薄壁变截面高桥墩的稳定分析

应用里兹法研究了考虑墩身自重的薄壁变截面高桥墩的稳定性.构造满足桥墩位移边界条件的横向位移曲线函数,得到其应变能和荷载势能表达式.基于势能驻值条件求出了薄壁变截面高桥墩的临界荷载解析式,利用该解析式可以方便地求出薄壁变截面高桥墩的临界荷载.与有限元分析得到临界荷载的比较表明,该方法简单可靠.     

强震作用下变截面超高桥墩竖向时滞分析的传递矩阵法

为探讨变截面超高桥墩竖向时滞效应,根据经典梁理论,构造典型杆件单元状态向量的传递关系,利用达朗贝尔原理,推导集中质量模型节点状态向量的递推公式,建立等效阶形变截面单元的传递矩阵法。结合结构在时域内振动波动传播的离散时间序列性,推导建立变截面单元状态向量在离散时间序列的传递关系,提出研究变截面超高桥墩竖向时滞效应分析的传递矩阵法。研究结果表明:采用传递矩阵法计算的变截面超高扁桥墩地震响应结果与有限差分法计算结果基本吻合;对比桥墩中点及桥墩顶节的起振时刻,得到该两点振动时滞为0.07 s,表明传递矩阵法能够有效计算分析变截面超高桥墩在强震作用下的竖向时滞。传递矩阵法计算结果正确、算法可行,可用于指导变截面超高桥墩结构的动力分析和设计。     

变截面桥墩复合振动基频近似算法

为了快速准确地估算出桥墩的振动基频,在瑞利法和Southwell频率合成法的基础上导出了变截面桥墩复合振动基频的计算公式.将基频表示成各惯性元和复原元所组成子系统的频率合成,其中惯性元为墩身分布质量和墩顶集中质量;复原元包括基础变形、墩身弯曲和剪切变形.然后用有限元建模来验证该方法,并分析了不同变截面系数和墩顶附加质量比对桥墩基频的影响.计算结果表明,导出的公式与有限元计算结果很接近.该方法适用于各种基础类型的桥墩和高耸结构基频的估算.     

地震作用下钢筋混凝土桥墩有效截面抗弯刚度

为了实现常规桥梁的基于位移的简化抗震设计,有必要简化钢筋混凝土(RC)桥墩有效截面抗弯刚度的计算.将RC桥墩有效截面抗弯刚度与毛截面抗弯刚度的比值定义为有效截面抗弯刚度修正系数Reff,采用纤维单元程序UCFyber对我国常用的矩形、圆形以及矩形带倒角等截面形式的RC桥墩的Reff进行了模拟计算,曲线拟合得到Reff的简化计算公式,最后采用Opensees程序分析了多个RC桥墩的地震位移反应,对Reff简化计算公式的精度进行了检验,并确定了其应用范围.结果表明:RC桥墩的有效截面抗弯刚度修正系数Reff主要与截面轴压比和截面纵筋配筋率有关,受其他因素的影响较小;截面轴压比和截面纵筋配筋率越大,Reff越大;对于高宽比大于3.0的相对细长RC桥墩,采用Reff简化计算公式对应的RC桥墩有效截面抗弯刚度,能够获得合理的地震位移反应.     

高轴压比下内置闭合钢管的钢骨砼桥墩曲率延性系数

为提高震区桥梁抗震延性,选择内置闭合钢管的钢骨混凝土矩形桥墩进行延性设计.考虑到近场罕遇地震下桥墩可能承受较大轴力,根据平截面假定、力的平衡和材料本构关系,分别推导了高轴压比下截面屈服曲率和极限曲率关于截面设计参数的解析公式,并通过数值方法验证了解析公式的正确性.将截面极限曲率和屈服曲率之比定义为曲率延性系数,实现已知截面设计参数定量计算桥墩延性的目的,并以曲率延性系数为指标比较了钢骨混凝土桥墩和箍筋约束混凝土桥墩的抗震延性.研究结果表明:高轴压比下,利用截面设计参数计算曲率延性系数的解析方法是可行的;当耗材相同时,高轴压比下钢骨混凝土桥墩较箍筋约束混凝土桥墩具有更好的抗震延性.     

