某双悬臂渡槽风致破坏原因分析

介绍了某双悬臂渡槽的结构及风致破坏情况,论述了渡槽静力风荷载与等效脉动风荷载的计算方法,指出渡槽等效风荷载的计算方法有别于桥梁和建筑结构,有其自身的特点.根据作用在某渡槽结构上的风荷载响应,分析了该渡槽风致破坏的原因：低估了结构静风荷载,忽略了结构脉动风荷载的影响;结构自身的抗风构造缺陷.     

巷(隧)道支护中的非对称荷载效应

针对对称结构的巷(隧)道支护体在非对称荷载作用下易于变形和破坏的特点,通过大量的现场观测,建立了该条件下巷(隧)道的“支护体-围岩”相互作用模型,引入非对称荷载因子和结构分析方法,研究了不同类型支护体在非对称荷载条件下的内力及变形性能,讨论了非对称荷载对支护体承载能力和可缩性能的影响,并据此给出了该条件下巷(隧)道支护体的设计要素.     

考虑流固耦合的大型渡槽横向动力分析

渡槽槽身是一种薄壁构件,在建立其动力分析模型时除应考虑渡槽槽身横向、竖向、纵向以及自由扭转变形外,还应考虑渡槽薄壁结构约束扭转变形以及槽内有水时水体对槽身的流-固动力相互作用.为此,依据符拉索夫及豪斯纳尔理论建立了考虑槽内水体与槽身动力相互作用的渡槽薄壁结构横向动力分析模型,由能量变分原理推导给出渡槽薄壁梁段单元刚度矩阵及质量矩阵表达式,通过数值算例验证了该模型的正确性;利用该模型对某大型渡槽进行了多种工况的频率计算,计算结果表明该大型渡槽在无水和设计水位时,其振动频率有所变化.该模型计算简单,是考虑渡槽槽内水体横向流-固动力相互作用的实用动力分析模型.     

结构拓扑优化方法在拱式渡槽拱轴线设计中的应用

针对拱式渡槽拱轴线的受力特点,建立拱轴线拓扑优化模型,并将结构拓扑优化方法生成的拱式渡槽拱轴线与相同矢跨值的圆弧拱轴线和二次抛物线拱轴线进行了对比.结果表明,由结构拓扑优化方法生成的拱轴线,自重作用下的弯矩值以及相同均布荷载作用下的应力值都比相同矢跨值的圆弧拱轴线和二次抛物线拱轴线小.这说明连续体结构拓扑优化方法可应用于作用荷载相对均匀的拱式渡槽拱轴线设计.     

无腋角综合管廊结构足尺模型静载试验与有限元分析

装配整体式混凝土管廊结构一般不设置腋角,为研究无腋角综合管廊结构的破坏机制、承载能力以及裂缝状况,完成一个多舱无腋角综合管廊节段足尺模型集中荷载下的静载试验,并与带腋角节段模型进行比较.试验结果表明:集中荷载作用下,管廊长跨顶板裂缝宽度达到短期作用下的裂缝宽度限值0.133 mm为控制条件,顶板最终发生剪切破坏.建立有限元模型并利用试验结果加以验证,采用非线性有限元方法分析管廊节段模型,结果表明均布荷载和集中荷载下节段模型的力学性能基本相同.根据节段模型试验和非线性有限元分析可知,无腋角和带腋角管廊结构的设计控制条件均为最大裂缝宽度,但最终破坏均为顶板的剪切破坏.适当增加管廊顶板的纵筋配筋率,不带腋角的管廊结构性能与带腋角的管廊结构性能接近.     

短杆钢箱桁架结构数值模拟方法探究

基于某短杆钢箱桁架渡槽实例,通过ANSYS大型有限元计算软件,分别建立了渡槽节段的实体模型和简化的梁单元模型;然后,根据渡槽实际受力情况设置了跨中集中荷载以及均布荷载两种荷载工况形式,并进行这两种工况下的位移和应力比较,找出梁单元模型与实体单元模型间计算响应的差异;最后,验证了梁单元模型在短杆桁架位移计算中得到的结果在误差允许范围内,引入了梁单元模拟短杆钢箱桁架结构时的应力包络系数,以指导类似短杆钢箱桁架结构数值分析计算。     

考虑变形影响的钢筋混凝土圆柱受剪承载力计算模型

准确计算钢筋混凝土(RC)圆柱的受剪承载力是进行延性抗震设计的关键,可有效防止脆性剪切和弯剪破坏模式发生。基于已有的RC圆柱拟静力试验结果,分析了RC圆柱的地震破坏模式和受剪承载力确定方法,在理论分析的基础上提出了考虑变形(位移延性)影响的RC圆柱受剪承载力计算模型,并与现有模型进行了比较。研究结果表明,地震作用下RC圆柱的受剪承载力随塑性铰区变形的增加而减小;弯剪破坏模式下,RC圆柱的受剪承载力取决于塑性铰区剪切破坏发生时对应的水平荷载而非骨架曲线上的峰值荷载;所提出的模型能有效反映变形对RC圆柱受剪承载力的影响,计算结果与试验数据吻合较好,可用于不同地震破坏模式RC圆柱受剪承载力计算。     

