大跨度预应力混凝土斜拉桥的空间非线性分析

本文应用三维空间有限元单元法,结合斜桥桥的实际施工过程,同时考虑斜拉桥的缆索垂度效应,梁柱效应,结构大位移效应,以及混凝土收缩徐变,预应力及其损失,施工中结构体系转换等各种因素的影响,编制了大跨度预应力混凝土斜拉桥的空间非线性分析软件,并提供了前后处理功能,可以结合拉桥的实际施工过程,很方便地跟踪分析各种方法施工的预应力斜拉桥从施工开始到成桥这一整个过程任一时刻的内力变形。     

预应力组合梁桥的时效分析

本文根据组合梁桥的施工过程，采用按龄期调整的有效模量，结合有限单元步进法，对组合梁的时效行为进行了分析探讨，并编制了相应的计算程序，在程序中考虑了单元的分层建造，张拉预应力筋，结构体系转换，施工外荷载的影响以及各节段混凝土龄期的不同所导致的收缩，徐变差异，可以计算组合梁结构从施工到成桥这一整个过程中任一时刻的截面应力与变形，还可预测成桥后若干年收缩，徐变引起的组合截面应力与变形的变化，文末以一座两     

竖向荷载下半刚接组合框架的有限元分析

为了分析连接弯矩-转角关系和荷载大小对组合框架性能的影响,该文采用有限元方法,考虑了连接弯矩-转角关系、楼板的组合效应和几何非线性的影响,通过引入能直观反映连接刚度的端部约束系数来修正现有刚接框架的结构刚度矩阵和杆件固端力。研究表明:连接弯矩-转角关系对框架内力和位移影响较明显;在半刚接阶段0.143相似文献   

逐层施工中徐变效应分析的程序设计实现

本文引入面向对象的方法,以VC++6.0为开发工具,编写了结构空间模型的有限元分析程序。通过采用徐变效应分析中有效模量法原理,根据施工过程的时间顺序,修正每层结构在不同施工阶段的有效模量,逐层计算考虑徐变后的结构变形。可为结构在施工阶段的挠度、裂缝控制以及预拱度的设置提供参考,也为层间位移控制在考虑徐变效应时提供依据。     

矩阵位移法分析桁架结构

矩阵位移法分析桁架结构,具有易于实现计算自动化的优点,得到广泛应用.它的主要解题思路是:首先将结构离散成为有限个独立的单元,进行单元分析,建立单元杆端力与单元杆端位移之间的关系式---单元刚度方程;然后利用结构的变形连续条件和平衡条件将各单元组成整体,建立结点力与结点位移之间的关系式---结构刚度方程,这一过程为整体分析;最后求得结构的位移和内力.矩阵位移法就是在一分一合,先拆后搭的过程中,把复杂结构计算问题转化为简单的单元分析和集合问题.     

几何非线性结构的徐变效应分析

主要研究了几何非线性结构的徐变效应问题。在大变形理论的基础上,给出了空间梁单元的非线性几何方程,阐述了几何非线性结构进行徐变效应分析的原理和方法,并建立了相应的平衡方程。考虑徐变效应的内力重分布的影响,得到了按施工阶段进行几何非线性结构的徐变分析的增量形式和分析步骤。最后通过与试验结果进行比较,验证了程序的正确性。     

大跨度斜拉桥的施工非线性倒拆分析

以斜拉桥静载弯曲能量作为目标函数,综合考虑斜拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应,并采用混合法求解系统方程,确定斜拉索成桥时的初始张拉力。以由此确定的斜拉桥初始状态作为施工非线性倒拆分析的初始状态,倒拆分析的过程中需要考虑相应阶段的混凝土收缩、徐变影响,倒拆分析的结果作为斜拉桥施工阶段的斜拉索张拉力,即斜拉桥施工阶段的最终优化结果。该方法经过算例验证,取得了较好的结果,为斜拉桥的施工控制提供了依据。     

砌体结构偻、屋面板考虑温度应力和混凝土收缩时裂缝分析与对策

对一批已建和在建砌体结构工程中,由于温度应力、混凝土的收缩徐变、施工期间养护不当、构造柱圈梁过分约束、基础不均匀沉降等原因造成楼面板屋面板开裂进行了调查研究。通过理论分析及具体实际概述了砌体结构中砼构件在砼固收缩以及温度变化时结构内部产生的及其影响。找出产生裂缝的原因,提出在设计和施工中应注意的一些新的看法。     

半刚性连接钢框架稳定性的刚重比控制方法

通过对构件转角-位移方程的修正,推导了半刚接梁单元线刚度修正系数。用等效水平力方法,推导了结构临界重力荷载,提出了用对结构刚重比的控制来进行半刚接钢框架考虑重力二阶效应的稳定计算方法。算例结果表明:连接的半刚性对结构稳定的影响非常大,在该类型钢框架计算时,必须考虑连接刚度的影响。该方法使用方便,计算结果精度高,便于工程设计。同时还计算分析了连接的初始刚度对结构位移和刚重比的影响。     

