均布荷载作用下工字形简支深梁有限元分析

应用弹性力学有限单元法研究了均布荷载作用下不同跨高比的双轴对称工字形简支深梁的挠度及应力分布变化规律,并与材料力学长梁计算值进行比较。研究结果表明,跨高比越小,用长梁公式计算跨中挠度产生的误差就越大;跨高比的不断减小对上翼缘附近正应力和等效应力的影响较大,对下翼缘附近的正应力和等效应力的影响相对较小;剪应力对跨高比的变化不是很敏感。得到的结论可为工程设计提供一些有益的参考。     

西霞院水电站主厂房吊车梁结构设计

运用传统的结构力学法对西霞院工程电站主厂房吊车梁进行了全面的结构计算分析和设计.计算出了各跨度吊车梁在吊车荷载作用下的绝对最大弯矩、最大剪力,据此进行了梁的配筋计算、裂缝宽度验算及挠度计算.西霞院主厂房吊车梁施工完成后顺利通过了吊车梁荷载试验,保证了吊车的良好运行.     

南水北调中线京石段漕河渡槽结构简化计算

为了减小大跨度渡槽结构计算的难度和复杂度,为同类型大跨度渡槽的计算提供简化方法,同时验证漕河渡槽（30 m跨）安全监测仪器布设的合理性,对南水北调中线京石段应急供水工程漕河渡槽段30 m跨多侧墙渡槽进行了简化计算。根据渡槽的结构和受力特点,将30 m跨多侧墙渡槽简化成底板、次梁、主梁、墙体,并分别进行了结构简化计算,根据计算的弯矩确定了渡槽的不利断面。针对这些不利断面,应在应力或挠度较大的位置合理布设监测仪器,以实时反映渡槽的运行情况。     

节点刚度对贝雷梁强度和刚度性能影响分析

针对贝雷片连接刚度问题,为研究贝雷片之间节点刚度对贝雷梁整体强度和刚度的影响规律,结合小浪底黄河大桥施工栈道中贝雷梁桁架,采用Ansys中Matrix27模拟了节点,并对整体贝雷梁进行了有限元分析。结果表明:当跨度相同时,随着节点转动刚度的增大,贝雷梁最大位移减小。跨度18 m时,当节点为铰结时,最大位移为13.82 mm;当节点为半刚性时,最大位移为12.49 mm;当节点为刚结时,最大位移为12.28 mm。当跨度相同时,随着节点转动刚度的增大,贝雷梁最大应力减小。当节点为铰结时,最大应力为110.33 MPa;当节点为半刚性时,最大应力为88.52 MPa;当节点为刚结时,最大应力为87.60 MPa。随着跨度的增大,节点刚度不同导致的最大应力之差也随之增大。随着加载力的增大,贝雷梁最大应力也随之增大,节点刚度不同导致的最大应力之差也随之增大。     

高强钢筋水工混凝土梁短期挠度试验研究

针对现行《水工混凝土结构设计规范》(DL/T 5057—2009)短期刚度公式背景资料钢筋强度较低的问题，进行了10根配置HRB400钢筋的混凝土简支梁受弯试验，试验量测了梁在每级荷载下的跨中挠度，分析了跨中挠度随荷载的变化规律，对试验梁在(0.5～0.7)M_u荷载下跨中挠度实测值与水工规范计算值进行了对比。结果表明：跨中挠度随荷载的变化与普通钢筋混凝土梁基本一致，荷载-挠度曲线分为裂缝出现前、裂缝出现后和钢筋屈服后3个阶段；跨中挠度实测值比水工规范计算值偏大；对本文试验使用荷载下24个挠度实测值和收集整理的其他研究者简支梁受弯试验95个挠度实测值的统计分析表明，高强钢筋混凝土梁短期刚度与α_Eρ为线性关系，根据本文试验数据采用线性模型对水工钢筋混凝土规范的短期刚度公式有关系数进行了修正，其结果与实测挠度符合良好。     

克孜河渡槽充水载荷试验及结构承载能力评价

为了评价克孜河渡槽结构的承载能力,需开展充水载荷试验。通过实时监测试验加载过程中各梁跨的跨中挠度值和卸载后残余挠度值,分析加载过程中挠度值随荷载的变化规律,确定加载级别与稳荷时间,判断渡槽结构在各级荷载下的工作状态,并引入结构承载能力评价指标结合监测结果对结构承载能力进行评价。结果表明：充水载荷试验分6级进行,稳荷时间30 min即可满足试验要求;结构各梁跨的实测挠度随水荷载增加而增大,在满槽水位时达到最大值,纵梁、左边梁和右边梁最大实测挠度分别为3.40、2.53和2.35 mm,且各级荷载下实测挠度与荷载呈显著的线性关系,线性相关系数均在0.95以上,结构处于线弹性工作状态;结构承载能力评价指标挠度极值、相对残余挠度和挠度校验系数均小于规范限值,并通过与同类工程对比,综合反映出克孜河渡槽结构具有较好的承载能力。     