爆炸作用下薄壁柱壳结构动力响应实验研究

为获得薄壁圆柱壳结构在可燃气体爆炸作用下的动力响应特性,该文进行了乙炔/空气混合气体爆炸冲击波对缩比薄壁柱壳模型的冲击实验,测得模型壁面的超压荷载、动态应变和振动加速度时程曲线。通过对时程曲线的变化特征分析,研究了爆炸荷载作用下薄壁柱壳结构的响应特性及其破坏机理。实验结果表明,在爆炸荷载作用下,正反射迎爆区域壁面超压和应变峰值始终最高;柱壳模型抵抗变形破坏的能力与其径高比D/H有关,径高比接近1的模型抵抗变形破坏的能力较强;柱壳模型内部液体能够吸收和耗散爆炸冲击能量。     

基于临时加固策略的日光温室极端风雪灾害对策

为研究极端风雪灾害下日光温室结构的加固对策,利用ANSYS有限元分析软件,考虑材料非线性、几何大变形以及结构非线性条件,建立日光温室单榀骨架模型.分别模拟风荷载、雪荷载、风主导风雪荷载、雪主导风雪荷载4种荷载工况下日光温室结构失稳破坏的全过程,得到了其失稳模式与结构荷载位移关系曲线,并根据失稳模式提出相应临时加固办法....     

新疆北疆寒区渡槽温度应力的分析

温度应力是引起大体积混凝土结构,例如大坝、水闸、桥梁和渡槽等出现裂缝和发生事故的主要原因,因此对其进行温度应力分析应是一必不可少的内容。本文基于新疆北疆寒区短期温度变化比较剧烈的特点,采用有限元分析软件ANSYS10．0计算分析了某一大型渡槽的三维稳态温度场和温度应力,结果表明在较大的温差荷载作用下,在结构内部产生的温度应力是相当可观的。由此得出在渡槽设计中,温度效应作为对渡槽内力影响的主要因素之一,必须给予足够的重视而不能忽略不计。     

FRP-铝合金平面桁架结构极限承载性能试验研究

为了提升脆性FRP拉挤型材应用于桁架体系时的结构延性承载性能,提出了将金属材料构件和不同组合节点应用于FRP桁架体系的组合设计理念。设计和制备了一榀FRP-铝合金平面桁架模型,通过开展结构四点弯曲极限破坏试验,揭示了结构的全过程非线性位移响应、破坏模式及机理,进而对所提设计理念及结构延性提升措施的可行性进行了验证。试验结果表明：组合平面桁架结构在最终失去承载力之前呈现出组合节点滑移、铝合金上弦杆压屈变形、端部GFRP斜腹杆压溃破坏等多种渐进破坏模式,结构全过程荷载-位移曲线表现出明显的非线性变化趋势,特别是铝合金上弦杆的压屈效应使整体结构具备了明显的延性变形特征。建议可通过对FRP桁架在结构和构件层面进行组合设计,使其获得良好的延性承载性能和破坏预警信息,以提升结构的安全性和鲁棒性。     

克孜河渡槽风荷载数值模拟

为了探究风荷载对克孜河渡槽结构的影响,考虑到经济成本和时间成本,采用数值模拟进行研究。本文基于流体力学CFD理论,利用Midas NFX CFD软件研究克孜河渡槽的风场环境及风荷载响应,模拟不同风攻角条件下风荷载对渡槽的影响,通过与已有的风洞试验结果对比分析,来验证数值模拟结果的可靠性,深入剖析了风攻角变化对渡槽的影响,并采用数值模拟与单因素方差分析相结合的方法,验证了风攻角变化对渡槽三分力系数的影响。计算结果显示风攻角对三分力系数有显著影响,以及数值模拟可以快速高效的模拟出克孜河渡槽周围复杂的风场环境,能直观反映渡槽表面负压区的分布规律,研究成果对渡槽风荷载的结构设计具有一定的参考意义。     

桁架拱渡槽理论分析和试验研究

本文利用结构矩阵分析法,对桁架拱渡槽的结构特性进行了全面的理论分析.包括选择合理结构型式和拱曲线型式、采用最优矢跨比、确定节间距、拟定杆件基本尺寸以及考虑温度变化、支座位移和风荷载的影响等.该项成果进行了结构模型试验验证,可用于桁架拱渡槽设计.     

无梁楼板的抗倒塌性能试验研究及分析

偶然荷载作用下,预测结构可能发生的破坏并提供新的荷载传递路径,是结构抗倒塌设计的重要内容.对一4层钢筋混凝土框架结构模型的第1层板,采用静载试验来模拟无梁楼板结构下层支撑构件的失效.通过机械千斤顶对板分级施加荷载来模拟上部结构荷载,随着千斤顶施加荷载的不断增加,楼板受拉面出现放射状裂缝,板的压力薄膜作用使得其承载能力比屈服线理论计算值提高40%左右.楼板中间突然出现倒圆锥形破坏区域后,结构原有的荷载传递机制发生了转换,钢筋形成的索网能承担上部荷载约为屈服线理论计算值的65%.基于试验结果对试验模型破坏机理进行了分析和计算,并提出依靠薄膜作用实现无梁楼板结构抵抗倒塌的途径.     