基于组合单元的混凝土结构徐变分析方法

对混凝土徐变的研究现状和数值计算方法做出评价,提出了混凝土结构徐变计算的空间有限元分析方法。以组合单元为基础,建立混凝土徐变的三维计算模型:将结构的变形、内力状态、结构形式及约束情况均沿时间轴进行划分,再根据结构在每个时间点上各参数的变化值,推导出了混凝土徐变计算的递推公式;又基于虚功原理建立混凝土徐变刚度矩阵,绕过应力与应变,直接通过位移增量计算自由徐变应变增量的等效荷载,提高了徐变数值计算精度;组合单元是对原有实体等参元的继承和拓展,能够分别考虑钢筋和混凝土各自对单元刚度矩阵的贡献,而两者又通过自由度变换的方法有机的结合在一起,构成一种可专门用于模拟钢筋混凝土结构的单元形式。实例分析结果表明:用组合单元做混凝土徐变分析,能够计入钢筋对徐变的阻碍作用,解决在钢筋和混凝土之间的应力重分布问题,更准确的计算出结构变形和内力变化。     

高层框架-剪力墙隔震结构地震响应研究

针对高层框架-剪力墙基础隔震结构,考虑框架与剪力墙之间的相互作用,建立了高层框架-剪力墙基础隔震结构的动力分析模型,剪力墙为分布参数体系,框架结构为集中参数体系,通过边界条件把隔震支座及框 架-剪力墙结构中框架部分对剪力墙的影响引入到分布参数体系,推导出高层框架-剪力基础隔震结构的频率方程及振型正交条件,进一步应用Hamilton原理,推导出隔震层隔震装置作用在各振型上的等效阻尼比,从而实现该体系运动方程的解耦,然后通过振型叠加法求解结构的地震响应。通过对一栋10层框架-剪力墙基础隔震结构进行动力特性及地震响应仿真分析,结果显示,建立的动力分析模型能较好的反映结构的动力特性,提出的高层框 架-剪力墙隔震结构动力求解新方法能方便的求解结构的动力响应,与有限元数值积分法基本一致,可以反映地震作用下框架与剪力墙相互作用的经历。     

考虑水化热粘弹性应力影响的超长结构设计计算与分析

超长结构因水化热与日光曝晒的环境影响,在结构的受力构件内产生不均匀的变形,当边界支座受到强烈约束时,可使结构产生随混凝土硬化龄期变化的附加内力。按照设计规范的技术发展水平,计算考虑水化热对结构的影响有很大的难度,当结构形状较复杂时尤为如此。以此为研究重点,采用粘弹性有限元数值分析方法,摸拟了水化热对超长结构的影响,可以得到结构使用前的应力状态和对承载力的影响,直接判断混凝土控制截面处是否存在开裂及发生破坏,在设计和施工中得到控制和避免。     

超高层结构施工竖向变形规律及预变形控制研究

为了掌握超高层结构施工竖向变形累积规律,提出合适的施工预变形分析方法。该文对国内3个400m以上典型超高层结构进行施工全过程仿真研究,开发标准化施工仿真建模方法,综合时变结构离散分析法、龄期调整有效模量法、单元生死、位型控制、分步加荷等关键技术对材料时变,几何时变、边界条件时变进行模拟,形成完整的超高层结构施工全过程仿真技术,得到了不同工况下超高层结构施工竖向变形规律。在此基础上,采用阶段位移补偿法,以竖向位移、框筒内外相对变形为控制目标,建立超高层预变形分析方法,得到了结构施工过程中各层标高预调值,为该类结构的施工变形控制提供了理论依据。     

钢支撑动力屈曲致扭机理及BRB减扭机理的研究

研究了钢支撑混凝土框架结构侧移和扭转地震响应的特点,揭示了在反复加载过程中钢支撑动力屈曲会对抵抗扭矩产生影响,使结构塑性铰状态发生非均衡性变化从而导致非弹性扭转的过程。运用达朗贝尔原理研究了钢支撑屈曲使结构产生惯性力、惯性扭矩并出现非弹性扭转突增的致灾机理,并通过振动台试验、有限元非线性分析对类似性能加以验证。对比研究了防屈曲支撑对结构的抗扭效果,以及阻断结构发生非弹性扭转突增的工作机理。最后针对设计上将普通钢支撑作为中心支撑混凝土框架结构第一道抗震防线的保障条件、设置防屈曲支撑减控非弹性扭转的技术保障措施等提出了建议。     