地震时作用于深水桥墩上的动水力及对桥墩动力响应的影响

基于势流体理论,针对一典型实体矩形截面桥墩,分析了不同水深时,动水对桥墩自振特性的影响.研究了不同水深和地震波类型等条件下,作用于桥墩上动水压力的分布规律及其合力作用点位置,并分析了动水对矩形截面桥墩在地震作用下动力响应的影响.结果表明,由于动水和结构相互作用的影响,矩形截面桥墩的自振周期、墩底弯矩及剪力的峰值会随着水深的增加而不断增大.动水使墩底弯矩和剪力分别最多增大了31%和50%,因此动水对桥墩动力反应的影响不可忽略.并且,不同类型地震波对作用于桥墩上的动水压力分布的影响也不相同.根据日本规范计算作用于矩形截面桥墩上的动水力的结果与本文的结果更为接近.     

变截面高桥墩临界压力的计算

基于能量方法,利用势能驻值条件推导出了变截面高桥墩临界压力的计算公式,并比较了本文方法与ANSYS的计算结果.算例分析表明,该方法比ANSYS的计算过程更简便,而计算精度非常接近.     

悬挂式货运单轨轨道梁与桥墩结构尺寸比选

悬挂式单轨应用于集装箱货运在国内外尚处于初步研究探索阶段,缺少相关的设计规范标准作为设计依据.以某货运悬挂式单轨试验线为工程背景,利用MIDAS软件建立轨道梁和桥墩模型,通过有限元分析,对比了不同轨道梁与桥墩的结构尺寸对轨道和桥墩的位移、应力及疲劳性能的影响,最后确定了所需的截面几何尺寸及各板件厚度.研究结果表明:因转向架尺寸较大,轨道梁截面轮廓也较大,整体刚度大;轨道梁各板件合理结构参数建议采用底板32 mm、腹板20 mm、顶板24 mm;对于单线工程,桥墩宜采用倒L型桥墩,截面采用矩形截面,板厚采用24 mm.     

双肢变截面空心薄壁墩施工关键技术探讨

我国西部地区,因山区地形复杂、沟壑多且深等特点,在桥梁建设过程中需采用高墩。因双肢变截面空心薄壁墩的诸多优点,被广泛应用。桥墩施工技术是桥梁施工的关键技术之一,双肢变截面空心薄壁墩的施工主要分为实心段墩柱施工、空心段施工和系梁的施工;每一个阶段施工关键技术的控制将直接影响到桥墩的建设质量。重点研究了实心段墩柱施工、空心段施工和系梁施工过程中的关键技术,供相关工程技术人员参考。     

海冰对单柱式桥墩非线性地震反应的影响

用简化的附加水质量模型考虑动水压力对桥墩的影响,用动冰力模型考虑冰与桥墩的相互作用,建立了冰水域单柱式桥墩地震反应的动力计算模型,并利用时程分析法研究了在不同类型地震作用下海冰对桥墩非线性地震反应的影响.桥墩的最不利反应一般发生在海冰质量为5×106～5×107kg,可作为桥墩设计时的海冰质量;且墩底截面出现最大曲率时对应的海冰质量随着水深的增大而变大.有冰时墩底截面曲率延性需求系数、墩顶最大位移和墩顶残余位移比无冰时增大数倍,墩底截面弯矩–曲率滞回曲线呈倒"S"型更显著,桥墩的变形和耗能能力显著下降.同时,与近场地震波作用时相比,远场地震波作用下海冰对单柱式桥墩顶部最大位移和残余位移的影响更大.     

钢管混凝土抛物线空腹拱平面内稳定性能

钢管混凝土抛物线空腹拱是在钢管混凝土桁架拱上取消斜腹杆的拱结构。本文采取理论推导和数值模拟相结合的方式,对钢管混凝土抛物线空腹拱的平面内稳定性能进行深入研究。首先,使用有限元软件建立钢管混凝土圆管拱模型,与实验进行对比,证明建模方法的正确性。其次,推导出钢管混凝土抛物线空腹拱的换算长细比,并基于ABAQUS的分析结果,采用考虑矢跨比的轴压稳定系数公式,发现该公式能预测有限元计算结果。再次,对跨中加载和半跨加载分别进行一阶线弹性分析,研究钢管混凝土抛物线空腹拱中压力和弯矩的变化规律,并分析不均匀轴力和不均匀弯矩对压弯设计公式的影响。最后,推导出空腹拱的全截面塑性弯矩公式,根据二分法原理利用python语言求出全截面塑性弯矩的数值,并根据有限元的计算结果,提出压弯共同作用下钢管混凝土抛物线空腹拱的设计公式,使其能用于指导工程实践。     

