格栅刚架框的斜撑杆布局及其扭转刚度

应用有限元对格栅刚架框的斜撑杆的不同布局及其扭转刚度进行了分析计算,并对部分模型进行了实验.结果表明,斜撑杆的布局形式对结构的抗扭性能有明显的影响,合理的布局不仅明显提高了结构的抗扭刚度,也降低了其扭转工况下的应力水平.     

装配式混凝土简支斜梁桥基频实用计算公式

以一座典型装配式混凝土简支梁桥为工程背景,采用数值分析方法开展斜交角、跨径、桥面宽度和横向扭转刚度对斜梁桥基频的影响分析.结果表明:随着斜交角增长,桥梁前三阶竖向振型对应频率增大;随斜梁桥跨径增大,结构整体竖向刚度降低,基频明显减小,减小速率趋缓;受斜梁桥弯扭耦合力学特征影响,基频随截面抗扭刚度增加显著提高.依据各关键参数对斜梁桥基频的影响分析结果,在现行规范桥梁基频估算公式的基础上,提出考虑截面抗扭刚度和斜交角的混凝土简支斜梁桥基频估算改进公式.通过多座实桥试验数据验证改进公式的精度和适用性.     

盾构隧道纵向等效抗扭刚度与抗扭性能研究

盾构隧道因具有拼接特性,在非对称外荷载作用下易产生纵向不均匀扭转。过量的不均匀扭转将导致管片和螺栓产生较大应力和变形,并发生环缝错位和轨道倾斜,严重影响隧道安全,但目前工程界对隧道扭转问题的认识和关注仍不足。为研究盾构隧道纵向抗扭性能,首先,基于等效连续化模型和力平衡方程,推导不同受力组合状态下的盾构隧道纵向等效抗扭刚度计算方法;其次,将抗扭刚度的解析解与有限元模拟结果进行对比,验证提出的抗扭刚度解析方法的有效性。最后,分析管片厚径比、宽径比、螺栓剪切长度以及隧道纵向轴力和弯矩等对抗扭刚度的影响,并给出隧道自抗扭临界荷载(N0,M0)包络图。研究结果表明：隧道纵向抗扭刚度有效率随着管片厚度与直径之比增大而减小,而随着管片环宽与直径之比增大而增大;盾构隧道纵向抗扭刚度有效率随着螺栓的等效剪切长度增大而减小;螺栓等效剪切长度仅影响环缝的扭转变形,而对接缝中性轴、扭转中心位置等没有影响;盾构隧道纵向抗扭刚度有效率随着压扭比或弯扭比增大而增大。设计中控制合理的压扭比与弯扭比对隧道抗扭十分重要。建议将螺栓增大预紧力或采用预应力管片结构视为提升盾构隧道抗扭性能的有效措施。     

对斜支撑结构于抗震设计中作用的探讨

单个结构单元的非线性分析说明,在异型柱框架中添加了人字形支撑后,结构的抗扭刚度和抗扭承载力有显著提高,延性也有所提高。通过对异型柱框架结构和矩形柱结构进行地震作用下的对比分析,说明异型柱框架的抗扭性能要远低于等惯性矩的矩形框架结构,添加斜支撑对提高异型柱框架抗震性能有显著作用。本文采用有限元程序Ansys和SAP,对异型柱框架结构和异型柱加斜支撑结构进行了空间受力分析,并建议在刚心与质心不一致的异型柱框架结构中,适当使用斜支撑结构以便提高结构抗扭性能。     

钢管混凝土哑铃型截面构件扭转试验及抗扭刚度分析

分析了钢管混凝土哑铃型截面构件的约束扭转试验及抗扭刚度参数,结果表明,钢管混凝土哑铃型截面构件有较好的扭转弹塑性;增加腹腔宽度可增强哑铃形构件的抗扭性能,增加截面高度对于增强构件抗扭承载力影响不大;哑铃型截面抗扭刚度为钢管、管内混凝土、腹腔混凝土三部分抗扭刚度之和,腹腔混凝土抗扭刚度所占比重较小,可以忽略.     