地铁预应力U形梁非线性数值分析

随着城市轨道交通的迅速发展,预应力混凝土U形梁由于其自身的优点得到了广泛的运用。我国对于U形梁的使用先后出现在了上海地铁6号线,广州地铁2号线以及南京地铁2号线中。但由于U形梁空间受力复杂,还未形成相关的设计依据。本文以实际工程为背景,基于ANSYS有限元软件对U形梁进行了非线性弹塑性分析。对U形梁在不同荷载工况下的挠度,混凝土以及钢筋强度进行了分析。并且对于1.0倍跨中弯矩荷载下的挠度值与实验值进行了对比。最后得到3.37倍跨中弯矩荷载为极限承载能力值,与2.0倍设计荷载值相比偏于安全。通过本文的研究,希望为以后U形梁的设计理论提供依据。     

桩基支承梁与弹性地基梁承载性能对比研究

桩基支承梁的梁体承载能力由桩基及梁体本身的刚度提供，而弹性地基梁由于梁体下方和两侧土体的影响，其承载能力较桩基支承梁有一定的提升。以长江下游某内河重力式码头的后轨道梁为研究对象，建立二维模型选取轨道梁危险工况并建立轨道梁三维数值模型，对比分析弹性地基梁与桩基支承梁的内力及位移，研究表明弹性地基梁相比于桩基支承梁，最大挠度减小26．4％～35．3％，最大正弯矩减小11．3％～12．4％，桩身最大压应力减小1．8％～45．3％，最大竖向位移减小28．1％～39．0％，弹性地基梁相比于桩基支承梁在相同的受力情况下，梁体以及桩身的内力、应力均有所减小，弹性地基梁的承载能力更强，同时发现土体轨道梁协同受载不仅使得轨道梁及桩基的受力减小，还会影响轨道梁及桩基的应力分布状态。     

基于对流-导热耦合模型的寒区水工隧洞围岩温度-应力耦合分析

为研究不同环境条件下水工隧洞围岩瞬态温度-应力耦合场的分布特性及变化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于M-C本构模型,采用有限元仿真计算,对不同自然通风温度和不同风速下水工隧洞洞口及洞中位置围岩温度-应力耦合场进行系统分析。结果表明,隧洞洞中位置的温度高于洞口,自然通风时洞中位置产生的温差大于洞口位置;由温差产生的温度应力(拉应力)抵消了部分围岩压应力,洞中位置主应力受对流-导热影响大于洞口;通风时间增加,隧洞的塑性应变值及塑性区范围都增加,150 d时塑性应变值在洞口腰拱位置较大,为0.019,塑性区半径约为1倍洞径,厚度约为2.08 m;通风风速增加,隧洞主应力值及塑性应变值都减小,但变化幅度很小;通过150 d有无温度荷载条件对比得出,温度应力在腰拱位置最大,为0.16 MPa。     

预应力混凝土连续箱梁现浇施工技术

1．工程简介 本工程的连续箱梁全长221．5m，计算跨度为60＋100＋60m，其梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。箱梁顶宽12．0m，箱梁底宽6．7m，顶板厚度除梁端附近外均为40cm，底板厚为40cm至120cm，按直线线性变化，腹板厚60cm至80cm、80cm至100cm，按折线变化，全联在短支点、中跨中及中支点处共设5个横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。     

双箱钢—混凝土组合梁受力机理分析与试验研究

为探讨双箱钢—混凝土组合梁结构在静载作用下的作用机理及力学性能指标,对2根在不同加载方式下的组合梁试件进行了试验研究。通过测试跨中截面应变、相对滑移、纵向挠度、承载能力等参量来分析试件的荷载~应变曲线、荷载~滑移曲线、荷载~挠度曲线等力学性能指标。采用ANSYS有限元程序中的Solid65单元和Shell181单元来分别模拟组合梁中混凝土翼板和双箱钢梁,采用Combin14单元来模拟栓钉,进行FEM数值模拟分析。通过对比分析表明:其误差保持在16%以内,FEM模拟、挠度计算与试验结果吻合良好。     

弧形钢闸门排水孔位置优化

结合某工程三支臂弧形钢闸门,利用ANSYS有限元软件建立了相同孔径不同位置排水孔的闸门有限元模型,计算分析了排水孔位置对弧形钢闸门主梁强度及局部应力的影响,以找到兼顾强度及排水要求的水工弧形钢闸门排水孔最佳位置。结果表明:对于三支臂弧形钢闸门,相同孔径不同位置排水孔不同程度地影响了闸门主横梁的应力分布;考虑到强度及排水要求,对于中、下主横梁,将排水孔设置在主横梁中和轴上;对于上主横梁,将排水孔设置在靠近后翼缘约2倍孔径的位置处为宜。     

钢-混凝土组合节点的有限元应力分析

近几十年来,钢-混凝土组合结构在土木工程的高层和超高层建筑中得到广泛应用。在工程设计中采用的节点形式多种多样,且各有其不同的特性。在框架设计时,大都假设为刚接或铰接节点,因而节点的受力特性有一定的差异。在一定荷载条件下,利用ANSYS有限元分析软件对加强环式组合梁-钢管混凝土柱节点进行了模拟分析。其主要结论为：①组合梁-钢管混凝土柱节点在梁下翼缘与加强环交界边缘处最早出现受压屈服区,随后向梁下翼缘、腹板扩散,此处应力变化显著;②混凝土柱基本处于受压状态;③节点区钢筋受力明显,并沿翼板宽度减少。     

