入截面割线柔度,研究了基于有限元柔度法理论计算损伤梁单元等效节点荷载的方法.由于不需要迭代,该方法能与经典结构非线性分析体系完全兼容.采用自主开发的结构非线性分析软件,对钢筋混凝土框架结构进行非线性全过程分析.研究表明,考虑了损伤的梁单元等效节点荷载,可更准确地反映结构在强非线性阶段的实际受力情况,提高计算效率,改善结构非线性分析的收敛性和稳定性.     

温度效应下曲线梁爬移的机理分析

为了明确曲线梁爬移的力学机理,进一步确定温度效应下曲线梁的爬移,利用ANSYS有限元软件建立某曲线梁的实体模型,采用稳态热分析确定各节点的温度即温度场,在此基础上采用一次荷载代替长期反复荷载、主梁横桥向位移代替爬移变形的方法分析温度效应下曲线梁爬移;然后为了进一步说明曲线梁桥的爬移机理,并探讨摩阻力使橡胶支座产生残余变形进而使曲线梁出现横向爬移的过程,利用Combine39单元模拟桥梁爬移时支座变形的累计效应,近似分析温度效应下曲线梁爬移的力学机理。研究表明：温度效应是曲线梁爬移的重要外部荷载原因,灰尘和垃圾堵塞支座空隙、支座材料老化和支座摩阻力是引起曲线梁桥爬移的主要内在因素,通过Combine39单元模拟橡胶支座的摩阻力-残余变形可以近似分析曲线梁爬移的变形累积过程,该方法能定量解释曲线梁桥横向爬移的机理。     

单层组合网壳的双重非线性稳定问题

推导了梁元和三角形板壳元（ＤＫＴ元）在Ｕ．Ｌ．描述下的双重非线性切线刚度矩阵,对单层组合网壳结构进行了双重非线性稳定荷载－位移全过程跟踪分析,通过对增量形式虚功方程作线性化处理来减少计算量,采用施加线性弹簧法处理非正定切线刚度矩阵,用主,从节点考虑梁与板的耦合作用,分析了梁与板节点偏差的影响,并进行了实验对比研究。分析表明本文方法简便可行。     

多梁式平面弯梁桥的横梁分析法

将宽跨比较大的多梁式平面弯梁桥桥跨结构看作是主梁与横梁互为弹性支承的结构,考虑弯扭耦合作用的特点,应用结构力学的位移法,求出结点的挠度与扭角,进而找出结点力．由于摒弃横梁刚度无限大的假定,充分考虑横梁受力后的实际挠曲变形,因此能同时比较精确计算主梁荷载横向分布与弯梁桥的横梁内力．     

支承形式对曲线梁桥的受力影响分析

以实陆工程中曲线梁桥为例,借助有限元方法分析了自重、预应力和活栽等作用下主梁扭矩和竖向支座反力的特点,研究设置抗扭支座和支座预偏心对曲线梁桥受力的影响,同时研究曲率半径的变化对曲线梁桥的影响规律．分析结果表明：在独柱墩设置预偏心与中支点设置抗扭支座可以减小曲线梁桥的扭矩,有利于梁端内外支座反力趋向均衡;半径愈小,对曲线...     

有限元中各类单元之间的相似性分析

通过虚功原理对各类单元的单元刚度矩阵K、等效节点荷载P的推导,分析了插值函数的构造方法和插值函数的组成形式．从而得出各类单元之间的相似性。