考虑拉扭耦合效应的空间主缆扭转计算方法

由于钢丝集束体组成主缆的扭转刚度是受多因素影响的变量,目前空间主缆的扭转还没有可靠的计算方法。分析了影响空间主缆扭转刚度的主要因素,建立了主缆集束体考虑拉扭耦合效应的解析计算模型,推导了拉扭耦合引起的抗扭力矩的计算公式。在此基础上,讨论了主缆半径、主缆张力及扭转角对主缆扭转刚度的影响规律。从施工控制的角度分析了扭转刚度、索夹刚臂、吊索张拉次序及索夹预偏角对主缆扭转角的影响。研究结果表明:由于拉扭耦合效应的影响,在体系转换过程中随着主缆张力和扭转角的增大主缆扭转刚度呈明显的非线性增长;在施工控制中,为减小主缆的扭转变形,可在索夹安装时设置与成桥时索夹扭转方向相同的预偏角,利用吊索力通过索夹刚臂给主缆施加反向扭矩来实现对主缆扭转的主动控制,以抵消或减小主缆的扭转变形。     

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点抗扭刚度影响因素

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点属于半刚性连接,其抗扭刚度是架体结构稳定承载力的重要影响因素。为保证承插型盘扣式钢管支架设计安全可靠和经济合理,对架体盘扣节点抗扭刚度影响因素进行研究,揭示各影响因素对盘扣节点抗扭刚度的作用机理,提出合理的抗扭刚度值。在盘扣节点抗扭试验的基础上,分析得盘扣节点扭矩-转角关系曲线和抗扭刚度影响因素,建立盘扣节点实体有限元模型对影响因素进行数值分析,提出合理的盘扣节点抗扭刚度建议值,并通过架体压载试验和有限元数值分析的结果对比,验证节点抗扭刚度建议值的合理性。研究结果表明:插销与连接盘的接触面积和材料应变硬化模量对盘扣节点抗扭刚度影响较大;盘扣节点扭矩与转角关系曲线非线性特性明显,抗扭刚度分3个阶段进行选取较为合理,各阶段盘扣节点抗扭刚度值宜取50～60、20～25、0～5 kN·m/rad。     

双塔单跨悬索桥空间主缆扭转性能数值分析

针对空间缆索悬索桥体系转换过程中主缆发生扭转,而扭转刚度为多因素影响的变量,数值模拟中难以准确考虑,从而无法精确计算主缆扭转角及确定索夹预偏角的难题,以杭州江东大桥为工程背景,揭示了吊索张拉过程中主缆的扭转机理,从理论上分析了钢丝层间摩擦力对主缆扭转刚度的影响,并将拉-扭耦合效应及钢丝层间摩擦力在数值模拟中加以考虑,有效提高了计算精度,并通过改变抗扭刚度系数、吊杆张拉力、索夹预偏角等参数,确定主缆扭转特性与扭转效应,揭示了其正反扭原理.研究结果表明:体系转换过程中主缆扭转变化历程在数值模拟中需通过非线性迭代实现;随吊杆张力增大,主缆抗扭刚度从最小值逐步增加,改变主缆的抗扭刚度系数对主缆最终扭转角的影响不大;改变某索夹横向预偏角,主缆扭转现象存在"弱相干性原理"和"相邻影响原理";索夹预偏角小于(或大于)吊杆力与铅垂线夹角,主缆将跟随索夹发生正向(或反向)扭转,当吊杆力方向通过主缆形心时,扭转角不再改变.     

面向最终用户的船体静,动力分析软件

介绍了一种面向最终用户的船体静、动力分析软件——ＳＤＡＳＨｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ．该软件基于船体阶梯形薄壁有限元模型,采用薄壁杆件理论计算船体剖面的弯曲和扭转特性,并计及横向抗扭箱、横向甲板条等横向抗扭结构对船体刚度产生的影响．软件能根据各主要船级社的规范计算出船体弯扭合成应力,还可进行船体静挠度和振动模态分析计算．     

带传扭销的环形平面接触轴段扭转特性研究

为了研究重型燃气轮机压气机转子中常用的带传扭销的环形平面接触轴段的扭转特性,提出了带传扭销的环形平面接触轴段扭转变形双线性解析模型。采用三维有限元数值计算,对理论模型进行了验证,并在此基础上分析了压紧力、摩擦因数、传扭销个数和传扭销直径等对该模型的两个线性段扭转刚度、双线性转折点扭矩和接触界面的传扭能力等关键参数的影响规律。研究结果表明,环形接触平面滑移前的扭转刚度和连续轴段的扭转刚度基本相同,环形接触平面滑移后的扭转刚度则由传扭销的纵向剪切刚度决定,而双线性转折点的扭矩与预应力和摩擦因数成正比。研究结果对工程应用中带传扭销环形平面接触界面的设计及重型燃气轮机转子扭转动力学分析具有参考价值。     

箱形结构截面扭转中心的确定及应用

基于箱形薄壁粱的实际构造情况和用于薄壁构件约束扭转计算的YMANCK第二理论,对工程结构中常用的单箱双室薄壁箱形粱截面的扭转中心位置进行了理论推导,并得到了扭转中心的显式表达式．算例表明,该计算公式正确、使用方便。具有广泛的适用性。     

三层三跨钢框架-钢板剪力墙抗震性能试验

两边连接竖向加劲钢板剪力墙是一种新型的结构形式.为了探讨钢板墙与钢框架的协同作用机理,寻求钢板墙、梁、柱合理的刚度匹配,对钢板剪力墙布置位置不同的两个1∶3的三层三跨试件进行低周往复循环加载,观察和总结结构的协同作用机理;通过屈服点、极值点、延性系数、滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数、割线刚度等力学性能指标衡量其抗震性能,并且比较了钢板墙分布位置对结构的影响.试验证明,这种新型的结构形式有着优越的抗震性能,特别适合在地震高烈度区进行推广.     