竖向荷载作用下顶梁、边柱对墙梁应力的影响

墙梁结构受力机理有其独特的特性。采用自编的有限元计算程序分析了在竖向荷载作用下,顶梁、边柱对墙梁应力的影响。通过对比,得出边柱在减小墙梁跨中的竖向位移和拱效应的加强作用中起支配作用,而顶梁随着墙高的增加对墙梁跨中的竖向位移和拱效应的影响逐渐减弱的结论。     

基于ANSYS的再生砖粗骨料混凝土梁受弯性能有限元分析

为深入了解再生砖粗骨料混凝土梁的受弯性能,通过ANSYS有限元分析软件,对不同再生砖粗骨料替代率和不同纵向受拉钢筋配筋率的混凝土梁受弯性能进行了模拟分析。结果表明:混凝土梁的有限元计算结果与试验结果吻合较好,有限元数值分析可以有效的模拟再生砖粗骨料混凝土梁的受弯性能;再生砖粗骨料替代率和纵向受拉钢筋配筋率对混凝土梁的极限弯矩与跨中极限挠度影响显著,再生砖粗骨料影响系数k在配筋率为1.01¹.48%范围内时稳定较好。     

中厚覆盖层上中低面板堆石坝应力变形分析

在中厚覆盖层上修建中低面板堆石坝目前较为普遍,其应力变形特性与深厚覆盖层上修建的高面板坝有较大差异,因此有必要进行研究。利用目前应用较为广泛的邓肯-张E-B模型,采用二维有限元分析法针对位于宽河谷中的双溪口面板堆石坝竣工期及蓄水期的堆石体及面板的应力变形特性进行研究。结果表明:相比竣工期,蓄水期坝体沉降、向下游的水平位移、大坝大小主应力、应力水平及面板挠度均有所增加,其中以面板挠度及大坝水平位移增加最为明显,挠度增加了16.61 cm,水平位移增加约1倍,沉降增加幅度约为8%,大、小主应力增加10%~20%,应力水平增加约50%。大坝在竣工期及蓄水期的应力及变形均在允许范围内,大坝运行正常。     

寒区预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型

基于Winkler弹性地基梁理论及有限杆单元的思想,以单块预制板为研究对象构建其挠曲线微分方程并求解;在此基础上,考虑冻土-结构接触界面及预制板间填缝处的协调变形与相互作用,引入端部边界条件及板间连续性条件,同时砂浆填缝处弯矩为零,将多块预制板联系起来,构建预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型。再由切向静力平衡条件导出切向控制方程并求解,最终获得衬砌板各截面法向冻胀位移与切向位移的解析表达式。以新疆北部某梯形渠道为例,对衬砌各截面法向冻胀位移、切向位移、接触面法向应力、切向冻结力及上表面应力进行计算。结果表明：本文模型计算的法向冻胀位移与观测值符合良好,与弹性支承法、杆系有限元法计算结果相比更接近观测值。上表面应力估算的易开裂范围与实地调查结果基本相符,表明了模型的合理性。由于存在不连续断面即砂浆填缝,衬砌板法向冻胀位移、接触面法向应力、截面弯矩和上表面应力均存在一定的起伏,出现正负交替现象。顶推力作用下坡板各截面均存在切向位移,且自坡脚向坡顶非线性减小,在坡顶达到最小值。     

考虑止水位置的平面钢闸门应力有限元分析

目前关于闸门止水系统布置在上游面还是下游面,一般全凭经验决定,缺少数据支撑。以某水利工程平面钢闸门为实例建立有限元模型,应用ANSYS软件对比前、后两种止水方式下平面闸门各构件的应力分布及主横梁的挠度变形。结果表明：闸门构件应力满足强度要求,部分小范围内存在应力集中现象;采用后止水时闸门面板应力分布均匀,主横梁抗变形能力强,且边梁的最大折算应力值较小,其它构件在两种止水方式下的静力特性无显著差异。分析成果可为类似工程止水布置以及闸门设计提供参考。     

五强溪船闸一闸室混凝土结构配筋计算简

五强溪一闸室混凝土结构根据材料力学和有限元法两种方法进行配筋计算。由材料力学法对两侧墙进行计算,结果说明闸墙底部的配筋略有不足;其他部位需用有限单元法计算,计算结果说明所选截面中某些断面配筋不足。     

空中铰幕墙立梃最优作法问题研究

多跨连静定梁结构是幕墙设计中最常用的立梃受力结构形式,关于空中铰伸出支座的最优长度问题一直是一个设计师比较模糊甚至缺少概念的问题。通过理论推导和有限元软件数值模拟充分论证了分别在强度最优和挠度最优条件下空中铰外伸长度的最佳比例值为外伸段占层高的14.7%时为强度最优(弯矩最小),外伸段点层高22.5%时挠度最优(变形最小)。计算结果以期能够指导我们的日常设计工作,减少材料用量,降低成本。