导体结构对超导磁体最大磁场的影响

现有文献在计算超导磁体的磁场时,往往假定电流在导体截面中的分布是均匀的,而不考虑导体的具体结构。本文通过对美国威斯康辛大学5500MWh超导储能线圈设计方案在采用不同导体结构情况下的最大磁场进行计算和比较后指出,导体结构对线圈导体处磁场的分布和最大磁场的大小有很大的影响。不考虑这个因素可能对磁体的稳定和安全运行带来严重问题。文章同时指出,对于大型超导储能线圈导体的结构设计,除了要考虑传热和冷却,机械强度和制造工艺等因素外。同样需要考虑由于导体截面中电流的不均匀分布对最大磁场的影响。     

变截面压杆稳定性分析的矩阵传递法

导出了分析变截压杆稳定性的普遍方程。其结果普遍适用于各种不同杆端约束条件,利用该矩阵传递法可以迅速而方便地求得各种不同变截面压杆（包括阶梯压及弹性支承压杆）的临界力,从而避免求解复杂的微分方程。     

堆载挤淤沉降断面的分段计算方法

以某拦污坝工程为背景,建立了堆载挤淤沉降断面的分段计算方法.根据初期荷载不同挤淤深度时淤泥层的稳定性,搜索得到挤淤瞬时沉降断面,在此基础上,基于比奥固结理论和修正的剑桥模型,建立数值分析模型,得到最终的堆载挤淤沉降断面.计算结果表明,最终的堆载挤淤沉降断面与上覆荷载形式正相关,挤淤沉降断面呈倒梯形分布.最后,采用高密度电法对工程实际堆载挤淤沉降断面进行检测,验证了上述计算方法的正确性.     

积分变换求梁的变形

本文从求解梁挠度的二阶差分方程出发,通过Z变换,最后推导出计算挠度和转角的简单公式,使计算过程简化。对于变截面梁和复杂受载下,此法尤为简便。同时,这也是处理离散参数的数学方法—Z变换在力学中应用的初步尝试。     

用升力线理论预报螺旋桨性能和桨叶表面压力分布

本文用准定常升力线理论方法计算船舶螺旋桨在船后运转特性．计算中考虑了升 力面影响及粘性对零升力角、升力曲线斜率的修正。用本文所提供的程序对Ｂ系列， ＭＡＵ系列桨敞水性征曲线进行了计算，其结果与试验值吻合甚好。     

塔式起重机双拉杆变截面臂架计算

本文将塔式起重机变截面水平臂架视为超静定连续梁,建立含有Heaviside函数的弹性支承变截面连续梁变形微分方程,借助力矩平衡方程,编制程序,求解出臂架拉杆力,从而确定变截面臂架任意截面的内力和变形。     

变截面梁柱刚度方程的近似解

取变截面梁柱单元的挠度函数w为五次多项式 ,用最小势能原理解w及梁柱的刚度系数 .通过对截面按幂函数变化的梁柱的计算与由Bessel函数的准确解的比较 ,检验了近似解的适用性 .计算结果表明 ,当I0 /i<1 0及P/Pcr<2 (Pcr为杆件的临界荷载 )时近似解有较高的精度 .对可视为拟变截面梁柱的弹塑性梁柱 ,可以推断本近似解也适用 .     

全波纹腹板H型钢门式刚架的内力分析

全波纹腹板H型钢在一定程度上缓解了腹板薄壁化与稳定性之间的矛盾.运用变截面梁单元有限元法和MATLAB高级编程语言分析了波幅与波纹改变时对全波纹腹板变截面门式刚架的内力与柱顶水平位移的影响.通过分析可知,随着波幅的增大刚架柱顶水平位移在减小,随着波长的增大刚架柱顶水平位移在增大,但波幅与波纹的改变对刚架的内力影响不明显;并与等截面门式刚架进行对比,用实例说明了全波纹腹板H型钢门式刚架柱顶水平位移较小的优越性.这为全波纹腹板H型钢在工程中的应用提供了理论依据.     

各向异性薄板对角拉伸下的弹塑性皱曲分析

本文应用Ｈｉｌｌ正交各向异性塑性理论和稳定的能量法则，推导出各向异性薄板在对角拉伸下皱曲的弹塑性稳定方程，并计算了两种材料ＬＹ１２Ｍ和ＳＰＣＥＮ的失稳临界值，理论计算与ＹＢＴ试验较吻合。