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。     

单轴对称的开口薄壁梁弯、剪、扭相关性

介绍了已有的弯扭相关关系，并与试验结果做了初步的比较；根据极限状态下工字钢梁的剪应力和正应力的分布，由力的平衡关系得到了其剪扭和弯剪相关关系，并通过试验获得的数据对已有的弯扭、弯剪扭统一相关关系以及本文推导的相关关系作了比较和分析，证明本文方法不仅安全合理，而且简洁明了，使用方便。最后，在作了一些假设以后，将这种相关关系引入到钢与混凝土组合梁的设计中。     

光致聚合材料收缩对谱面全息存储的影响

为了分析光致聚合材料记录的谱面全息图在再现过程中发生"擦除"现象,将谱面全息图看作由不同角谱的物光与参考光在光致聚合材料内形成的不同倾斜角度的光栅总和.使用二波耦合理论分析全息图像再现时,由于光致聚合材料发生形体收缩,不同倾斜程度的光栅发生不同程度的变形,产生不同程度的布拉格失配带来的衍射效率变化.理论分析表明,材料收缩越严重,全息图再现质量越差.实验证明了理论分析的正确性,并表明使用无收缩光致聚合材料可以消除这种"擦除"现象.     

钢-混凝土组合梁受扭性能的试验及分析

为研究新型外包钢-混凝土组合梁的抗扭性能,完成了2根不同配箍率的组合梁纯扭试验和3根不同弯扭比组合梁复合受扭试验.测得了试件的扭矩-扭率曲线,钢筋扭矩-应变曲线,组合梁U形钢侧面、底面的应变分布及沿板宽方向的混凝土的应变分布.试验结果表明:组合梁扭转变形符合三阶段变形规律,翼板混凝土破坏与普通钢筋混凝土构件受扭破坏相似.在试验基础上,通过受扭性能的弹塑性理论分析以及变角空间桁架模型的极限承载力的分析计算,得到组合梁开裂扭矩以及极限扭矩的计算公式,与试验结果进行对比后发现两者吻合较好.     

钢与混凝土组合梁的扭转及极限分析方法

对钢与混凝土组合梁扭转进行了探讨，提出了以开口薄壁杆件的约束扭转理论为基础的扭转极限分析方法，首先，对组合梁扭转问题进行了讨论，确定其分析方法，将组合梁计算截面进行等效，以便于利用开口薄壁杆件的约束扭转理论对其分析，并示意了等效截面在约束扭转力矩作用下的应力分布情况，提出了组合梁扭转的近似上下限分析方法，其中，前者计算简单，适用于设计，而后者较为繁琐，可作为前者的一个校验标准，最后，通过例题将这2种方法进行了演示。     

基于板梁理论的单轴对称箱形钢梁组合扭转分析

以端部作用一个集中扭矩的单轴对称箱形截面悬臂梁为研究对象,基于板梁理论研究其扭转变形和截面扭转角.依据Timoshenko梁和Kirchhoff板力学模型,引入腹板翘曲变形偏移值m,求出单轴对称箱形钢梁扭转的总应变能和扭转刚度;根据端部作用集中扭矩的荷载,建立箱形钢梁的总势能方程,并求得单轴对称钢箱梁组合扭转最大扭转角的理论解.借助大型通用有限元分析软件ANSYS,依据扭转参数K,计算6组不同尺寸的钢梁在端部集中扭矩作用下的最大扭转角.与板梁理论的理论解进行对比,最大误差为3.37%,证明了理论解的正确性.     

正交梁系弯扭变形双协调分析

针对主、次梁楼盖中正交梁系弯扭变形双协调问题,采用弯扭角变位移法与弯扭力矩综合平衡分配法,推导出杆端位移、弯矩及扭矩的计算公式.     

弯矩、剪力对预应力混凝土构件抗扭强度的影响

模拟一系列预应力混凝土弯剪扭构件,用修正斜压场理论计算各构件的抗扭强度,从而分析扭弯比、扭剪比对构件抗扭强度的影响。