地铁隧道爆破开挖对高层框架结构的动态响应

针对城市地铁建设过程中隧道爆破对高层建筑物带来的不利影响,基于萨道夫斯基公式,对现场爆破振动测试与有限元模拟对比分析,现场测试结果与计算结果吻合较好。以框架结构垂向振速为研究对象,采用动力有限元方法对高层框架结构在爆破地震波作用下的响应规律进行了研究,并分析了并行隧道不同开挖工况下高层框架结构不同响应特点。计算结果表明:高层框架结构在爆破地震波影响下存在明显高层放大效应放大倍数最大达3.48倍;地铁隧道已开挖段对高层结构振动有空腔放大效应,空腔放大效应的主要影响因素有框架结构与隧道的间距、已开挖隧道空腔相对爆源位置等,前者影响更显著。     

基于改进LHS方法的预应力混凝土结构长期性能概率分析

针对混凝土收缩徐变模型离散性较大的特点,改进拉丁超立方抽样方法的样本点生成策略。改进策略在样本均值误差为零的限制条件下,避免样本点中出现小于0的现象,符合物理意义。收缩应变的简单算例表明:采用改进生成策略后的计算结果与改进前相比,二者均值基本一致,改进后的标准差略有降低。对超长预应力混凝土多层框架结构进行概率分析,考察10000d时间内,季节性温差作用下结构长轴方向端柱顶部位移和结构中部楼板应力的变化趋势。结果表明:改进样本点生成策略可成功应用于大型复杂结构长期性能的概率分析。     

斜拉桥施工初始索力的确定

本文介绍了直接利用前进分析确定斜拉桥施工初始索力的方法。该方法以施工正序进行分析,能够精确计及结构的几何非线性、混凝土收缩徐变以及其他因素的影响。与以往随方法相比,该方法考虑因素全面,计算简使、精度高。用该方法获得的施工初始索力进行施工,成桥索力及线型易于保证,可以大大减少工程控制的工作量,节约大量人力、物力和财力。     

高层框架-斜交网格结构协同受力性能研究

高层框架-斜交网格结构是由高层斜交网格结构和框架结构组成的双抗侧力体系。采用理论推导和数值模拟的方法研究了该体系处于弹性和弹塑性状态下楼层水平剪力分配规律。针对高层斜交网格结构和框架结构协同工作变形特点,提出结构体系的弹性平面简化分析模型,进一步推导出结构侧向变形和剪力计算公式,并研究了结构处于弹性阶段时的剪力分配规律;采用非线性静力推覆法对结构体系在弹塑性阶段的变形特性、刚度退化和剪力分配规律进行了研究。结果表明:高层斜交网格结构和框架结构的协同工作性能良好,结构在弹性阶段,结构刚度的特征值及荷载分布对其剪力分配影响较大;结构进入塑性阶段,斜柱刚度退化速率较快,楼层剪力存在重分配现象。     

Analysis of prestressed concrete slab-and-beam structures

 In this paper a solution to the problem of prestressed concrete slab-and-beam structures including creep and shrinkage effect is presented. The adopted model takes into account the resulting inplane forces and deformations of the plate as well as the axial forces and deformations of the beam, due to combined response of the system. The analysis consists in isolating the beams from the plate by sections parallel to the lower outer surface of the plate. The forces at the interface, which produce lateral deflection and inplane deformation to the plate and lateral deflection and axial deformation to the beam, are established using continuity conditions at the interface. The influence of creep and shrinkage effect relative with the time of the casting and the time of the loading of the plate and the beams is taken into account. The estimation of the prestressing axial force of the beams is accomplished iteratively. Both instant (e.g. friction, slip of anchorage) and time dependent losses are encountered. The solution of the arising plate and beam problems, which are nonlinearly coupled, is achieved using the analog equation method (AEM). The adopted model, compared with those ignoring the inplane forces and deformations, describes better the actual response of the plate–beams system and permits the evaluation of the shear forces at the interfaces, the knowledge of which is very important in the design of prefabricated ribbed plates. Received 1 June 2000     

高层钢结构考虑长周期地震动的减震加固研究

考虑长周期地震动的影响对一高层钢结构进行了减震加固，并对其抗震性能进行了评估。日本东京新宿地区一高层钢结构经历了“3·11”地震，其强震观测系统记录到了有价值的加速度时程数据，为使其成为人流密集区域的避难场所，拟进行减震加固以提高其抗震性能。基于记录数据进行了频谱分析和时频域分析，发现此次地震具有明显的远场长周期和长持时特征，其长周期分量持续到300 s后才逐渐衰减；利用Ai分布地震力研究了结构的非线性特征和损伤分布，并在此基础上采用基于存储刚度的静力分析方法进行了减震优化设计；选取了包含记录数据在内的长周期长持时地震动和一般地震动对减震加固结构进行了非线性动力分析及损伤评估。结果表明:相较于一般地震动，长周期长持时地震动作用下高层结构的减震效果更明显，优化后的减震加固方案使结构的振动衰减较快，不仅减小了结构的最大响应，而且有效降低了构件的损伤数量和损伤程度。衡量钢支撑局部屈曲的累积轴向应变在长周期长持时地震动作用下明显大于一般地震动，故长周期长持时地震动对钢支撑局部屈曲影响较大。