南水北调某渡槽三维有限元设计分析

本文采用有限元程序建立三维模型,对南水北调某渡槽进行了设计分析。发现该渡槽的刚度比较大,在自重和水压力荷载下,渡槽各向位移均较小;不计应力集中,渡槽跨中底板某些局部地区纵向拉应力,达到了3.24MPa,根据《水工混凝土结构图设计规范》C50混凝土抗拉强度为2.0MPa,因此渡槽的最大拉应力大于混凝土抗拉强度值,需要配置预应力筋,以防槽体开裂。     

交叉结构面对岩体力学特性的弱化效应

针对交叉结构面对裂隙岩体强度和变形性质的影响,采用颗粒流方法并结合参数校准过程,生成三组(S、SD和SN组)不同结构面组合的试样模型,并对试样模型进行了单轴压缩试验;研究了单轴压缩下交叉结构面的相互作用,以及其相互作用对试样强度、变形和破坏过程的影响。研究表明:1)包含交叉结构面的试样的起裂强度和峰值强度均小于仅包含最不利结构面的单裂隙试样;2)随着轴向荷载增加,结构面交叉处出现显著的应力集中现象,进而促进微裂纹的发展;3)在相同荷载条件下,包含交叉结构面的试样中微裂纹数量明显多于仅包含最不利结构面的单裂隙试样;4)当试样中结构面的倾角在一定区间内时,交叉结构面对试样的破坏形式有明显的影响。     

考虑土-结构相互作用渡槽流固耦合体风振响应分析

以排架渡槽为研究对象,分别建立考虑土-结构相互作用(SSI)效应和不考虑土-结构相互作用(SSI)效应下的三维渡槽-水流固耦合体风振计算模型,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体的耦合相互作用问题,针对不同水深工况,分别计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的动力响应。研究结果表明:考虑SSI效应使得渡槽结构横槽向抗风刚度降低,导致结构风振位移响应增大;渡槽结构各部位最大主应力随槽内水深增大而增大,考虑SSI效应渡槽结构主应力稍大于不考虑SSI效应渡槽结构主应力;在脉动风荷载作用下,水深是决定渡槽倾覆力矩和动水压力的控制因素,土-结构作用的影响较小。     

不同斜撑方式对格构式异形铁塔的影响

铁塔是一种典型的主要承受风荷载的高耸结构.为了保证铁塔在正常使用状态下不发生过大的变形,必须对铁塔进行风荷载作用下的结构分析,并设计出合理的结构形式.结合风洞模型实验,利用大型有限元计算程序,分析对比了格构式铁塔的不同斜撑方式对结构变形的影响,得出交叉斜撑方式能使铁塔圆弧段的变形更小.     

基于ansys的网架结构优化分析

文章介绍了网架结构ansys分析的方法和相关命令流,利用ansys中的荷载工况组合对网架自重和外荷载进行荷载组合,确定了网架的最大变形和各杆的轴力,得到了该网架各杆的应力。再定义杆件壁厚作为设计变量,节点最大变形和杆件的应力作为状态变量,以达到目标函数钢材用量最小的目的。该文借鉴钢结构构件的可靠度指标的取值范围,综合分析网架结构的破坏特点之后,采用模糊优选方法,确定了网架结构杆件的可靠度指标。将可靠度指标约束条件引入网架结构模糊优化设计中,建立基于可靠性的模糊优化设计模型,使网架结构在进行优化设计时达到经济性和安全性的协调统一。分析结果表明了ansys在网架结构优化分析的可行性。     

超大地面荷载下盾构工作井叠合结构的力学响应

为了解决现行盾构工作井的设计缺乏对超大地面荷载作用的验算问题，通过开展室内缩尺模型试验，研究盾构工作井从施工期到服役期在超大地面荷载下地下连续墙与主体结构侧墙所构成叠合结构的力学响应，并考虑盾构工作井周围土体中地下水的作用，探讨土体抗剪强度减小对超大地面荷载最大值的影响。结果表明：在超大地面荷载作用下，盾构工作井中隔墙的抗压刚度较大，以受压的形式承担了大量的荷载效应，导致叠合结构上部容易发生低应力水平下的整体水平位移，进而在围护结构底部发生失稳，导致整体破坏；主体结构侧墙在施工期的初始挠度及叠合结构整体水平位移使得叠合结构中地下连续墙承担了大部分内力；通过观测室内缩尺模型中叠合结构的变形量，由模型数据换算得到盾构工作井顶部极限超载为445.5 kPa,远大于盾构工作井周围土体地基承载力特征值130 kPa,验证了采用地基承载力对超大地面荷载下地面硬化进行设计的安全、可靠性。